一种基于微流控芯片细胞转染的装置的制作方法

本发明属于生物转染的装置，具体涉及一种基于微流控芯片细胞转染的装置。

背景技术：

1、生物学、医学、药物研究和其他领域的许多应用都涉及将遗传物质引入细胞的技术。当应用细菌或非动物真核细胞(包括植物细胞)时，经常使用术语“转化”。

2、“转染”几乎总是指真核细胞的研究，而“转导”通常适用于病毒介导的基因转移到真核细胞中。

3、微流控技术是指研究人员可以通过精妙的结构设计和先进微电子工艺以期达到对单个细胞进行力学、电学等物理加载。微尺度的电极技术、剪切力加载和局域加热技术与微流控技术相结合都能够用来使单个细胞膜产生暂时性通孔。

4、细胞内输运是将诸如基因、蛋白和生物大分子等纳米尺度外源性物质转染到目标细胞的胞体内并成功表达的过程。细胞转染是指将外源分子如dna，rna等导入真核细胞的技术，是基因编辑、细胞治疗、再生医学和众多细胞研究领域的重要组成环节。结合了微流控技术的细胞转染技术相较于宏观的细胞转染技术具有明显的优势：可以对单细胞进行操纵并实现穿孔、同时可以在微观层面研究细胞膜穿孔的力学机理、并且可以实现目标细胞高活性等。

5、机械挤压指的是当细胞通过大约为其直径一半大小的微流控机械流道时，细胞会产生大的形变并在细胞膜上产生大量通孔，当细胞受到微流道侧壁挤压后会产生细胞膜上暂时性通孔，外源物质如蛋白、核酸、量子点、碳纳米管和其他纳米材料都能穿过细胞膜上通孔进入到目标细胞体内，基于机械挤压的转染方法最大的特点是器件简单，不需要其他的能量来源，细胞膜的暂时性通孔是由流体通过微流道侧壁与细胞进行相互挤压产生，然而机械挤压方法存在两个很大的弊端：转染效率与细胞大小及变形力有关，这意味着对于固定宽度的微流道只适用于特定大小或者变形力的细胞，对于体积偏大的细胞会直接裂解造成细胞死亡；而对于体积偏小的细胞又无法产生足够的细胞膜变形以产生通孔，因此对于不同尺寸的细胞，需要设计不同的大小和形状的微流道机械结构来达到较高的转染效率，对大分子的纳米外源物质的转染效率低下，这是由于机械挤压方法对细胞的剪切作用时间在数百毫秒量级，可被看成准静态剪切拉伸；经典的微管吸允法实验(即准静态拉伸)证明红细胞膜的极限临界应变值为2-4％，较小的细胞膜形变无法产生更大的细胞膜通孔，因此对大分子质量的外源物质的转染效率很低。

6、对于传统的机械挤压细胞转染技术而言，只能通过加大流体压力或者减少微流道的宽度来使得细胞膜的变形增大。而相较于准静态拉伸，瞬态的冲击拉伸可以使细胞膜发生更大的形变而不影响细胞的活性。

7、通过电穿孔对细胞进行的基因修饰是使用比色杯进行的批量处理。不太普遍的，可能采用批量配置的一些缺少自动化功能的商业设备。例如，现有的电穿孔过程通常使用专门的低电导率缓冲液，这可能会对细胞活力产生负面影响，尤其是在长时间暴露的情况下。因此，批量加工需要若干缓冲液更换和清洗步骤，这使得该方法耗费大量人力，并且难以扩大规模以满足不断增长的大批量生产需求。

8、手动洗涤和/或过滤步骤也很慢，因此细胞仍会暴露在电穿孔缓冲液中达数分钟至约一小时的时间。这些步骤通常与细胞流失(细胞回收率低)有关。

9、随着细胞疗法趋向于使用同种异体而非自体细胞来源进行大规模生产，使用批量方法对细胞疗法进行生物处理变得越来越棘手。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种基于微流控芯片细胞转染的装置。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

3、一种基于微流控芯片细胞转染的装置，包括底座，所述底座的上表面右左向右依次安装有电机安装架、轴承座和手动滑台，所述电机安装架异于轴承座的外侧表面安装有步进电机，所述步进电机通过电源线与外部的电源连接，所述轴承座的上端转动安装有传动轴，所述步进电机输出轴通过联轴器与传动轴连接，所述传动轴异于联轴器的端部安装有聚氨酯包胶滚轮，所述聚氨酯包胶滚轮的侧下方设置有微流控芯片，所述微流控芯片安装在芯片夹持座的上表面，所述芯片夹持座安装在手动滑台的驱动端上。

