CN102656260A - 用于诱导自调节细胞电穿孔的方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于提供细胞电穿孔的方法、装置和设备。按照本发明的一个方面，可以提供自调节细胞电穿孔。可以提供一种细胞转染设备。细胞转染设备可包括一块包括多个室的板，所述室被设置为接收和限制宿主细胞群。细胞转染设备还可以包括多个电极，所述电极被设置为与所述板的对应的室电连通。可以在室中通入预设的电流以进行所述宿主细胞的转染。

Description

用于诱导自调节细胞电穿孔的方法、装置和设备

交叉参考

本申请要求于2009年10月19日提交的美国临时申请号61/253,050的权益，该申请在此出于全部目的而全文引入作为参考。

关于联邦政府资助研究的声明

本发明在国家研究资源中心(National Center for ResearchResources)/NIH授予的RR022955号政府支持下完成。政府在本发明中享有一定的权益。

发明背景

电穿孔是一种与细胞膜在电场中的瞬时透化有关的过程。已显示其能够递送各种大分子(例如，基因、siRNA、抗体和蛋白质)进入基本上任何种类的细胞(例如，细胞系和原代细胞)。传统上，电穿孔对悬液中的细胞进行，其对两个电极之间的细胞施加数百伏特的短脉冲。细胞能否被电穿孔取决于跨过细胞的电位降，该电位降取决于细胞大小和其它因素。一般一个细胞群的个体细胞大小变化很大。

结果，使用传统方法，小的细胞经常不具有足够的跨膜电位，因而不能被电穿孔。而另一方面，大的细胞能经历高跨膜电位，其导致不可逆的电穿孔或膜破坏，引起细胞死亡。从而，由于影响膜电通透的细胞大小和状态方面的不均一性，传统电穿孔方法无可避免地会导致电穿孔效率的显著变化并导致很大比例的细胞死亡。

因而，需要能够适应细胞大小和状态较大变化的改进的细胞电穿孔方法和系统。

发明概述

本发明的一个方面涉及一种细胞转染设备。该细胞转染设备可包括(a)具有多个室的板，各室设置为接收和限制宿主细胞群，(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通，(c)适合接收用户输入的一个或多个转染参数的输入单元，和(d)用于处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入在给定的时间段中对所述多个电极的至少一个施加电流的控制器。

本发明的另一个方面涉及一种用于转染宿主细胞群的方法。该方法可以包括以下步骤：(a)提供一种如本文所述的细胞转染设备，(b)接收来自用户的一个或多个转染参数的输入，和(c)处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入在给定的时间段中对所述宿主细胞群施加电流。

可以按照本发明的另一个实施方式提供用于转染宿主细胞群的方法。该方法可包括以下步骤：提供一种细胞转染设备，包括在本文其他部分所述的那些设备，其中该设备包括触摸屏，该触摸屏具有包含多个室的板的视觉再现；通过触摸屏接收用户输入，其中该输入定义了关于所述板的至少一个室的转染参数；和处理所述输入并基于来自所述用户的所述转染参数的输入在给定的时间段中对所述室施加电流。

按照本发明的另一个方面，可以提供选择转染条件的方法。选择条件的方法可包括(a)提供具有多个室的板，其中所述多个室的至少一个室包含宿主细胞群；(b)提供多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；(c)检测所述至少一个室的内容物的电阻并确定期望的转染条件以进行所述转染。

按照本发明的一个方面可以提供一种细胞转染设备。该细胞转染设备可包括电极组件和设置为支撑转染板的板支架，其中板支架被设置为平移板至与电极组件对齐，其中板支架和/或电极组件能够在上下方向移动从而使电极组件和转染板或其内容物彼此接触。

按照本发明的一个方面可以提供一种细胞转染装置。该细胞转染装置可包括电连接组件和设置为支撑转染组件的板支架，该转染组件包括转染板和电极板，其中板支架被设置为平移转染组件至与电连接组件对齐，其中板支架和/或电连接组件能够在上下方向移动从而电连接组件和转染组件或其内容物彼此接触。

可以提供显示图形用户界面的显示装置，包括具有多个室的细胞转染板的视觉再现，其中所述视觉再现包括对应于所述多个室的图像。显示装置还可以包括用户交互式控制，其允许用户通过视觉再现定义关于至少一个室的属性。

可以按照本发明的另一个方面提供一种用于将外源物质转染至宿主细胞群的方法。该方法可以包括以下步骤：(i)提供一种细胞转染设备，包括：(a)包括多个室的板，所述多个室的每一个被设置为接收和限制宿主细胞群；和(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通。该方法还可以包括下述步骤：(ii)至少对所述对应的室施加预设的电流以进行所述宿主细胞的转染。

对本领域技术人员而言从下述详述中可以很容易地明白本公开内容的其它方面和优点，其中仅以描述实现本公开内容的最佳模式的方式显示和描述了本公开内容的示例性实施方式。可以理解，本公开内容可包括其它不同的实施方式，且它的一些细节能够在各种显而易见的方面进行修改，而不会偏离本公开内容。从而，附图和描述仅作为描述性质，而非限制性的。

