專利名稱：一種細胞電融合裝置及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學技術(shù)領域，具體涉及一種細胞電融合裝置以及通過該裝置實現(xiàn)細胞電融合的方法。
背景技術(shù)：
細胞融合(cell fusion)是20世紀60年代發(fā)展起來的一項細胞工程技術(shù)，也稱細胞雜交，是指兩個或兩個以上的細胞通過生物化學或物理學方法融合在一起，產(chǎn)生出兼?zhèn)溆H本遺傳性狀的雜合細胞，融合后的細胞獲得來自兩個親本細胞的遺傳物質(zhì)，具有新的遺傳或生物學特性，經(jīng)過培養(yǎng)可以用于制備細胞工程產(chǎn)品，甚至產(chǎn)生特別的物種或者品系。細胞融合逐漸成為細胞工程的一項核心技術(shù)，它不僅為核質(zhì)相互關(guān)系、基因調(diào)控遺傳互補、腫瘤發(fā)生、基因定位、衰老控制等領域的研究提供了有力手段，而且在遺傳學動植物遠緣雜交育種發(fā)育生物學免疫學醫(yī)藥食品以及農(nóng)業(yè)等領域具有廣泛應用價值，它已成為雜交育種、藥物篩選、單克隆抗體制備、哺乳動物克隆、以及抗癌疫苗研發(fā)等現(xiàn)代生物醫(yī)學研究中的一項關(guān)鍵技術(shù)。細胞融合的誘導可以利用生物化學和物理等因素。因此根據(jù)不同的誘導方式，細胞融合方法可以分為病毒融合法、化學融合法、電融合法、激光融合法等。由于細胞電融合(cell electrofusion)方法具有可控性強、操作簡便、對細胞無毒害等優(yōu)點,其應用最為廣泛。 早期的研究中，Zimmermann為首的研究小組發(fā)明了電融合儀，之后人們幾經(jīng)改進，明顯提高了細胞融合的效率。目前，用于細胞電融合的商業(yè)化儀器很多，如德國Eppendorf、美國BTX、匈牙利的BLS等公司開發(fā)的細胞電融合儀及相關(guān)系統(tǒng)。然而，傳統(tǒng)電融合方法中，過高的工作電壓對實驗者以及實驗細胞都具有不安全因素，對系統(tǒng)的整體電氣安全性以及高壓電源的制作提出了很高要求，融合裝置體積和細胞樣品消耗大，融合效率和通量較低，實驗觀察和分析不方便，這些都限制了電融合方法的進一步推廣。近年來，細胞電融合技術(shù)與微機電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)合而獲得新的進展。依托微加工工藝，以微通道為特征的微流控技術(shù)實現(xiàn)了低電壓在電融合中的應用。微流控芯片是微流控技術(shù)實現(xiàn)的主要平臺，微陣列和微加工工藝的發(fā)展大大提高了芯片上微電極的數(shù)量，使細胞電融合芯片向高通量、高效率、高集成度方向發(fā)展。重慶大學的鄭小林等研制出多種集成了微電極的微流控芯片，并取得了一定的實驗效果。微流控芯片便攜易集成，但微電極特別是高密度微電極陣列的制作成本高，對電場控制的要求高，細胞配對的準確率也有限。因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種具有改良結(jié)構(gòu)的細胞電融合裝置，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單的細胞電融合裝置，以提高細胞配對的準確率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:本發(fā)明的細胞電融合裝置，包括基底、載樣片、凹槽、第一電極、第一螺釘、第二電極、第二螺釘、接頭、真空腔、流道和微孔，基底上設有凹陷的用以安裝載樣片的第一矩形槽及位于第一矩形槽內(nèi)且進一步凹陷的第二矩形槽，第二矩形槽即為真空腔，接頭設于基底的側(cè)面，真空腔與接頭之間設有使液體流通的流道，接頭連接到壓力回路，基底上的第一矩形槽的兩側(cè)分別設有一個矩形卡槽，卡槽上設有通孔，分別安裝第一螺釘固定第一電極，第二螺釘固定第二電極在基底上，載樣片上設有方形的凹槽，凹槽底部設有若干微孔，第一電極和第二電極緊貼載樣片的凹槽底部。優(yōu)選的，所述的基底和載樣片均采用透光性生物兼容材料制成，便于在顯微鏡下觀察細胞融合的實驗過程。優(yōu)選的，所述的若干微孔陣列排布在凹槽底部，可以固定多個細胞，提高電融合的效率。

