[发明专利]一种提高电穿孔细胞转染效率的方法

说明书

本发明公开了一种提高电穿孔细胞转染效率的方法，包括，采用电穿孔装置对待处理细胞样本液体进行电穿孔，所述电穿孔装置的电极中至少有一片为多孔电极；此外，通过对所述电穿孔电极施加双极性脉冲电压，对待处理细胞样本液体进行电穿孔，所述双极性脉冲电压的脉冲电压在‑2kV～+2kV之间。本发明通过使用多孔电极来作为电穿孔电极，可增加电极双电层电容，从而减轻电极表面分压，增加施加在溶液上的电压增大，缓解溶液电解和阴极效应，而阴极效应是增加细胞死亡率、降低转染率的主要因素；同时由于减少了电极上的分压，可以在同等电场强度要求下，减少施加电压的强度。

技术领域

本发明设计电穿孔技术领域，具体涉及一种提高电穿孔细胞转染效率的方法。

背景技术

电穿孔是一种通过施加外部脉冲电场使细胞膜产生跨膜电压，当细胞跨膜电压超过一定阈值后，细胞膜表面形成可恢复的微孔，从而将外源物质导入细胞的细胞转染的方法。电穿孔现象不会对细胞造成永久性的损伤，其所形成的微孔可自行恢复，电穿孔现象使生物活性物质进入细胞成为可能。

在电穿孔的过程中，如何提高其转染率，同时降低其死亡率是本领域技术人员急需解决的关键技术问题。到目前为止，尚未见到有关优化电穿孔装置的电穿孔电极的结构和所施加的脉冲电压在提高其转染率和降低其死亡率的相关报道。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高电穿孔细胞转染效率的方法。

根据本发明一方面提供了一种提高电穿孔细胞转染效率的方法，包括，采用电穿孔装置对待处理细胞样本液体进行电穿孔，所述电穿孔装置的电极中至少有一片为多孔电极。

理想情况下，在流式电穿孔装置中电极施加电压，细胞样本液体相当于电阻，细胞样本在高电场下产生微孔，实现电穿孔；但在实际应用中，电极和细胞样本液体接触，在电极表面极易形成一层双电层，构成一个双电层电容。双电层电容在串联电路中会分压，使实际加在溶液上的电压变小，造成电极内电场强度分布发生变化；同时，由于双电层电容分压较大会造成电极电解。在电极表面发生电解水反应，产生气泡，如果气泡在电穿孔室内部滞留，由于气泡不导电，电极内电场强度分布发生变化；同时气泡占据腔室，会改变溶液流速，导致细胞流过电极区域接受到的电流脉冲信号次数和强度的改变，造成电穿孔结果发生变化。增加双电层电容可以减轻分压影响，增加施加在溶液上的电压增大，缓解电解效果。多孔电极可以极大的增加了细胞样本液体和电极的接触面积，增加了双电层电容，容抗和电容成反比，使得容抗减小，减小了分压，双电层电压减小到可忽略不计，可以有效降低电解现象，可以显著提高电转染效率。

在上述技术方案中，所述多孔电极的孔径尺寸为3nm-7mm，优选为1-1000μm。

在上述技术方案中，所述多孔电极为连通多孔电极。

进一步地，在上述技术方案中，所述多孔电极的孔隙率为10-90％。

具体地，多孔电极的孔径尺寸和孔隙率均直接与双电层电容有密切关系，双电层电容进一步与电解强度相关，进而影响到最终的细胞的成活率和转染率。

孔隙率过小对降低双电层电容不明显，相反，若孔隙率过大，细胞电极较为脆弱。

又进一步地，在上述技术方案中，所述电穿孔装置的电极采用包含金属、非金属和金属-非金属组合在内的导电体材料制得，优选采用金属泡沫、石墨烯、碳纳米管和铂黑电极中的一种或多种制得。

又进一步地，在上述技术方案中，所述电穿孔装置的电极的形状为方形、圆形和椭圆形中的一种或几种。

在上述技术方案中，通过对所述电穿孔装置的电极施加双极性脉冲电压，对待处理细胞样本液体进行电穿孔，所述双极性脉冲电压的脉冲电压在-2kV～+2kV之间，使得溶液中的电场可以达到200-2000V/cm。