CN101319191A - 一种多用途微电场网细胞处理装置 - Google Patents

一种多用途微电场网细胞处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101319191A
CN101319191A CN 200810043640 CN200810043640A CN101319191A CN 101319191 A CN101319191 A CN 101319191A CN 200810043640 CN200810043640 CN 200810043640 CN 200810043640 A CN200810043640 A CN 200810043640A CN 101319191 A CN101319191 A CN 101319191A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transparent film
film layer
microelectro
processing equipment
field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200810043640
Other languages
English (en)
Inventor
沈路一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suntek Medical Scientific and Technologies Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Suntek Medical Scientific and Technologies Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=40179467&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN101319191(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Suntek Medical Scientific and Technologies Shanghai Co Ltd filed Critical Suntek Medical Scientific and Technologies Shanghai Co Ltd
Priority to CN 200810043640 priority Critical patent/CN101319191A/zh
Publication of CN101319191A publication Critical patent/CN101319191A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/02—Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/22—Transparent or translucent parts

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

一种多用途微电场网细胞处理装置，属微生物学领域。其设置一中空的框架结构；在所述框架的上、下侧面，分别对应设置一透明膜层；在至少一侧的透明膜层上，设置用于产生低强度电场的电极组；在框架的至少一端，设置所述电极组的接线端；在框架的两对应端，设置培养/处理液进、出口；两透明膜层和框架所围成的夹层空间，构成细胞培养/处理腔。其可在低强度电场网络环境条件，对目标细胞有效地导入或递送药物，除具备现有细胞培养/处理装置的常规功能外，还可以更精确地监测、控制整个实验/处理过程，便于将其整体置于显微镜下进行观察，有利于培养/处理目标细胞的分离和挑选。可广泛适用于医学临床、基础实验和生物科学领域。

