[实用新型]电穿孔芯片及电穿孔系统

说明书

本实用新型提供一种电穿孔芯片以及电穿孔系统，所述电穿孔芯片包括：基底；位于所述基底上的细胞培养室，所述细胞培养室用于容纳细胞样本；形成于所述基底上的微电极阵列，所述微电极阵列包括多组微电极，且位于所述细胞培养室中；以及电极引出端，包括与所述多组微电极中的每组微电极对应的阳极引出端和共用的阴极引出端，所述电极引出端用于向所述微电极阵列中的一组或多组微电极传输电信号。本实用新型提供提升了电穿孔后细胞的转染率和成活率，并且能够对贴壁或悬浮细胞进行在位电穿孔操作。

技术领域

本实用新型涉及细胞电穿孔技术领域，尤其涉及一种电穿孔芯片以及电穿孔系统。

背景技术

电穿孔技术(又称电转染技术)是一种在生物及医学领域常用的细胞转染技术，该技术通过在短时间内对细胞施加一个强电场从而在细胞膜上短暂地产生许多微孔。这些微孔使得细胞膜的选择透过性发生改变，从而使得在细胞处于正常状态下不能进入该细胞体内的许多大分子物质，例如药物颗粒、抗体、DNA、RNA、大分子荧光染剂等，可以顺利地进入细胞。当撤除强电场后，这些微孔通常会自我修复，使得细胞膜的选择透过性恢复正常，并且细胞的活性不会受到影响，这称为可逆电穿孔。如果施加电场强度过强或者施加时间过长，可能会导致细胞膜永久性损伤且不可恢复，最终导致细胞裂解死亡，这称为不可逆电穿孔。电穿孔技术作为一种无化学污染、毒副作用小、效率高和适用面广的转染技术，在分子生物学和临床医学等邻域拥有广泛的应用前景。

传统电穿孔技术一般用于大量细胞的转染，其通常采用平行电极板，对悬浮于平行电极板间的多个细胞同时进行电穿孔。然而，传统电穿孔技术很难实现单细胞粒度的电穿孔操作，并且由于电极板的间距较大(通常为毫米量级)，使得电穿孔所需的脉冲电压较大(几百至上千伏特电压)，从而在进行电穿孔操作时会导致电极附近区域的温度极速升高(称为阴极效应)，这会对电极附近区域的细胞产生不可逆伤害，降低了细胞转染率以及成活率。

为实现单细胞粒度的电穿孔操作，当前的一种做法是将微流控技术应用到电穿孔操作中。其中，微流控技术控制细胞流动至相应的微电极区域，然后进行电穿孔操作。此种技术虽然提高了对单细胞的可操控性以及改善了传统电穿孔技术所需电压过高导致阴极效应的弊端，但也受限于电穿孔效率低、细胞回收难度大等问题。

在公开的现有技术中，电穿孔与细胞培养需要分开进行，在电穿孔前需将待穿孔细胞通过胰蛋白酶处理后重新悬浮于电穿孔缓冲液，因此无法实现在位电穿孔，并且此过程会对细胞造成一定伤害，降低其成活率。另外，在电穿孔操作前、中、后阶段都无法实现对细胞的实时观察。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的不足，根据本实用新型的一个实施例，提供一种电穿孔芯片，其特征在于，包括：基底；位于所述基底上的细胞培养室，所述细胞培养室用于容纳细胞样本；形成于所述基底上的微电极阵列，所述微电极阵列包括多组微电极，且位于所述细胞培养室中；以及电极引出端，包括与所述多组微电极中的每组微电极对应的阳极引出端和共用的阴极引出端，所述电极引出端用于向所述微电极阵列中的一组或多组微电极传输电信号。

上述电穿孔芯片中，每组微电极可以包括多个间隔布置的叉指状电极板。其中，相邻叉指状电极板之间的间距为20-100微米，每个叉指状电极板的宽度为10-100微米，每个叉指状电极板的厚度为1-50微米，并且每组微电极的横截面尺寸在1000x 1000微米-5000x5000微米的范围内。

上述电穿孔芯片中，所述电极引出端的形状为矩形或圆形，其大小在3000微米x10000微米-10000微米x 20000微米的范围内。

上述电穿孔芯片中，所述细胞培养室的内部横截面尺寸在10000x10000微米-20000x 20000微米的范围内，内部高度在5000微米-20000微米的范围内，并且壁厚在2000微米-10000微米的范围内。