参考引入

本说明书中提及的全部出版物、专利和专利申请在此引入作为参考，如同每个单独的出版物、专利和专利申请都被特别地和各自地提到并引入作为参考那样。

附图简述

本发明的新特征特别在所附的权利要求书中阐述。通过参考以下阐述利用本发明原理的描述性实施方式的详细描述和随后的附图可以更好地理解本发明的特征和优点，附图如下：

图1提供了使用电压脉冲进行传统电穿孔的配置。

图2显示了按照本发明的一个实施方式附着于基质上的生物细胞。

图3显示了按照本发明的一个实施方式的一种简化的电路模型。

图4显示了按照本发明的一个实施方式用于选择转染条件的方法的一个例子。

图5显示了说明反馈测量的电穿孔过程的一个例子。

图6提供了可以被确定的错误状态的一个例子。

图7显示了典型的用于诱导电穿孔的电流脉冲的一个例子。

图8A显示了按照本发明的一个实施方式作为电极和细胞支持物的基质的一个例子。

图8B显示了按照本发明的另一个实施方式的多孔基质膜的一个例子。

图9A显示了以第一方向对基质上的细胞提供单向电流的一个例子。

图9B显示了以第二方向对基质上的细胞提供单向电流的一个例子。

图10显示了按照本发明的一个实施方式的一种细胞附着于电极上的细胞电穿孔装置的配置。

图11显示了按照本发明的另一个实施方式的一种细胞附着于允许电流通过的基质上的细胞电穿孔装置的配置。

图12显示了按照本发明的一个实施方式的一种具有共用底电极和共用底/基室的细胞电穿孔装置的配置。

图13显示了在细胞电穿孔装置内使用的、可有助于防止交叉污染的单向电流的一个例子。

图14提供了使用压力在多孔膜特定位置处定位细胞的图示。

图15显示了微滴板形式的细胞电穿孔装置的一个例子。

图16A-C显示了细胞电穿孔装置的一个实施方式的视图。

图17A-D显示了细胞电穿孔装置的另一个实施方式的视图。

图18显示了电极配置的一个例子。

图19显示了一种用于转染细胞的微滴板形式的细胞电穿孔装置的设计。

图20A显示了电极与室的内容物通过顶部电连接的一个例子。

图20B显示了电极与室的内容物通过底部电连接的一个例子。

图21显示了一种被平移至与电极组件对齐的转染板的描述。

图22A显示了转染板和电极组件彼此接触的一个例子。

图22B显示了转染板和电极组件彼此接触的另一个例子。

图23显示了一种细胞电穿孔设备的配置的一个例子。

图24显示了按照本发明的一个实施方式的细胞电穿孔系统的一个例子。

图25显示了按照本发明的一个实施方式用于以96孔板形式诱导细胞电穿孔的基于触摸屏的GUI的一个例子。

图26显示了对用户提供主选项的用户界面显示的一个例子。

图27显示了用于转染的用户界面。

图28显示了显示电穿孔后转染状态的用户界面。

图29显示了优化图形用户界面的一个例子。

图30显示了一种基于检测到的细胞层电属性的系统推荐的方案。

图31提供了其中用户可进一步编辑方案的用户界面的一个例子。

图32显示了多个不同的方案是如何可以被应用于一块板的。

图33显示了允许用户管理其自己的方案的用户界面。

图34显示了允许用户创建方案或编辑已存在的方案的屏幕。

图35显示了其中系统可以诊断其是否正常工作的屏幕。

图36显示了诊断已完成后的显示。

发明详述

虽然在此显示和描述了本发明优选的实施方式，但是显然对本领域技术人员而言这些实施方式仅作为示例提供。本领域技术人员可以进行大量的变化、改变和替代而不会偏离本发明。应当理解在此描述的本发明实施方式的不同替代方式可以在本发明的实践中使用。

本发明提供用于提供细胞电穿孔的方法、装置和设备。在此描述的本发明的各个方面可以用于下述或任何其它种类的细胞电穿孔或数据管理的任何特定应用。本发明可用作单独的工具或作为用于进行和/或控制细胞电穿孔的整合平台的一部分。本发明的一些优选的实施方式可以包括用预设的电流进行的自调节细胞电穿孔。应当了解本发明的不同方面可以单独地、共同地或相互组合地进行理解。

电穿孔是一种与细胞膜在电场中的瞬时透化有关的过程。已显示其能够递送各种大分子(例如，基因、siRNA、抗体和蛋白质)进入基本上任何种类的细胞(例如，细胞系和原代细胞)。

图1提供了使用电压脉冲进行传统电穿孔的配置。典型地，电穿孔是对悬液中的细胞进行操作，对两个电极之间的细胞施加数百伏特的短脉冲。可以使用电极对悬液中的不均一细胞群施加电压。细胞能否被电穿孔取决于跨细胞的电位降，该电位降取决于细胞大小和其它因素。一般细胞群的单个细胞大小变化很大。结果，使用这种简单的方法，小的细胞经常不具有足够的跨膜电位，从而不能被电穿孔。而另一方面，大的细胞会经历高跨膜电位，导致不可逆的电穿孔或膜破坏，引起细胞死亡。从而，由于影响膜电通透的细胞大小和状态方面的不均一性，传统电穿孔方法无可避免地会导致电穿孔效率的显著变化并导致很大比例的细胞死亡。

I.使用电流对附着于固体表面的细胞进行电穿孔

本发明的一个方面提供一种使用电流对生物细胞进行电穿孔的方法。生物细胞可包括原代细胞、工程化细胞和/或细胞系。优选地，细胞可附着于允许电流通过的基质上。备选地，细胞可以在悬液中提供。

如图2所示，生物细胞被附着于允许电流通过的基质上。电极置于基质的两侧，并连接到电源。如果基质使用导电材料制造，其本身即可作为底电极(或备选地，作为顶电极，这取决于电流方向)。在一些实施方式中，电极可以是银/氯化银(Ag/AgCl)电极。电极的其它例子可包括但不限于金属例如铜、铝、金、银、铂或镍，或任何非金属导体，或任何合金或其组合。在本文其它部分讨论的任何实施方式均可包括附着于基质的细胞。备选地，在本文其它部分讨论的任何实施方式均可包括以悬浮、或悬浮或贴壁的任意组合所提供的细胞。

当电流I在电极间施加时，电流通过细胞-基质有三种可能的途径，即，直接经过未被细胞覆盖的基质区域的I_d、经过基质和生物细胞之间的微观间隙的I_p(细胞旁路电流)、和经过生物细胞的I_c。I是这三部分的和。由于在细胞的顶部和底部之间存在总电阻，总电流I将会诱生跨细胞的电位降V_c。当V_c高于电穿孔电位阀值(V_ep)时，生物细胞经历膜透化，其允许外源物质(例如DNA、RNA、siRNA、微小RNA、蛋白质、肽、小分子、纳米颗粒，和其它可透膜的分子)被递送进电穿孔细胞。电穿孔电位阀值V_ep可取决于经受膜透化的生物细胞类型。