Description

一种多用途微电场网细胞处理装置
技术领域
本发明属于微生物学领域，尤其涉及一种用于细胞处理的微生物学装置。
背景技术
在生物学试验、细菌或细胞的培养以及各种医学研究过程中，细菌/细胞培养皿(又称皮氏培养皿)是一种必不可少的试验器皿或细胞处理装置。
通常的细菌/细胞培养皿为一由透明材质材料制成的、具有凸起边缘的盘状或碟状的容器，其中容纳有培养基或培养液，培养基上或培养液中有培养目标(细菌或细胞)，通常培养皿还需要配备有一盖子以将其封闭或密封，防止培养目标被污染。
实验过程中，一般是将载有培养基或培养液及培养目标的培养皿放置于一定的温度下进行细菌或细胞的培养或保藏。
由于在生物、医学或轻工业行业中使用培养皿的普遍性，所以对培养皿的结构进行改进的努力一直没有停止，公开日为2003年10月8日，公开号为CN 1446903A的中国发明专利申请“正反两面可用的皮氏培养皿”即为此种努力之一。
随着实验手段的变化和生物医学技术的发展，很多时候需要对培养目标外加一作用电场，以其得到某些特定条件下细菌或细胞的生长结果或变化趋势。
现有的、能在细胞培养过程中施加作用电场的培养皿，通常采用外加两根电极针的结构形式，如公告日期为2001年8月1日，公告号为CN 2440820Y的中国专利中，公开了一种“细胞培养皿”，其中心处设有一凹槽形细胞培养腔，且高度至少是2.0mm，其外径与托架上的凹槽相配合。细胞培养皿上设有中心有孔的上盖，在上盖上可竖直插入两个电极，其插入端互相平行地向水平方向弯曲，且位于细胞培养腔的底部。
上述技术方案虽然解决了在细胞培养、处理过程中引入作用电场的问题，但是由于其电极的结构形式所限，导致其在培养皿中所产生的作用电场强度不均匀，不便于在显微镜下观察实验结果等诸多不便。
本申请的发明人在多年的研究实践中，提出和发明了一种在外加弱电场网的条件下，对细胞有效导入或递送药物、基因、siRNA(Small interfering RNA)、shRNA(shorthairpin RNA)、蛋白质、肽、抗体或其它生物医学和治疗学分子和制剂的方法，其采用电极阵列形成的网络，用低电压电场长时间地施加短时脉冲和/或脉冲组，使细胞膜电渗透，从而将基因、蛋白质、药物靶向输送入离体和体内的皮肤、软组织和骨(细胞内)，其具体内容可以参考国际申请号为PCT/US2006/011355，申请日为2006年3月16日的国际专利申请“超低强度电场网络介导的向离体细胞内递送基因、蛋白质和药物”以及国际申请号为PCT/US2007/008445，申请日为2007年4月2日的国际专利申请“低强度电场网络介导向皮肤、软组织，关节和骨递送药物、基因、siRNA、shRNA、蛋白质、肽、抗体或其它生物医学和治疗学分子和制剂的方法和装置”，还可以参考本申请人申请号为200810036767.4的中国发明专利申请“生物与医用多路低电压微电场发生仪”和申请号为PCT/CN2008/001022的PCT申请“生物与医用多路低电压微电场发生仪”中的相关内容。应该声明的是，上述参考文件所公开的内容，应看作是本申请的背景资料或解释性资料，而不应看作是对本申请的某种限制或界定。
上述参考文件中所提到的“网络”所提供的电磁场模式在性质上不同于常规“电穿孔”技术所提供的电磁场模式的性质，其电磁场本身不是“电穿孔”电磁场，而是低强度电场网络(Low Strength Electric Field Networking，LSEFN)。
本申请的发明人认为，本发明所用的生物电机制和本质，在性质上不同于现有的“电穿孔”技术，因此，将本发明的生物电应用称为“电穿孔”是误导和不正确的。故在本申请书下文中和在医学领域中将本发明的生物电应用称为低强度电场网络(LSEFN)。
低强度电场网络(LSEFN)可用于对离体的细胞和组织进行药物和生物质体的细胞内的传递。这些经生物工程改造的细胞和组织可再被系统性地输入、递送或植入到各种器官或组织，用于治疗疾病。
低强度电场网络(LSEFN)也可以被直接用于对在体的器官和组织进行靶向性的药物和生物质体的细胞内的传递。
现在，尚无可以在上述低强度电场网络条件下对培养目标细胞施加作用电场的培养皿，或者是满足上述低强度电场网络条件下可对培养目标细胞施加作用电场的细胞处理装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多用途微电场网细胞处理装置，其除了具有现有细胞处理装置的常规功能之外，还可为目标细胞提供一种低强度电场网络环境条件，以便于对目标细胞进行药物传递，或者，对细胞有效地导入或递送药物、基因、siRNA、shRNA、蛋白质、肽、抗体或其它生物医学和治疗学分子和制剂，实现了细胞培养/处理液的可流动、可替换和可测量，通过各种测量数据，可以更精确地监测、控制整个实验/处理过程。
本发明的技术方案是：提供一种多用途微电场网细胞处理装置，其特征是：设置一中空的框架结构；在所述框架的上、下侧面，分别对应设置一透明膜层；在至少一侧的透明膜层上，设置用于产生低强度电场的电极组；在框架的至少一端，设置所述电极组的接线端；在框架的两对应端，设置培养/处理液进、出口；两透明膜层和框架所围成的夹层空间，构成细胞培养/处理腔。