優(yōu)選的，所述的微孔直徑范圍為1(Γ500μπι，可以針對不同的細胞或組織進行操作。優(yōu)選的，所述的第一電極和第二電極由銅或不銹鋼制成。進一步的，在各個微孔的同一側(cè)設有輔助定位標記，可以進行標定，使得該細胞電融合裝置固定的細胞位置明確，便于系統(tǒng)捕捉而不需要隨機地搜索。本發(fā)明還提供了一種采用上述細胞電融合裝置融合細胞的方法，包括下述步驟:1、將含有待融合細胞A的溶液滴入載樣片的凹槽中，啟動壓力回路，產(chǎn)生負壓使其中的細胞A被吸附固定在凹槽底部的微孔上；2、同時在玻璃毛細管中吸入其余待融合細胞B，移動毛細管及細胞電融合裝置，使得毛細管尖端處于被吸附的細胞A旁邊的位置,毛細管在緊鄰細胞A處吐出細胞B, Α、B兩細胞緊緊粘在一起，形成多個細胞串；3、由細胞電融合電源向第一電極和第二電極發(fā)出脈沖信號，細胞串的細胞膜發(fā)生可逆性穿孔，Α、Β兩細胞之間物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換，最終完成電融合。本發(fā)明的細胞電融合裝置基底、載樣片及電融合電極制造難度相對較低。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的細胞電融合裝置提供了一種新的細胞排隊的方法，可以通過細胞吸附固定以及機器人操作相結(jié)合，實現(xiàn)多個指定細胞的配對，消除了傳統(tǒng)電融合方法的隨機性；整個實驗過程可在倒置顯微鏡下觀察，或通過相關(guān)圖像采集系統(tǒng)將圖像呈現(xiàn)在計算機屏幕上。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明的細胞電融合裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的細胞電融合裝置的主體平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的細胞電融合裝置的接頭處的局部剖視圖4是本發(fā)明的細胞電融合裝置的載樣片微孔放大圖；圖5是本發(fā)明的細胞電融合裝置吸附固定第一批待融合細胞樣品示意圖；圖6是本發(fā)明的細胞電融合裝置排列第二批待融合細胞樣品示意圖，其中a為本發(fā)明的細胞電融合裝置，b為第二批待融合細胞，c為毛細管；圖7是本發(fā)明的細胞電融合裝置獲得細胞串樣品示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種細胞電融合裝置，包括基底、載樣片、凹槽、第一電極、第一螺釘、第二電極、第二螺釘、接頭、真空腔、流道和微孔，基底上設有凹陷的用以安裝載樣片的第一矩形槽及位于第一矩形槽內(nèi)且進一步凹陷的第二矩形槽，第二矩形槽即為真空腔，接頭設于基底的側(cè)面，真空腔與接頭之間設有使液體流通的流道，接頭連接到壓力回路，基底上的第一矩形槽的兩側(cè)分別設有一個矩形卡槽，卡槽上設有通孔，分別安裝第一螺釘固定第一電極，第二螺釘固定第二電極在基底上，載樣片上設有方形的凹槽，凹槽底部設有若干微孔，第一電極和第二電極緊貼載樣片的凹槽底部。優(yōu)選的，所述的基底和載樣片均采用透光性生物兼容材料制成，便于在顯微鏡下觀察細胞融合的實驗過程。優(yōu)選的，所述的若干微孔陣列排布在凹槽底部，可以固定多個細胞，提高電融合的效率。優(yōu)選的，所述的微孔直徑范圍為1(Γ500μπι，可以針對不同的細胞或組織進行操作。優(yōu)選的，所述的第一電極和第二電極由銅或不銹鋼制成。進一步的，在各個微孔的同一側(cè)設有輔助定位標記，可以進行標定，使得該細胞電融合裝置固定的細胞位置明確，便于系統(tǒng)捕捉而不需要隨機地搜索。本發(fā)明還提供了一種采用上述細胞電融合裝置融合細胞的方法，包括下述步驟:1、將含有待融合細胞A的溶液滴入載樣片的凹槽中，啟動壓力回路，產(chǎn)生負壓使其中的細胞A被吸附固定在凹槽底部的微孔上；2、同時在玻璃毛細管中吸入其余待融合細胞B，移動毛細管及細胞電融合裝置，使得毛細管尖端處于被吸附的細胞A旁邊的位置,毛細管在緊鄰細胞A處吐出細胞B, Α、B兩細胞緊緊粘在一起，形成多個細胞串；