在优选的实施方式中，预设的电流I可在电极间施加。在一些实施方式中，细胞电穿孔过程中的电流可以是缓慢变化、基本上恒定或固定的。备选地，细胞电穿孔程序中预设的电流可以变化。可以选择和控制电流从而使电流是变化的和/或以控制的方式维持。预设的电流可以基于或可以不基于接收的信号。

本电穿孔方法的一个优点在于，在该配置中生物细胞能响应于电流进行自我调节，从而跨细胞电位V_c被维持于“刚好”的值，该值足以进行电穿孔但并不太高以至于引发不可逆电穿孔或膜破坏，后者是在电穿孔中当跨细胞电位超过不可逆电穿孔阀值V_ire时一般会看到的现象。

II.自调节细胞电穿孔(SACE)

图3显示了一种上述电极之间组件的简化的电路模型。在一些实施方式中，可以使用缓慢变化的电流，且组件的电容可以是小的，从而由组件电容导致的电阻抗的影响可以忽略不计，因而在图3中被省略。

R_m1和R_m2是电极之间导电介质的电阻，其值一般与细胞无关。R_d是未被细胞覆盖的基质的开放区域的总电阻，从而一般而言其值同样与细胞无关。R_p是细胞和基质之间间隙的总电阻，其值取决于细胞粘附于基质的紧密度，但一般不取决于细胞膜通透性。

R_c是生物细胞的等效总电阻，其由细胞膜通透性决定。由于完整细胞膜的电导率极低，完整细胞一般具有高R_c。当细胞被有效电穿孔时，透化的细胞膜允许电流通过，导致显著下降的膜电阻。由于细胞膜透化程度取决于跨细胞的电位，即V_c，因此R_c同样非常依赖于V_c。另一方面，V_c可估算为I×R_all，而R_all等同于R_c、R_p和R_d的并联，即，R_all＝R_c//R_p//R_d。

在一些实施方式中，可以提供连续电流。连续电流可以维持不变和/或发生变化。在一些例子中，电流可以是基本上固定的或缓慢变化的。备选地，在优选的实施方式中可以提供脉冲电流。

在本发明的一个实施方式中，可通过电源在电极间施加脉冲宽度范围为毫秒到秒的精确的电流I脉冲。可以使用任何值的电流I，包括但不限于0.1mA和100A之间的电流。其可包括约1mA、5mA、10mA、50mA、100mA、500mA、1A、5A、10A、50A或100A的电流。在一个脉冲中电流可以是固定的或变化的。在一些例子中，在多个脉冲之间的电流可以保持相同或缓慢改变，或可以从一个脉冲到另一个脉冲发生变化。在一些例子中，在整个细胞转染过程中电流可以保持相同或缓慢变化，或可以改变。可以为宿主细胞群的整个细胞转染过程预设电流值，或可以基于在过程中收到的反馈进行调节。可以基于电穿孔过程前和/或过程中收到的一个或多个信号应用预设的电流幅值。在整个细胞电穿孔中可以控制电流值。

电脉冲的持续时间也可以具有任意值，但不限于在1μs-1分钟、500μs-30秒或1ms-10秒范围内的脉冲。这可包括持续时间为约1μs、5μs、10μs、50μs、100μs、500μs、1ms、3ms、5ms、10ms、50ms、100ms、250ms、500ms、750ms、1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、7秒、10秒、15秒、20秒、30秒、45秒或1分钟的脉冲。在细胞电穿孔过程中脉冲持续时间可以保持固定，或可以变化。可以对宿主细胞群的整个细胞转染过程预设脉冲持续时间，或可以基于在过程中收到的反馈进行调节。在整个细胞电穿孔中可以控制脉冲持续时间。

电脉冲之间的时间也可以具有任意值，但不限于在1μs-1分钟、500μs-30秒或1ms-10秒范围内的时间段。这可包括约1μs、5μs、10μs、50μs、100μs、500μs、1ms、3，ms、5ms、10ms、50ms、100ms、250ms、500ms、750ms、1秒，2秒、3秒、4秒、5秒、7秒、10秒、15秒、20秒、30秒、45秒或1分钟的脉冲间时间。脉冲间时间可以少于、等于或大于脉冲持续时间。在细胞电穿孔过程中脉冲间时间可以保持固定，或可以变化。可以为宿主细胞群的整个细胞转染过程预设脉冲间时间，或可以基于在过程中收到的反馈进行调节。在整个细胞电穿孔中可以控制脉冲间时间。

电脉冲数和/或循环数也可以具有任意值。例如，一个循环可以具有一个或多个、两个或更多、三个或更多、四个或更多、五个或更多、六个或更多、七个或更多、八个或更多、九个或更多、十个或更多、十一个或多个、十五个或更多、二十个或更多、30个或更多、50个或更多、70个或更多、或100个或更多的电脉冲。对于一个电穿孔过程可以提供任意循环数。例如，对于一个电穿孔过程可以提供一个循环。备选地，对于一个电穿孔过程可以提供两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多循环。可以通过提供的电脉冲的间断来鉴定一个或多个循环。在另一个实例中，多个循环可以具有不同的转染条件(例如，不同的幅值、脉冲持续时间等)。或者，在循环之间不需要提供差异。

按照本发明的一个方面，可以提供用于将外源物质转染至宿主细胞群的方法。该方法可以包括以下步骤：(i)提供一种细胞转染设备，包括：(a)包括多个室的板，所述多个室的每一个被设置为接收和限制宿主细胞群；和(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；和(ii)至少对所述对应的室施加预设的电流以进行所述宿主细胞的转染。

在一些实施方式中，施加预设的电流而不控制跨室电压。较之通过使用预设电压的转染方法下所述宿主细胞的摄入量而言，该转染可以导致更多有效量的所述外源物质被所述宿主细胞群摄入。在一些实施方式中，在所述转染过程中宿主细胞的膜持续开放保持至少一毫秒。细胞转染设备可进一步包括至少两组电极，其中一组在板顶部对齐，另一组在板底部对齐，且其中该两组电极被分别控制以提供从板顶部流向板底部的单向电流，反之亦然。

