CN102206581B - 一种细胞电融合芯片 - Google Patents

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Abstract

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。本细胞电融合芯片包括的细胞融合室，室中排有许多细胞通道单元。其中，每个单元由平行的两个单细胞通道组成，每个通道分别通过不同的细胞。两个通道中间的隔断上每隔一定距离有一个微孔道，细胞可以通过微孔道接触，但是不能通过。在交流电的作用下，隔断两侧的细胞相互靠近，通过微孔道接触；随后在直流电作用下发生融合。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。

Description

一种细胞电融合芯片
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。
发明内容
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。
本发明的技术解决方案：一种细胞电融合芯片，包括芯片底板，所述芯片底板上有电极，用以导电，在通电情况下将产生电场；芯片底板上设有密闭细胞融合单元，所述细胞融合单元由微流体通道一侧和微流体通道另一侧及中间的微流体通道中央隔断组成，在通道中部平行于通道垂直设有微流体通道中央隔断，隔断使微流体通道形成两个平行的微流体通道一侧和微流体通道另一侧，微流体通道一侧和微流体通道另一侧分别通过不同的两种细胞；所述微流体通道中央隔断上每隔一定距离靠近芯片底板处设有微孔道，微流体通道一侧与第一加样孔和第一出口连接，微流体通道另一侧与第二加样孔和第二出口连接；所述电极通过导线一和导线二分别连到外部电源接口一和电源接口二。
所述电极由导电金属制成，电极尺寸与微流体通道一侧或微流体通道另一侧相匹配，使电极均可部分地暴露在微流体通道内。
所述微孔道的形状和大小根据细胞的大小而改变。
所述微流体通道中央隔断上的微孔道要经过抛光处理，以免对细胞造成机械损伤。
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。本细胞电融合芯片包括的细胞融合室，室中排有许多细胞通道单元。其中，每个单元由相平行的两个单细胞通道组成，每个通道分别通过不同的细胞。两个通道中间的隔断上每隔一定距离有一个微孔道，细胞可以通过微孔道接触，但是不能通过。在交流电的作用下，隔断两侧的细胞相互靠近，通过微孔道接触；随后在直流电作用下发生融合。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。
本发明与现有技术相比，优点在于：
(1)本发明微流体通道隔断两侧分别通过不同细胞，细胞完全可以特异性配对，且配对率高。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。
(2)微流体通道中央隔断中微孔道两侧只能允许左右各一个细胞互相靠近，严格发生两个细胞之间的融合，大大方便于后续的筛选和研究工作。
(3)微流体通道中央隔断中微孔道尺寸可调，适用于不同大小的细胞进行融合。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明中微流体通道隔断示意图。
附图标记说明：1-芯片底板、2-电极、3-微流体通道一侧、4-微流体通道另一侧、5-微流体通道中央隔断、6-微孔道、7-第一加样孔、8-第一出口、9-第二加样孔、10-第二出口、11-电源接口一、12-电源接口二、13-导线一、14-导线二。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括芯片底板1，芯片底板1上有电极2。芯片底板1上设有密闭细胞融合单元，细胞融合单元由微流体通道一侧3和微流体通道另一侧4及其微流体通道中央隔断5组成。微流体通道中央隔断5使微流体通道形成两个平行的微流体通道一侧3和微流体通道另一侧4，分别通过不同的两种细胞。另外，微流体通道中央隔断5上还有允许细胞通电接触及融合的微孔道6。微流体通道一侧3与第一加样孔7和第一出口8连接，微流体通道另一侧4与第二加样孔9和第二出口10连接。芯片底板1上的电极通过导线一13和导线二14分别连到外部电源接口一11和电源接口二12。
如图2所示，微流体通道中央隔断5上设有微孔道6，微孔道6允许其两侧细胞发生接触并在电场作用下融合。
如图1所示，微流体通道中央设微流体通道中央隔断5，与微流体通道平行。
如图1所示，电极2为长方形，每个微流体通道与每个电极相吻合，使微流体通道中形成垂直电场。
如图2所示，微流体通道中央隔断5上每隔一定距离处靠近芯片底板处设有微孔道6。
所述微孔道6开口要经过抛光处理，以免对细胞造成机械损伤。
本发明的原理及使用方法如下：(以K562细胞和CHO细胞配对和融合为例)
(1)将芯片平放于试验台上，第一加样孔7和第二加样孔9分别加入K562细胞和CHO细胞悬液，在注射泵作用下分别进入微流体通道一侧3和微流体通道另一侧4。调整细胞浓度、注射泵流速和工作时间使微流体通道两侧均匀分布两种细胞。
(2)停止注射泵的工作使细胞停止流动，在电源接口一11和电源接口二12上通交流电使微流体通道中央隔断下方的微孔道6两侧的细胞通过微孔道接触排队。从第一加样孔7和第二加样孔9通入无细胞的融合液，将不排队细胞洗净，停止注射泵后，通直流电使细胞质膜融合。
(3)融合后放置30分钟，等待细胞质发生融合，微流体通道中央隔断5一侧细胞从微孔道进入另一侧。
(4)分别从第一出口8和第二出口10将融合后细胞洗出，进行后续试验。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

Claims (2)

1.一种细胞电融合芯片，包括芯片底板（1），其特征在于：所述芯片底板（1）上有电极（2）；芯片底板（1）上设有密闭细胞融合单元，所述细胞融合单元由微流体通道一侧（3）和微流体通道另一侧（4）及中间的微流体通道中央隔断（5）组成，在通道中部平行于通道垂直设有微流体通道中央隔断（5），隔断使微流体通道形成两个平行的微流体通道一侧（3）和微流体通道另一侧（4），微流体通道一侧（3）和微流体通道另一侧（4）分别通过不同的两种细胞；所述微流体通道中央隔断（5）上每隔一定距离靠近芯片底板（1）处设有微孔道（6），微流体通道一侧（3）与第一加样孔（7）和第一出口（8）连接，微流体通道另一侧（4）与第二加样孔（9）和第二出口（10）连接；所述电极（2）通过导线一（13）和导线二（14）分别连到外部电源接口一（11）和电源接口二（12）；
所述电极（2）由导电金属制成，电极尺寸与微流体通道一侧（3）或微流体通道另一侧（4）相匹配，使电极均可部分地暴露在微流体通道内；
所述微孔道（6）的形状和大小根据细胞的大小而改变。
2.如权利要求1所述的细胞电融合芯片，其特征于：所述微流体通道中央隔断（5）上的微孔道（6）要经过抛光处理。
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