其中，所述框架的外形为矩形或正多边形，其内边的上、下侧面设置有承载边沿，所述的透明膜层经承载边沿与框架粘结/固结为一体。
其所述的透明膜层为透明塑料薄膜层。
其所述的电极组为印刷电路铜箔层，其以正、负电极相间的结构分布在透明膜层中或透明膜层表面，其正、负电极组经汇流条和位于框架一端的接线端与外部仪器电连接。
其所述的电极组设置在透明膜层中，经过与之相连且穿透透明膜表面的白金/钨金点，在透明膜表面构成电极点阵群。
或者，所述的正、负电极组设置在同一透明膜层中、同一透明膜层的两面上、分别对应设置在两片对应透明膜层中或分别对应设置在两片对应透明膜层的一个面上。
其所述的培养/处理液进、出口设置在框架体中，其一端为收缩锥状口结构，另一端与细胞培养/处理腔相通。
其所述细胞培养/处理腔为一薄层空腔，其厚度不大于2毫米。
进一步地，在所述框架的周边，设置标度/刻度尺。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.通过设置正、负电极组，为在细胞培养/处理腔建立一低强度电场网络环境创造了条件，实现了在低强度电场网络环境条件，对目标细胞有效地导入或递送药物、基因、siRNA、shRNA、蛋白质、肽、抗体或其它生物医学和治疗学分子和制剂的发明目的。
2.设置了培养/处理液进、出口，实现了细胞培养/处理液的可流动性、可替换性和可测量性，除具备现有细胞培养/处理装置的常规功能外，在其培养/处理液进、出口还可连接各种生、物、化测量表计，通过各种测量数据，可以更精确地监测、控制整个实验/处理过程；
3.采用可切割的透明膜层结构，便于培养/处理目标细胞的分离和挑选，还便于将其整体置于显微镜下进行观察。
附图说明
图1是本发明的框架结构示意图；
图2是图1框架的A-A′剖面视图；
图3为图1框架的B-B′剖面视图；
图4为透明薄膜中电极组的结构示意图；
图5为图4中C部的局部结构放大示意图。
图中1为框架，2为承载边沿，3-1、3-2为培养/处理液进、出口，4-1、4-2为电极组的接线端，5、5-1、5-2为透明膜层，6为标度/刻度尺，7为细胞培养/处理腔，8、9为正、负电极汇流条，10为白金/钨金点，11、12为正、负电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1中，本处理装置，设置有一中空的框架结构1，在框架的上、下侧面，分别对应设置一透明膜层5，在至少一侧的透明膜层上，设置用于产生低强度电场的电极组(本图中为简洁期间未示出，具体可参见图4所示)，在框架的一端，设置有电极组的接线端4-1、4-2，在框架的两对应端，对应设置了培养/处理液的进、出口3-1、3-2，两透明膜层和框架所围成的夹层空间，构成细胞培养/处理腔。
其中，所述框架的外形为矩形或正多边形，其内边的上、下侧面设置有承载边沿2，透明膜层经承载边沿与框架粘结/固结为一体。
其所述的透明膜层为透明塑料薄膜层。
图2中，培养/处理液进、出口3-1、3-2设置在框架1体中，其一端为收缩锥状口结构，另一端与细胞培养/处理腔7相通。
两透明膜层5-1、5-2和框架所围成的夹层空间，构成细胞培养/处理腔7。
由图可见，其细胞培养/处理腔为一薄层空腔，其厚度不大于2毫米。
进一步地，在所述框架的周边，设置标度/刻度尺6。
图3中，在框架1的一端，设置有电极组的接线端4-1和4-2，其分别与设置在透明膜层伤的正负电极汇流条8和9(参见图4所示)接触连接，形成电通路。
在框架的两对应端，设置有培养/处理液进、出口，从图中所示剖视方向正好可见培养/处理液的出口3-2。
图4中，其所述的电极组为印刷电路铜箔层，电极组以正、负电极11、12相间的结构分布在透明膜层5中或透明膜层的表面，其正、负电极组经汇流条8、9和位于框架一端的接线端(参见图4中的4-1、4-2)与外部仪器电连接。
其电极组11、12设置在透明膜层中，经过与之相连且穿透透明膜表面的白金/钨金点10，在透明膜表面构成电极点阵群。
本图中所示的正、负电极分布结构仅为结构示意，实际实施时不仅仅局限于图示的分布形式，还可以采用两两相间或其他形式，以期取得更好的电场分布效果。
此外，构成电极组的印刷电路铜箔层可以设置在同一透明膜层中，也可以设置在同一透明膜层的两个对应侧面上，或者分别对应设置在两片对应透明膜层中，还可以分别对应设置在两片对应透明膜层的某一个面上，其目的都是为了取得更好的电场分布效果或便于加工制造。
图5中，电极印刷电路铜箔层11设置在透明膜层的一个侧面，经过与之相连且穿透透明膜5表面的白金/钨金点10，在透明膜层的表面构成电极点阵群。
由于采用电极点阵群的结构形式，与现有技术相比，其所产生的低强度电场网络的电场分布更加均匀，其施加电压可以低至毫伏级，对于目标细胞更加安全，长时间的施加作用电场也不会对目标细胞造成“电击穿”伤害。
本发明的实施，有助于实现在低强度电场网络环境条件，对目标细胞有效地导入或递送药物、基因、siRNA、shRNA、蛋白质、肽、抗体或其它生物医学和治疗学分子和制剂的发明目的，同时，除具备现有细胞培养/处理装置的常规功能外，还可以更精确地监测、控制整个实验/处理过程，便于将其整体置于显微镜下进行观察，有利于培养/处理目标细胞的分离和挑选。
本发明可广泛适用于医学临床、基础实验和生物科学领域。