下述描述不受任何特定理论的限制，其概述了将外源物质转染入宿主细胞的方法和理论的一个例子。

当得到的V_c足以导致细胞电穿孔时(V_c＞V_ep)，细胞电阻R_c显著下降，导致降低的R_all。当I不变或缓慢变化时，V_c相应降低，导致细胞膜电穿孔程度更低。另一方面，如果细胞膜透化程度较低，R_c再次增加，导致升高的V_c，其导致更高的膜透化程度。

如此，在该配置中，生物细胞可以响应于适当选择的电流而自动调节其膜通透性，导致“刚好”的跨细胞电位，其能够维持细胞更长时间地处于透化状态而不会导致不可逆的电穿孔或膜破坏。该现象可称为自调节细胞电穿孔(SACE)。应当注意SACE也可通过对细胞施加电压脉冲而诱发。SACE可以有利地适应细胞中不均一性的电穿孔，例如细胞大小、膜特性或类型方面的不均一性的电穿孔。较之对不均一细胞群施加受控的电压的传统方法而言，SACE可以提供改进的电穿孔。

如上所述，为了使得细胞被电穿孔但不受不可逆电穿孔的伤害，跨细胞电位差V_c应当为

V_ep＜V_c＜V_ire            (算式1)

其中V_ep是对应于发生可逆电穿孔的阈电位，V_ire是对应于不可逆电穿孔的阈电位；而

V_c＝I×R_all＝I×(R_c//R_d//R_p)        (算式2)

假定当跨细胞电位为V_ep时，对应的细胞电阻是R_{c_ep}；当跨细胞电位是V_ire时，对应的细胞电阻是R_{c_ire}。导致有效SACE而无细胞伤害的施加的电流I的范围可被估算为

I_sace＜I＜I_ire        (算式3)

其中I_sace是能够诱发SACE的阈电流，I_ire是能够引发不可逆电穿孔的阈电流。

I_sace＝V_ep/(R_{c_ep}//R_d//R_p)    (算式4)

I_ire＝V_ire/(R_{c_ire}//R_d//R_p)   (算式5)

因而，为了细胞电穿孔而提供的电流I可选自I_sace和I_ire之间的值。算式中参数的值可通过实验确定或通过理论模型估算。在一些实施方式中，可以将一个或多个参数存储于数据库中或任何种类的存储器中。可以基于细胞种类或与进行电穿孔的宿主细胞有关的任何其它特征访问所述参数。在一些实施方式中，在进行细胞电穿孔之前可以检测一个或多个参数。

根据这些算式，显然增加的R_d和R_p将会增加V_c对R_c或对细胞电穿孔状态的灵敏度。可以通过减少未被细胞覆盖的基质的面积，即，通过增加贴壁细胞的汇合水平，来增加R_d。换而言之，可以通过增加基质上的细胞密度来增加R_d。R_p依赖于细胞在基质上附着的程度，因而其在很大程度上取决于细胞类型以及基质的表面性质。一种增加R_p的方法是对基质进行表面处理以增加细胞-基质附着度，该表面处理包括基于血浆的组织培养处理，用聚赖氨酸和胞外基质蛋白例如纤连蛋白、胶原蛋白等进行包被。

在SACE过程中可以提供各种转染条件。转染条件的一些例子可包括细胞类型、膜电阻、电压、电流持续时间、电流速率、电流幅值、电脉冲数、电脉冲形状和转染板的选择。转染条件可能影响在转染过程中提供的电流I。转染条件可能影响SACE的其它方面，例如电压。在此对SACE的任何讨论都同样可以应用于任何形式的细胞电穿孔。在别处关于细胞转染或细胞电穿孔的任何讨论也可应用于SACE。

图4显示了按照本发明的一个实施方式用于选择转染条件的方法的一个例子。该方法可包括提供一种细胞转染装置，其可以具有至少一个设置为容纳宿主细胞群的室。该方法还可以包括提供一个或多个电极，其可被设置为与对应的室和/或其内容物电连通。在一些实施方式中，转染装置可以是具有多个室的板，将在本文其它部分更详细地讨论。在一些实施方式中，电极可以与对应的室电接触。

该方法还可以包括测量至少一个室的内容物的电属性的步骤。电属性优选地可以是电阻。电属性的其它例子可包括电导率、电阻抗、电抗、电压、磁通量或磁场、电荷、或电场或电功率。可以选择预设的转染条件以实现宿主细胞的细胞转染。可以基于测量的电属性(例如，电阻)选择预设的转染条件。转染条件的一些例子可包括细胞类型、膜电阻、电压、电流持续时间、电流速率、电流幅值、电脉冲数、电脉冲形状和转染板的选择。在一些例子中，可以选择一个、两个或更多转染条件。可以基于测量的电属性或其它选定的转染条件来选择每个转染条件。因而，可以选择多个与电流有关的转染条件，导致可被递送至室内容物的预设电流。

该方法可以被提供为其中所述多个室被安排为阵列。在一些例子中，板可以具有6、24、48、96、384或1536孔的形式，如在此其它部分所述。在一些例子中，宿主细胞可以选自：工程化细胞、细胞系和原代细胞。此外，个体室可包含密度为500至1,000,000个细胞每平方厘米的宿主细胞群。

按照本发明的一个方面，一旦选定了转染条件，其可在整个细胞电穿孔过程中保持固定。细胞电穿孔过程可以在过程中发生变化并可以取决于估计的完成细胞电穿孔所需要的时间长度。在一些实施方式中，细胞电穿孔过程可以由用户选择、由程序自动决定、或可基于在细胞电穿孔过程中可以进行的测量决定。在一些例子中，在细胞电穿孔过程中细胞转染条件可以发生变化和/或维持不变。细胞转染条件可以以预设的方式发生变化和/或维持不变。在细胞电穿孔过程中根据后续信号或指令，转染条件可以被改变或可以不被改变。细胞电穿孔过程可包括一个或多个循环。

