CN102174391B - 细胞电融合芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种细胞电融合芯片，可以准确高效的完成细胞一对一电融合，可在生物医学工程领域的科研中应用。本细胞电融合芯片由细胞融合室，细胞定位通道和细胞吸取通道组成。细胞吸取通道连接注射泵，两种不同细胞分别被吸附并定位在位于细胞融合室的细胞定位通道末端。细胞融合室间距允许两个细胞轴向排列。细胞吸取通道外端加电极，通以交流电和直流电，使细胞融合室中两个异种细胞之间发生两两融合。本发明可大大提高异种细胞配对和融合的概率，操作简单，一次可完成大量细胞融合，并具有易于观测的特点。

Description

细胞电融合芯片
技术领域
本发明属于生物医学技术领域，涉及一种细胞电融合芯片，具体的说是准确高效的完成细胞一对一电融合的芯片。
背景技术
电融合技术是上世纪80年代建立起来的一种新型促融合技术。1981年Zimmerman发明了电融合仪，并首次提出了电融合概念；1987年，Schweiger建立了单对原生质体电融合技术程序。其基本原理是将两种细胞的混合液置于低压交流电场中，使细胞聚集成串珠状，然后施加高压电脉冲，以促使细胞融合。细胞融合的主要目的是研究异种细胞融合后基因重组的影响因素，产生杂交瘤细胞，以及植物和微生物细胞杂交育种等。通过几十年的发展，电融合技术已经日臻成熟，它的许多优点也越来越得到显现，表现在如下几个方面：
1.诱导细胞融合的频率是所有融合方法中最高的，比传统方法高出10-100倍，特别是对远缘细胞、难融合的细胞的融合具有较好的效果。
2.对细胞无毒害作用，优于化学融合和病毒介导的细胞融合；
3.适用范围广泛，动物、植物和微生物都可以用该技术进行细胞融合研究。
尽管细胞电融合技术在育种、杂交研究和细胞克隆方面得到了成功应用，但是还存在一些问题。问题在于细胞自由接触而导致的有效融合率低。在传统的电融合过程中，细胞在交流电场中形成串珠状排队是随意发生的，既两种相同的细胞也可排队，在接下来的直流电场中的融合就会发生多种情况，同种细胞融合以及两个以上细胞融合都会发生，而试验所需的异种细胞直接的融合所占比例就非常小。这样将导致随后的筛选工作非常复杂，严重地降低了试验效率。
本发明就是针对这些问题，利用微加工技术和微流体原理，而设计的准确高效的完成细胞一对一电融合的芯片。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种细胞电融合芯片，其特征在于包括：
中空密闭的细胞融合室；
设置在所述细胞融合室第一端的第一细胞加样孔；
设置在所述细胞融合室第二端的第二细胞加样孔；
设置在所述细胞融合室两侧底部的细胞定位通道；
与所述细胞定位通道连通的细胞吸取通道；
第一细胞吸取口；
第二细胞吸取口。
根据本发明的另一个方面，提供了一种采用细胞电融合芯片进行细胞电融合的方法，所述细胞电融合芯片包括：
中空密闭的细胞融合室；
设置在所述细胞融合室第一端的第一细胞加样孔；
设置在所述细胞融合室第二端的第二细胞加样孔；
设置在所述细胞融合室两侧底部的细胞定位通道；
与所述细胞定位通道连通的细胞吸取通道；
第一细胞吸取口；
第二细胞吸取口，
其特征在于所述方法包括：
使第一加样孔通过管路与细胞悬液连通，
使第一吸取口的通过管路连接注射泵，
开启所述注射泵将所述细胞悬液吸入细胞融合室。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的平面示意图。
图2为根据本发明的一个实施例的细胞融合室一个细胞配对单元的截面示意图。
图3为根据本发明的一个实施例的细胞配对示意图。