3、由細胞電融合電源向第一電極和第二電極發(fā)出脈沖信號，細胞串的細胞膜發(fā)生可逆性穿孔，Α、B兩細胞之間物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換，最終完成電融合。。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖1至圖4所示，本發(fā)明的細胞電融合裝置，包括基底1、載樣片2、凹槽3、第一電極4、第一螺釘5、第二電極6、第二螺釘7、接頭8、真空腔9、流道10和微孔11，基底I上設有凹陷的用以安裝載樣片2的第一矩形槽及位于第一矩形槽內(nèi)且進一步凹陷的第二矩形槽，第二矩形槽即為真空腔9，接頭8設于基底I的側(cè)面，真空腔9與接頭8之間設有使液體流通的流道10，接頭8連接到壓力回路，基底I上的第一矩形槽的兩側(cè)分別設有一個矩形卡槽，卡槽上設有通孔，分別安裝第一螺釘5固定第一電極4，第二螺釘7固定第二電極6在基底I上，載樣片2上設有方形的凹槽3，凹槽3底部設有若干微孔11。載樣片2和基底I均采用生物兼容材料制備，且透光性好，便于在顯微鏡下觀察實驗過程。在載樣片2上,微孔11的直徑范圍為10 500 μ m。微孔11可以用激光打孔機打成，如此設置，便于加工直徑大小不同的通孔，進而可以針對不同的細胞或組織進行操作(如受精卵的融合)。可以根據(jù)需要，做出孔的數(shù)量為:1，2 X 2陣列，3 X 3陣列，4 X 4陣列，5 X 5陣列甚至更多(孔間距、凹槽3的尺寸都可因需要而變化)，以固定多個細胞，提高電融合的效率。陣列孔之間可以通過輔助定位標記12進行標定，使得該裝置固定的細胞位置明確，便于系統(tǒng)捕捉而不需要隨機地搜索。電極(第一電極4和第二電極6)用螺釘(第一螺釘5和第二螺釘7)固定在基底I上，使其緊貼載樣片2的凹槽3底部，電極可拆卸，可重復使用，且便于與其他功能模塊集成且不影響其他操作。可以根據(jù)需要，設計不同的電極。電極材料可選用銅或不銹鋼，根據(jù)所需的電場設計電極形狀，以及兩極板之間的距離，由此實現(xiàn)不同的功能。本發(fā)明的細胞電融合裝置在細胞真空吸附自動固定的基礎上，結(jié)合所設計的電融合電極，以實現(xiàn)電融合。具體的細胞電融合的工作方法，包括:將含有待融合細胞(記為A)的溶液滴入載樣片2的凹槽3中，啟動壓力回路，產(chǎn)生負壓使其中的細胞A被吸附固定在凹槽3底部的微孔11上(如圖5所示)；同時`在玻璃毛細管c中吸入其余待融合細胞b (記為B)，移動玻璃毛細管c及細胞電融合裝置a (如圖6)，使得玻璃毛細管c尖端處于被吸附的細胞A旁邊的位置，玻璃毛細管c在緊鄰細胞A處吐出一個細胞B，由于細胞本身的粘性，上述A、B兩種(也可以是同一類)細胞緊緊粘在一起，盡量將細胞A、細胞B排列成如圖7所示，至此形成多個細胞串；由細胞電融合電源向兩個電極(第一電極4和第二電極6)發(fā)出脈沖信號，細胞串的細胞膜發(fā)生可逆性穿孔，兩細胞之間物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換，最終完成電融合。綜上所述，本發(fā)明的細胞電融合裝置基底、載樣片及電融合電極制造難度相對較低。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的細胞電融合裝置提供了一種新的細胞排隊的方法，可以通過細胞吸附固定以及機器人操作相結(jié)合，實現(xiàn)多個指定細胞的配對，消除了傳統(tǒng)電融合方法的隨機性；整個實驗過程可在倒置顯微鏡下觀察，或通過相關(guān)圖像采集系統(tǒng)將圖像呈現(xiàn)在計算機屏幕上。對于本領域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