细胞转染条件可以进行控制。在一些实施方式中，预设的细胞转染条件可以通过在细胞电穿孔过程中的用户输入进行控制。在其它实施方式中，细胞转染电流可以遵循在细胞电穿孔过程之前或开始时选定或确定的实验操作流程。该实验操作流程可导致转染电流以预设的方式发生变化或维持。在一些例子中，可以按照开始时选定的方案进行而不用任何反馈。备选地，其可以响应细胞电穿孔过程中的测量值来进行自动控制。

图5显示了说明反馈测量的电穿孔过程的一个例子。按照一种控制细胞电穿孔过程的方法，可以测量转染装置内容物的电阻(或任何其它电属性)。基于所述测量，可以选择一种或更多转染条件。按照选定的转染条件可将电流递送至转染装置内容物。随后可以进行电阻(或任何其它电属性)测量。基于随后的测量，一种或更多转染条件可以发生变化或维持。

在一些实施方式中，在细胞转染前或过程中可以测定错误状态。例如，可以测量电属性，且基于所述测量可以确定错误状态。

图6提供了可以测定的错误状态的一个例子。在细胞基质和电极之间或在基质上的细胞层和电极之间可能有被困的气泡。可以测量一个室的内容物的电阻。如果存在气泡，则测得的电阻可能比期望值高。如果测得的电阻超过预设的电阻阀值，即可发出错误警报。可在对细胞电穿孔过程提供电流之前进行电阻测量。备选地，在细胞电穿孔过程中可以测量电阻或任何其它电属性。

在一些实施方式中，如果检测出错误，即可修改细胞电穿孔过程或使其停止。备选地，细胞电穿孔过程可以继续。如果在转染装置的一个特定的室检测出错误，则转染装置的其它室可以继续或可以不继续电穿孔过程。

在一些实施方式中，用户能够选择诊断选项以测试转染装置，例如转染板。使用诊断过程可检测一个或多个不同的错误类型。例如，可在细胞基质和电极之间检测到气泡。在另一个实例中，可以检测细胞汇合水平。例如，当细胞完全汇合或覆盖基质时可提供更充足或有效的电穿孔。如果细胞间存在间隙，则可能发生漏电。在一些例子中，如果细胞没有充分汇合，则诊断选项可以返回结果。错误检测系统会返回是否具有可能导致无效或不充分电穿孔的任何条件。

在用电流诱导细胞电穿孔(其可以包括SACE)的典型实验中，细胞可经历下述三个阶段中的一个或组合。最初，电流逐渐增加且在其幅值达到阀值SACE电流I_sace前，细胞膜不经历有效电穿孔，这可被称为完整阶段(阶段A)。在I超过I_sace后，可发生细胞电穿孔且膜通透度随电流增加而持续增加，这可被称为开放阶段(阶段B)。最后，电流可保持恒定值，对应地，细胞膜透化会经历一个动态自调节过程以维持膜的一定程度的通透性。这可被称为维持阶段(阶段C)。为了避免不可逆电穿孔，电流应当不超过算式5中定义的I_ire。

图7显示了用于诱导细胞电穿孔(例如，SACE)的典型的电流脉冲的一个例子。给定的脉冲可经过完整阶段、开放阶段和维持阶段。备选地，其可经过一个或多个的任意的这些阶段。在一些例子中，在细胞电穿孔过程中可以提供多个电脉冲。每个电脉冲可经过相同阶段，或可以具有不同的电流幅值。在一些例子中，可以提供可经过全部阶段的多个脉冲。

电流脉冲可以始于增加的、可达到平衡的电流幅值。脉冲的电流水平可以以任何方式发生变化或维持。在脉冲过程中电流水平可以增加、减少或维持于一个恒定水平。

电流电穿孔的一个优点在于与传统电穿孔的微秒相比，细胞膜可相对长时间(从毫秒到秒)地保持开放。在一些实施方式中，在细胞转染中，细胞膜可在任何长度的时间保持开放，包括微秒。在优选的实施方式中，细胞膜可保持开放至少1ms或更久、3ms或更久、5ms或更久、10ms或更久、15ms或更久、20ms或更久、25ms或更久、50ms或更久、100ms或更久、150ms或更久、200ms或更久、300ms或更久、400ms或更久、500ms或更久、700ms或更久、1秒或更久、1.5秒或更久、2秒或更久、3秒或更久、4秒或更久、5秒或更久、7秒或更久、10秒或更久。结果，可将更多分子导入电穿孔的细胞内。

对于携带净电荷的分子，例如带负电荷的核酸(DNA、RNA、siRNA、微小RNA等)，电场可能有利于或阻碍带电分子向电穿孔的细胞内的递送，这取决于分子在何处被送至细胞以及电场的极性。例如，如果将核酸分子加至图2中的顶室(在顶电极和基质之间)，从底电极到顶电极方向的电流由于电力作用会导致带负电分子向细胞中的递送增加。

虽然在描述本发明的不同方面时使用了例如顶部、底部、垂直、水平、侧向、向上或向下等术语，但是应当理解这些术语仅是为了更容易地描述本发明而不是限制本发明的范围。

III.细胞电穿孔的配置和控制

按照基于电流的电穿孔的实施方式，优选地，生物细胞附着于电流能通过的基质上。基质可使用导电材料制成，例如薄膜金属、导电聚合物或导电玻璃例如ITO(氧化铟锡)。当基质由导电材料制成时，其可用作电极以及用于细胞附着的载体。

图8A显示了按照本发明的一个实施方式，用作电极和细胞载体的基质的一个例子。可以提供顶电极和底电极。底电极可作为基质来承载一个或多个细胞。底电极基质可以由此处其它部分所述的导电材料形成。可以提供由顶电极向底电极流动的电流。在备选的实施方式中，电流可以由底电极至顶电极流动。在一些例子中，在这样的情况下，细胞可附着于顶电极上。