附图标记说明：1-芯片整体、2-细胞融合室、3-细胞定位通道、4-细胞吸取通道、5-第一吸取口、6-第一加样孔、7-第二加样孔、8-第二吸取口。
具体实施方式
本发明的目的在于克服传统细胞电融合仪的不足，利用微加工技术，完成一种细胞电融合芯片，准确高效的完成异种细胞之间的一对一配对并进行电融合。
按照本发明提供的技术方案，细胞电融合芯片包括细胞融合室，细胞定位通道和细胞吸取通道。每侧的细胞吸取通道末端连接有注射泵，在注射泵的吸取作用下从细胞融合室连通的加样孔中的细胞液向细胞融合室流入，在每个细胞定位通道处吸取一个细胞。另一侧的细胞定位通道吸取另一种细胞。在细胞吸取完毕后，细胞吸取通道末端的电极加电，使细胞发生一对一的电融合。
所述细胞融合室宽度为30-60μm，高度为30-60μm，长度为2-2.5cm，两侧底部分布有细胞定位通道。细胞融合室两端分别为细胞加样孔。
所述细胞定位通道定位于细胞融合室两侧底部，间隔80μm，每个通道横截面为边长3-10μm的正方形，通道长100-200μm。通道末端连接细胞吸取通道，逐级连通放大至末端开口即细胞吸取口，直径为1mm。吸取口可连接注射泵和加电极。
本发明与现有技术相比，优点在于：
(1)细胞融合室两侧的细胞定位通道分别吸附不同细胞，细胞完全可以特异性配对，且配对率高。
(2)每个细胞定位通道只能吸附一个细胞，每次严格允许两个细胞发生融合，大大方便于后续的筛选和研究工作。
(3)细胞融合室和细胞定位通道的尺寸可调，适用于不同大小的细胞进行融合。
(4)芯片材料用透明的聚二甲基硅氧烷制成，具有方便观察和可高压灭菌等优点。
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，根据本发明的一个实施例的细胞电融合芯片包括芯片体1，芯片体1中设有中空密闭的细胞融合室2。图2是图1的一个细胞配对单元的截面图，其关系见附图。根据本发明的一个具体实施例，细胞融合室2宽度为诸如30-60μm，高度为30-60μm，长度为2-2.5cm。细胞融合室两端分别设有细胞加样孔6和7。细胞融合室两侧底部分布有细胞定位通道3。细胞定位通道3与细胞吸取通道4连通，细胞吸取通道4逐级放大加粗到细胞吸取口5和8。细胞加样孔6和7以及细胞吸取口5和8分别与直径1mm软管连接。细胞加样孔6和7的软管分别与两种不同的细胞液连接。细胞吸取口5和8与注射泵连接，也可连接电极。
根据本发明的一个实施例的细胞电融合芯片的工作原理及使用方法如下：(以人红白血病细胞K562细胞和中国仓鼠卵巢细胞CHO细胞配对和融合为例)
(1)将芯片正置于试验台上，将第一加样孔6所连接的直径1mm软管放入K562细胞悬液中。将第二加样孔7和第二吸取口8连接的小软管封死。第一吸取口5的软管连接注射泵，开启注射泵将K562细胞吸入细胞融合室2。细胞悬液从第一加样孔6横向流动布满整个细胞融和室，同时流向侧向的细胞定位通道，细胞在流体的作用下吸附在细胞定位通道末端。持续一段时间后大量细胞吸附在与第一吸取口5连接的细胞定位通道3末端并保持较大的流速使细胞达到稳定吸附。
(2)将第一加样孔6的软管放入无细胞电融合液中，第二加样孔7软管连接注射泵，以较小的流速将细胞融合室2中未吸附的细胞沿着第一加样孔6向第二加样孔7方向洗出。停止。
(3)将第二加样孔7连接的直接1mm软管放入CHO细胞悬液中。将第一吸取口5和第一加样孔6连接的小软管封死。第二吸取口8的软管连接注射泵，开启注射泵将CHO细胞吸入细胞融合室2，持续一段时间后大量细胞吸附在与第二吸取口8连接的细胞定位通道3末端并保持较大的流速使细胞达到稳定吸附。
(4)将第二加样孔7的软管放入无细胞电融合液中，第一加样孔6软管连接注射泵，以较小的流速将细胞融合室2中未吸附的细胞洗出。停止后将第一加样孔封死。