4、作为本发明的一种基于微流控芯片细胞转染的装置优选技术方案，所述微流控芯片包括顶部玻片，设置在顶部玻片下表面的pdms芯片，设置在pdms芯片下表面的底部玻片，开设在顶部玻片、pdms芯片和底部玻片两侧的固定卡槽，以及顶部玻片上表面对称分布设置的进液管和出液管，且进液管与外部的蠕动泵出液口连接，出液管与蠕动泵的进也口连接。

5、作为本发明的一种基于微流控芯片细胞转染的装置优选技术方案，所述pdms芯片包括上表面中心位置处设置的转染腔，以及pdms芯片上表面位于转染腔一侧设置的进液腔，设置在pdms芯片上表面的出液腔，且转染腔和出液腔之间设置有液体通道。

6、作为本发明的一种基于微流控芯片细胞转染的装置优选技术方案，所述手动滑台包括固定在底座上表面的固定台，滑动安装在固定台上表面的滑动台，转动安装在滑动台侧表面的摇动手柄，且摇动手柄的旋转中心固定有传动螺杆，且传动螺杆旋合在滑动台侧表面开设的螺孔内，所述滑动台是手动滑台的驱动端。

7、作为本发明的一种基于微流控芯片细胞转染的装置优选技术方案，所述芯片夹持座保护固定在滑动台上表面的夹持座固定架，所述夹持座固定架的正上方设置有芯片卡槽，所述芯片卡槽和夹持座固定架之间通过螺栓安装有支撑柱，所述芯片卡槽的上表面设置有固定卡爪，且固定卡爪卡接在固定卡槽的内部。

8、作为本发明的一种基于微流控芯片细胞转染的装置优选技术方案，所述底座的下表面安装有吸盘脚座，所述底座的上表面安装有防护罩，且防护罩罩在步进电机、电机安装架、联轴器、轴承座、传动轴和聚氨酯包胶滚轮的外部。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果如下。

10、1、通过联轴器与步进电机输出轴固定连接的传动轴，同时传动轴端部安装有聚氨酯包胶滚轮，便于聚氨酯包胶滚轮对侧下方设置的微流控芯片进行挤压，从而便于微流控芯片受到挤压是上滴加细胞进行微流转染，同时微流控芯片安装在芯片夹持座的上表面，芯片夹持座安装在手动滑台的驱动端，便于手动滑台的驱动端带着芯片夹持座移动，同时便于芯片夹持座对微流控芯片进行支撑，便于聚氨酯包胶滚轮侧下方的微流控芯片移入聚氨酯包胶滚轮的正下方，从而增加了细胞微流控转染的便捷性。

11、2、通过由顶部玻片、pdms芯片、底部玻片、进液管和出液管构成的微流控芯片，便于顶部玻片和底部玻片配合对pdms芯片进行夹持防护，同时进液管和出液管对称设置在顶部玻片的上表面，便于顶部玻片受到挤压时，顶部玻片和pdms芯片之间的空气通过进液管和出液管向外排出，从而便于细胞在pdms芯片上表面进行微流控转让；同时pdms芯片包括上表面开设的转染腔，以及pdms芯片上表面位于转染腔一侧设置的进液腔，以及pdms芯片上表面设置的出液腔，同时转染腔和出液腔之间设置有液体通道，从而便于外接蠕动泵通过进液管进入到进液腔内，同时便于液体通过进液腔流入转染腔中，通过顶部玻片受到聚氨酯包胶滚轮的连续挤压，便于转染腔对内部的单核细胞不断挤压，从而使单核细胞的细胞膜的双链结构拉伸断裂，使病毒可以在挤压的过程中进入单核细胞完成转染，当单核细胞由转染腔通过液体通道到达出液腔时，细胞膜的双链结构闭合，蠕动泵通过出液管使得出液腔内部的单核细胞排出，从而达到细胞进行微流控转染的目的，同时本装置结构简单，且微流控芯片加工方便，微流控芯片作为一次性耗材使用成本低，无需电穿孔便可完成单核细胞的转染，提高细胞成活率。