备选地，基质可以是具有贯穿孔穴的介电材料(例如聚酯、聚碳酸酯等)的薄膜(即，多孔膜)。如果基质是多孔膜，那么在下方具有至少一个孔穴的细胞更有可能被电穿孔，虽然在孔穴附近的细胞也能够被电穿孔。在一些实施方式中，多孔膜可以具有使膜上的细胞可能覆盖孔穴或靠近孔穴的孔穴分布。例如，孔穴的大小和/或密度可足够大以保证细胞覆盖或靠近孔穴。在一些实例中，基质上提供的孔穴数可以超过基质上的细胞数。

图8B显示了按照本发明的另一个实施方式的多孔基质膜的一个例子。可以提供顶电极和底电极。可以在顶电极和底电极之间提供多孔基质。细胞可以由多孔基质支撑，且一个或多个孔穴可以被或可以不被细胞覆盖。在一些实施方式中，可以在多孔基质顶部提供细胞。电流可由顶电极流向底电极。在备选的实施方式中，电流可由底电极流向顶电极。细胞可附着于多孔基质的顶部和/或基质底部。

图9A显示了以第一方向对基质上的细胞提供单向电流的一个例子。细胞可以被极化或以某种方式定向排布，从而细胞的第一侧具有第一组性质，细胞的第二侧具有第二组性质。第一和第二组性质可以是彼此相同、相似或不同的。在一个实例中，通过细胞的第一侧将外源物质导入宿主细胞可能比通过细胞的第二侧导入更容易，反之亦然。

在一些实施方式中，细胞的第一侧可以是细胞的顶侧，而细胞的第二侧可以是细胞的底侧。细胞的第一侧可以是与细胞接触基质相对的细胞一侧，而细胞的第二侧可以是细胞接触基质的一侧。

在一个实例中，外源物质可随着电流从顶部向底部流动而被驱动通过细胞顶侧。细胞顶侧可以具有允许外源物质通过顶侧导入的性质。底侧可以具有或可以不具有允许外源物质通过底侧导入的性质。

图9B显示了以第二方向对基质上的细胞提供单向电流的一个例子。例如，外源物质可随着电流从底部向顶部流动而被驱动通过细胞底侧。当细胞顶侧具有使得外源物质难以被导入宿主细胞内的第一组性质时，这可能是优选的。在该情况下，底侧可以具有更有利于将外源物质导入细胞的第二组性质。

在一些实施方式中，细胞电穿孔系统可以允许单向电流由顶电极向底电极流动。在其它实施方式中，细胞电穿孔系统可以允许单向电流由底电极向顶电极流动。在一些例子中，细胞电穿孔可以允许选择电流方向。例如，用户可以指定细胞电穿孔过程中的电流方向。在其它实例中，可以通过程序基于例如细胞类型等转染条件来自动选择方向。备选地，电流方向可以基于在细胞电穿孔过程前或过程中进行的测量来选定。

电流方向在细胞电穿孔过程中可以保持一致。例如，在整个过程中，电流可以总是从顶部流向底部，反之亦然。备选地，在细胞电穿孔过程中电流方向可以发生变化。电流方向可进行预设或可根据输入或测量进行调节。在一些例子中，电脉冲的电流方向可以保持相同。备选地，电流方向在脉冲中可发生变化。

IV.用于诱导电穿孔的装置和设备

图10显示了按照本发明的一个实施方式的一种细胞附着于电极的细胞电穿孔装置的配置。如前所述，任何关于细胞电穿孔和细胞转染的讨论都可以应用于SACE，反之亦然。例如，细胞电穿孔可以用于或可以不被用于SACE。在一些实施方式中，电穿孔装置可以是微滴板形式，将在下文更详细地讨论。可以提供一个或多个电源以向电极递送电流。在一个实施方式中，电源可以与顶电极电连通。每个电源可以与一个或多个电极电连通。电极可以或可以不互相电隔离或绝缘。在一些例子中，可以对每个电极提供其自己的电源。例如如果提供了电极1到n，那么可以对电流I₁、...I_n提供电源。每个电源的电流值可以相同或不同。在一些实施方式中，每个电极可以具有其自己的电源。备选地，每个电极可具有一个或多个的多路电源。在一些例子中，对一个或多个电极可以提供至少一个电源。在一些例子中，对多个电极可以提供多个电源。任何电源都可以提供具有相同或不同的电属性的电流。

可以在室中提供流体和宿主细胞群。流体可以是导电性流体。该室可以与第一电极和第二电极电连通。第一电极可以与电源电连通。在一些实施方式中，第一电极可以是顶电极。顶电极可以与导电流体或室中的任何内容物接触。顶电极可以接触或可以不接触宿主细胞。宿主细胞群可以接触第二电极。在一些实施方式中，第二电极可以是底电极。

图11显示了按照本发明的另一个实施方式的一种细胞附着于允许电流通过的基质上的细胞电穿孔装置的配置。在一些实施方式中，在室中可以提供导电流体和宿主细胞群。电源可以连接到接触导电流体的第一电极。在一些实施方式中，第一电极可以是顶电极。

在一些实施方式中，宿主细胞可以接触允许电流通过的基质。基质可以是或可以不是多孔膜。基质可以独立于与室的内容物电连通的第二电极。电流可以从第一电极流向第二电极。基质可以悬挂于第二电极上方。在一些例子中，基质可以被悬挂从而其不接触或接触第二电极。导电流体可以流经基质或可以不流经基质。

在一些实施方式中，室可包括上部和下部，其中上部包括在基质上方的室的一部分，其容纳宿主细胞且第一电极设置于其中。下部可包括在基质下方的室的一部分，且不容纳宿主细胞，第二电极设置于其下方。在一些实施方式中，对每个室可以提供各自的下部。每个室基质下方的区域不必相互流体连通。这可以有助于防止各室间的交叉污染。在该情况下可以对每个室提供单独的第二电极。

图12显示了按照本发明的一个实施方式的一种具有共用底电极和共用底/基室的细胞电穿孔装置的配置。可以提供多个室，其中每个室可包括宿主细胞群和导电流体。对每个室可以提供顶电极。在一些实施方式中，对每个顶电极可以提供不同电源或相同电源。电源可以通过电流钳位电路实现。宿主细胞群可以置于基质上。基质可以是或可以不是多孔的。