權(quán)利要求
1.一種細胞電融合裝置，其特征在于:包括基底(I)、載樣片(2)、凹槽(3)、第一電極(4)、第一螺釘(5)、第二電極(6)、第二螺釘(7)、接頭(8)、真空腔(9)、流道(10)和微孔(11)，基底(1)上設有凹陷的用以安裝載樣片(2)的第一矩形槽及位于第一矩形槽內(nèi)且進一步凹陷的第二矩形槽，第二矩形槽即為真空腔(9)，接頭(8)設于基底(I)的側(cè)面，真空腔(9)與接頭(8)之間設有使液體流通的流道(10)，接頭(8)連接到壓力回路，基底(I)上的第一矩形槽的兩側(cè)分別設有一個矩形卡槽，卡槽上設有通孔，分別安裝第一螺釘(5)固定第一電極(4),第二螺釘(7)固定第二電極(6)在基底(I)上，載樣片(2)上設有方形的凹槽(3),凹槽(3)底部設有若干微孔(11),第一電極(4)和第二電極(6)緊貼載樣片(2)的凹槽(3)底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞電融合裝置，其特征在于:所述的基底(I)和載樣片(2)均采用透光性生物兼容材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞電融合裝置，其特征在于:所述的若干微孔(11)陣列排布在凹槽(3)底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的細胞電融合裝置，其特征在于:所述的微孔(11)直徑范圍為 10^500 μ m
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞電融合裝置，其特征在于:所述的第一電極(4)和第二電極(6)由銅或不銹鋼制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細胞電融合裝置，其特征在于:所述的各個微孔(11)的同一側(cè)設有輔助定位標記(12)。
7.一種采用權(quán)利要求1所述的細胞電融合裝置融合細胞的方法，其特征在于，包括下述步驟: a、將含有待融合細胞A的溶液滴入載樣片(2)的凹槽(3)中，啟動壓力回路，產(chǎn)生負壓使其中的細胞A被吸附固定在凹槽(3 )底部的微孔(11)上； b、同時在玻璃毛細管中吸入其余待融合細胞B,移動毛細管及細胞電融合裝置,使得毛細管尖端處于被吸附的細胞A旁邊的位置,毛細管在緊鄰細胞A處吐出細胞B, A、B兩細胞緊緊粘在一起，形成多個細胞串； C、由細胞電融合電源向第一電極(4)和第二電極(6)發(fā)出脈沖信號，細胞串的細胞膜發(fā)生可逆性穿孔，A、B兩細胞之間物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換，最終完成電融合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種細胞電融合裝置，基底上設有凹陷的用以安裝載樣片的第一矩形槽及位于第一矩形槽內(nèi)且進一步凹陷的第二矩形槽，第二矩形槽即為真空腔，接頭設于基底的側(cè)面，真空腔與接頭之間設有使液體流通的流道，接頭連接到壓力回路，基底上的第一矩形槽的兩側(cè)分別設有一個矩形卡槽，卡槽上設有通孔，分別安裝第一螺釘固定第一電極，第二螺釘固定第二電極在基底上，載樣片上設有方形的凹槽，凹槽底部設有若干微孔，第一電極和第二電極緊貼載樣片的凹槽底部。本發(fā)明的細胞電融合裝置提供了一種新的細胞排隊的方法，可以通過細胞吸附固定以及機器人操作相結(jié)合，實現(xiàn)多個指定細胞的配對，消除了傳統(tǒng)電融合方法的隨機性。
文檔編號C12M1/42GK103074212SQ20131002519
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者汝長海, 陳瑞華, 皋龍成 申請人:蘇州大學