(5)将细胞吸取口5和8连接的电极与电源接通，在交流电的作用下使两侧细胞定位通道上吸附的不同细胞更加靠近，在直流电作用下使两个细胞发生融合，如图3。
(6)融合后细胞在细胞融合室3中静置30min后从一侧的细胞加样孔吸出，进行下一步的筛选和分析。
本发明的细胞电融合芯片不仅限于上述两种细胞，可以通过修改细胞定位通道和细胞融合室的大小适用于不同大小的细胞之间的融合。

Claims (6)

1.细胞电融合芯片，其特征在于包括：
中空密闭的细胞融合室（2）；
设置在所述细胞融合室第一端的第一细胞加样孔（6）；
设置在所述细胞融合室第二端的第二细胞加样孔（7）；
设置在所述细胞融合室两侧底部的细胞定位通道（3）；
与所述细胞定位通道（3）连通的细胞吸取通道（4）；
第一细胞吸取口（5）；
第二细胞吸取口（8），
其中所述细胞吸取通道（4）逐级放大加粗到所述第一细胞吸取口（5）和第二细胞吸取口（8）。
2.根据权利要求1的细胞电融合芯片，其特征在于：
所述第一细胞加样孔（6）和第二细胞加样孔（7）通过管路分别与两种不同的细胞液连通。
3.根据权利要求1的细胞电融合芯片，其特征在于：
所述第一细胞吸取口（5）和所述第二细胞吸取口（8）可与注射泵和/或电极相连。
4.采用细胞电融合芯片进行细胞电融合的方法，所述细胞电融合芯片包括：
中空密闭的细胞融合室（2）；
设置在所述细胞融合室第一端的第一细胞加样孔（6）；
设置在所述细胞融合室第二端的第二细胞加样孔（7）；
设置在所述细胞融合室两侧底部的细胞定位通道（3）；
与所述细胞定位通道（3）连通的细胞吸取通道（4）；
第一细胞吸取口（5）；
第二细胞吸取口（8），
其特征在于所述方法包括：
将第二细胞加样孔（7）和第二细胞吸取口（8）的连接管路封死，使第一细胞加样孔（6）通过管路与第一细胞的细胞悬液连通，使第一细胞吸取口（5）的通过管路连接注射泵，开启注射泵将所述第一细胞的细胞悬液吸入细胞融合室（2），其中开启所述注射泵将所述第一细胞的细胞悬液吸入细胞融合室（2）的步骤持续一段时间，从而使大量第一细胞吸附在与第一细胞吸取口（5）连接的细胞定位通道（3）末端，并保持较大的流速使第一细胞达到稳定吸附，
将第一细胞加样孔（6）通过管路与无细胞电融合液连通，将第二细胞加样孔（7）连接到注射泵，以较小的流速将细胞融合室（2）中未吸附的细胞沿第一细胞加样孔（6）向第二细胞加样孔（7）方向洗出，
将第二细胞加样孔（7）与第二细胞的细胞悬液相连通，将第一细胞加样孔（6）和第一细胞吸取口（5）的连接管路封死，把第二细胞吸取口（8）通过管路连接到注射泵，开启注射泵将所述第二细胞吸入细胞融合室（2），持续一段时间后大量第二细胞吸附在与第二细胞吸取口（8）连接的细胞定位通道（3）末端并保持较大的流速使第二细胞达到稳定吸附，
将第二细胞加样孔（7）与无细胞电融合液相连通，使第一细胞加样孔（6）连接到注射泵，以较小的流速将细胞融合室（2）中未吸附的细胞洗出，停止洗出后将第一细胞加样孔（6）封死，
把第一细胞吸取口（5）和第二细胞吸取口（8）连接的电极与电源接通，在交流电的作用下使两侧细胞定位通道上吸附的所述第一细胞和第二细胞更加靠近,在直流电作用下使两个细胞发生融合，
使融合后把细胞在细胞融合室（2）中静置预定时间后从第一细胞加样孔（6）或第二细胞加样孔（7）吸出。
5.根据权利要求4的方法，其中，细胞定位通道末端连接细胞吸取通道，逐级连通放大至末端开口即所述第一细胞吸取口和第二细胞吸取口。
6.根据权利要求4－5中的任何一项的方法，其特征在于
通过修改细胞定位通道和细胞融合室的大小，以适用于不同大小的细胞之间的融合。
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