可以提供共用底电极和基/底室。在共用基室中可以提供导电流体。导电流体可以流经基质或可以不流经基质。室可以与或可以不与共用基室电连通。可以提供外源物质用于导入宿主细胞。在一些实施方式中，外源物质可以具有净电荷。例如，其可具有负或正的净电荷。在一个实例中，外源物质可以是DNA或siRNA，其可具有负净电荷。外源物质的其它例子包括，但不限于，微小RNA、肽、蛋白质、小分子和纳米颗粒。

共用底电极和顶电极可以是电流-钳位电路的一部分。可以产生电场E，其可以导致电扩散运动J。对于具有负净电荷的外源物质(例如，核酸分子)，E和J可以是相反方向。例如，如果电场E方向向上，电扩散运动J可以是向下的，其可以驱动外源物质向下至宿主细胞。备选地，如果电场方向向下，电扩散运动可以是向上的，其可以用于驱动在宿主细胞下的外源物质进入细胞。在一些例子中，当电扩散运动向下时，一些外源物质可以被驱动从细胞旁边经过进入基室。在一些例子中，如果外源物质具有正净电荷，电扩散运动可以与电场方向相同。

由于转染孔可共享共用电极和共用基底介质室，从而装载至个体孔的一定数量的分子可能漏进共用室。这可能导致转染实验复杂化，因为在特定单元中的细胞可能被来自其它孔的分子经共用室转染。可通过将细胞生长至充分汇合的单层来将该泄漏问题最小化。在一些实施方式中，可以在一个单元中提供宿主细胞群从而其形成充分汇合的单层。在其它实施方式中，宿主细胞可以不止形成单层。在备选的实施方式中，细胞不必充分汇合。宿主细胞可覆盖约10％或更多、25％或更多、50％或更多、75％或更多、80％或更多、85％或更多、90％或更多、95％或更多、97％或更多、99％或更多、99.5％或更多或100％的单元底部。在一些例子中，宿主细胞可以均匀分布于单元表面。例如，宿主细胞可以均匀分布于单元底面。备选地，宿主细胞在单元表面上可以具有变化的分布。

在一些实施方式中，可以提供500-1,000,000个细胞每平方厘米的细胞密度。在一些其它实施方式中，细胞密度可以为1,000-500,000个细胞每平方厘米，或5,000-100,000个细胞每平方厘米。在一些例子中，可以提供100或更多、200或更多、500或更多、1,000或更多、5,000或更多、10,000或更多、25,000或更多、50,000或更多、75,000或更多、100,000或更多、150,000或更多、200,000或更多、300,000或更多、500,000或更多、或1,000,000个细胞每平方厘米的细胞密度。可以选择细胞密度以提供期望的细胞汇合度。在一些例子中，细胞密度可以取决于宿主细胞的类型和/或大小。

此外，电流电穿孔也可以最小化泄漏效果。如前所述，在电流电穿孔介导的转染中，核酸例如DNA和siRNA主要通过电扩散力被导入细胞。如图12所示，一个电场E或电流I是从共用底电极至顶电极的方向，一般装载在单个孔中的带负电荷的核酸分子上的电扩散力有利于将分子从顶室递送至细胞，并同时防止漏至底共用室的分子进入细胞，如图13所示。该效果可以基本上减少由于使用共用室导致的潜在串扰。另一方面，可将核酸分子装入共用室中，且可调节施加的电流/电场的方向从而其驱动分子从共用底室进入细胞。

当电流能够贯穿细胞时细胞电穿孔方法效果更好。当使用由介电材料制成的多孔膜时，在下方具有至少一个微孔的细胞更容易被电穿孔。类似地，在孔穴附近的细胞，即使孔穴并不直接在其下方，被电穿孔的几率也会增加。下方没有孔穴、也不在允许电流通过的微孔附近的细胞被影响和电穿孔的可以性较小。如此，为了增加或最大化转染效率，可以采用能确保孔中的大多数细胞位于一个或多个孔穴的顶部或附近的步骤。

图13显示了在细胞电穿孔装置中使用的、可能有助于防止交叉污染的单向电流的一个例子。可以提供多个室。室可以由微滴板上的孔形成。宿主细胞群可以提供于多个室中。宿主细胞群可以被基质支撑。在一些实施方式中，基质可以是多孔膜。该多个室也可以包含导电流体。在一些例子中，导电流体可流经多孔膜。

在一些实施方式中，外源物质可以被导入电穿孔装置的室。外源物质可以相同，或可以在各个室之间不同。电穿孔装置的任何数目的室可具有相同或不同的外源物质。在一个实例中，第一外源物质，例如，DNA1，可以被导入第一室，且第二外源物质，例如，DNA2，可以被导入第二室。外源物质可以被驱动至其对应的室的宿主细胞。在一些例子中，一些外源物质可以流经基质。例如，DNA1可以被驱动经过第一室的基质进入下方的共用室，而DNA2可以被驱动经过第二室的基质进入共用室。向下的单向电流可以有效驱动DNA1和DNA2向下至共用室的底部。这可以防止外源物质侧向和/或向上运动并污染其它邻近室或减少其量。通过驱动外源物质向下至共用室的底部，可以减少或防止交叉污染。

图14显示了一种如前所述使用压力将细胞定位于一个或多个孔穴上的方法。在典型的过程中，可以跨过多孔膜产生压力差(一般为0.1-1par)；然后在各个孔中加入细胞悬液；然后可以将细胞向微孔进行牵引；然后可以撤去压力，使细胞置于孔穴上一段时间直至其附着于基质。在此之后，可以进行电流电穿孔。使用该方法，可以选择性地电穿孔细胞从而进行转染，因为这些不在孔穴附近的细胞受到电流影响的可能性较小。使用相同类型细胞或不同类型细胞的选择性转染的一个例子是转染一定的分子进入一部分细胞，然后研究被转染的细胞和未受影响的细胞之间的相互作用。