Claims (9)

1.一种多用途微电场网细胞处理装置，其特征是：
设置一中空的框架结构；
在所述框架的上、下侧面，分别对应设置一透明膜层；
在至少一侧的透明膜层上，设置用于产生低强度电场的电极组；
在框架的至少一端，设置所述电极组的接线端；
在框架的两对应端，设置培养/处理液进、出口；
两透明膜层和框架所围成的夹层空间，构成细胞培养/处理腔。
2.按照权利要求1所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是所述框架的外形为矩形或正多边形，其内边的上、下侧面设置有承载边沿，所述的透明膜层经承载边沿与框架粘结/固结为一体。
3.按照权利要求1所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是所述的透明膜层为透明塑料薄膜层。
4.按照权利要求1所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是所述的电极组为印刷电路铜箔层，其以正、负电极相间的结构分布在透明膜层中或透明膜层表面，其正、负电极组经汇流条和位于框架一端的接线端与外部仪器电连接。
5.按照权利要求4所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是所述的电极组设置在透明膜层中，经过与之相连且穿透透明膜表面的白金/钨金点，在透明膜表面构成电极点阵群。
6.按照权利要求4所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是所述的正、负电极组设置在同一透明膜层中、同一透明膜层的两面上、分别对应设置在两片对应透明膜层中或分别对应设置在两片对应透明膜层的一个面上。
7.按照权利要求1所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是所述的培养/处理液进、出口设置在框架体中，其一端为收缩锥状口结构，另一端与细胞培养/处理腔相通。
8.按照权利要求1所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是所述细胞培养/处理腔为一薄层空腔，其厚度不大于2毫米。
9.按照权利要求1所述的多用途微电场网细胞处理装置，其特征是在所述框架的周边，设置标度/刻度尺。
CN 200810043640 2008-07-18 2008-07-18 一种多用途微电场网细胞处理装置 Pending CN101319191A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200810043640 CN101319191A (zh) 2008-07-18 2008-07-18 一种多用途微电场网细胞处理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200810043640 CN101319191A (zh) 2008-07-18 2008-07-18 一种多用途微电场网细胞处理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101319191A true CN101319191A (zh) 2008-12-10

Family

ID=40179467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200810043640 Pending CN101319191A (zh) 2008-07-18 2008-07-18 一种多用途微电场网细胞处理装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101319191A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105331536A (zh) * 2015-11-25 2016-02-17 浙江大学 一种用于显微观察的细胞培养装置
CN111321077A (zh) * 2014-05-02 2020-06-23 隆萨科隆有限公司 用于大体积转染的装置和方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111321077A (zh) * 2014-05-02 2020-06-23 隆萨科隆有限公司 用于大体积转染的装置和方法
CN105331536A (zh) * 2015-11-25 2016-02-17 浙江大学 一种用于显微观察的细胞培养装置
CN105331536B (zh) * 2015-11-25 2017-12-22 浙江大学 一种用于显微观察的细胞培养装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6927049B2 (en) Cell viability detection using electrical measurements
EP1196549B1 (en) Controlled electroporation
EP1196551B1 (en) Process and device for controlling electroporation
CA2378110A1 (en) Cell/tissue analysis via controlled electroporation
CN107708796A (zh) 用于控制性局部治疗剂递送的电穿孔系统
Meng et al. Electrical stimulation and cellular behaviors in electric field in biomedical research
Tang et al. Progress in research of flexible MEMS microelectrodes for neural interface
CN101119735A (zh) 超低强度电场网络介导的向离体细胞内递送基因、蛋白质和药物
KR101777509B1 (ko) ３차원 세포 배양 실시간 모니터링 바이오센서
Lopes et al. Interfacing microfluidics with microelectrode arrays for studying neuronal communication and axonal signal propagation
Simon et al. Transdermal delivery of macromolecules using two-in-one nanocomposite device for skin electroporation
Kranjc et al. High-intensity pulsed electromagnetic field-mediated gene electrotransfection in vitro
CN101319191A (zh) 一种多用途微电场网细胞处理装置
CN201258328Y (zh) 一种多用途微电场网细胞处理装置
García-Sánchez et al. Design and implementation of a microelectrode assembly for use on noncontact in situ electroporation of adherent cells
de Caro et al. Gene electrotransfer efficiency in 2D and 3D cancer cell models using different electroporation protocols: A comparative study
Potočnik et al. Effect of experimental electrical and biological parameters on gene transfer by electroporation: a systematic review and Meta-analysis
Duckert et al. High-definition electroporation: Precise and efficient transfection on a microelectrode array
EP2319913A1 (en) A multipurpose micro electric field networking cell processing device
Zhang et al. Interrogation on the Cellular Nano-Interface and Biosafety of Repeated Nano-Electroporation by Nanostraw System
Kistamás et al. Multifactorial approaches to enhance maturation of human iPSC-derived cardiomyocytes
Huynh et al. Fiber and Electrical Field Alignment Increases BDNF Expression in SH-SY5Y Cells following Electrical Stimulation
Marry et al. Highthroughput Maturation of Engineered Human Skeletal Muscle Tissue
Hsiao et al. Spatio-temporal inter-ictal activity recorded from human epileptic hippocampal slices
Didier et al. Electrophysiological Characterizaton Of A Novel, Transwell-Transferred, Human Neural Nociceptive Microphysiological Circuit Atop Polymer/Steel 3d Microelectrode Arrays

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20081210