在一些实施方式中，可以通过与多孔膜下方的空间连通的负压源来提供压差。备选地，可以提供与多孔膜上方的空间连通的正压源。正压源的一个例子可以是泵。在一些例子中，可以使用负压源和正压源的组合。

图14提供了使用压力在多孔膜特定位置处定位细胞的图示。在一个实例中，可以提供多个孔，其中这些孔可含有宿主细胞群和流体。在一些实施方式中，宿主细胞可以在悬液中提供。该多个孔可以向共用基底给料室提供物质。可以提供密封垫片，其可以有效密封共用基底给料室。可以提供通向共用基底给料室的进口。

可以提供阀和注射泵，其可以有效降低共用基底给料室中的压力。也可使用任何其它泵机构或降低共用基底给料室中的压力的装置。共用基底给料室可以与真空源或任何其它能够降低基底给料室中的压力的负压源连通。

多个孔可以置于共用基底给料室中。这些孔可以与共用基底给料室流体连通。孔和共用基底给料室之间的界面可包括多孔基质或其它具有洞或孔的表面。在孔中可以提供宿主细胞群。在一些实施方式中，在孔和共用基底给料室中可以提供流体。流体可流经孔和共用基底给料室之间的孔穴或洞。当对共用基室提供负压时，可以向孔穴或开口方向抽吸宿主细胞。孔穴或开口可以具有所许需的设置或分布。受影响的细胞可以附着至多孔基质。未受影响的细胞可以保留在孔中的悬液中。在一些实施方式中，当提供的细胞多于基质上的孔穴的时候其可以是未受影响的。可以使用压力来将细胞定位至多孔基质的特定位置。

细胞电穿孔装置可以具有任何能够接收或包含宿主细胞群的设置。本领域已知的任何方面、特性、特征或步骤都可用于细胞电穿孔装置。参见，例如，美国专利号7,687,267，其在此全文引入作为参考。在一些实施方式中，细胞电穿孔装置可以设置多个室，这些室可以被设置为接收或包含宿主细胞。室可以具有可包含或限制宿主细胞的任何形状。例如，室可以是孔的形式。室可具有开放的顶部，或可以具有封闭的顶部。在一些实施方式中，室可以具有可包括开口的顶部，该开口可以小于或等于室的横截面积。室可具有开放的底或封闭的底。在一些实施方式中，所有的室都可以是开放的或沿同一侧(例如，顶部、侧方或底部)具有开口。备选地，室开口的方向可以变化。室和/或电穿孔装置的任何部分可以由可允许电穿孔装置包含和/或限制宿主细胞群的任何材料形成。可以提供固体载体。固体载体可包括塑料聚合物、玻璃、纤维素、硝化纤维、半导电材料、电绝缘和/或热绝缘材料、金属或其任意组合。

室可具有任何横截面形状。例如，从上方俯视，室可以具有圆形、椭圆形、三角形、正方形、长方形、五边形、六边形、八边形、新月形、或任何其它多边形或者非多边形形状。室的底部可以是平的、逐渐变细的、圆形、圆锥形、曲面、弯曲的，或具有任何其它形状。室的底部可以是固体和/或流体不可渗透的。备选地，其可以是多孔的或包括一个或多个孔、开口、通道、洞、通路或由能够使得流体通过该底部的可渗透材料制成。多孔膜的任何描述可以应用于任何可包括能够使得流体进入和/或流经基质的通道的基质。多孔膜的例子包括但不限于，聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)膜。

室可以是任何大小的。例如，室可以是微滴板的标准孔大小。在一些实施方式中，室可以具有约100nL、1μL、10μL、100μL、200μL、300μL、500μL、750μL、1mL、1.5mL、2mL、3mL、4mL、5mL、7mL或10mL的体积。例如，室体积可以为10nL-10mL。在一些实施方式中，室的深度可以为1μm-5cm。例如，室的深度可以是约10μm、100μm、250μm、500μm、750μm、1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、1cm、1.2cm、1.5cm、2cm、3cm、4cm或5cm。在一些实施方式中，室的直径、宽度和/或长度可以为1μm-5cm。例如，室的直径、宽度和/或长度可以是约10μm、100μm、250μm、500μm、750μm、1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、1cm、1.2cm、1.5cm、2cm、3cm、4cm或5cm。

室可以是相互隔离的从而其相对紧密堆积或分散开。在一些实施方式中，室的中心之间可以具有约10μm、100μm、250μm、500μm、750μm、1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、1cm、1.2cm、1.5cm、2cm、3cm、4cm或5cm的距离。在一些实施方式中，室中心间的距离可以大于室的直径、宽度或长度。室可以均匀分散开或可以不均匀分散开。在一些实施方式中，几组室可以均匀分隔开。

在一些实施方式中，细胞电穿孔装置的所有室可具有相同的大小或形状。备选地，对于给定的电穿孔装置而言，室的大小和/或形状可以变化。在一些例子中，可以提供具有相同大小和/或形状的几组室，它们可以或可以不与其它组的室的大小和/或形状不同。

可以提供任何数目的室。例如，可以提供一个、两个、三个、四个或更多的室。在一些例子中，室的数目可以对应于传统微滴板的数目，例如6室、12室、24室、48室、96室、384室、1536室、3456室或9600室。一些细胞电穿孔装置可以具有约2、4、9、15、20、25、30、36、50、75、100、150、200、250、300、350、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1500、2000、3000或更多的室。

室可以在彼此之间以任何设置提供。例如，室可以排布在一行或更多行，或一列或更多列。在一些实施方式中，室可以在阵列中提供，其具有一行或更多行和一列或更多列。在一些实施方式中，可以对电穿孔装置定义x-轴和y-轴，使得从上方俯视装置时，该x和y轴是彼此垂直的。可以提供与x轴平行的一行或更多行并且可以提供与y轴平行的一列或更多列。在一些实施方式中，可以以交错形式提供多个行或多个列。这可以使得室能够更紧密地排列。备选地，它们可以被提供为使得一行中的每个室与相邻行中的室形成一列。室可以以任何其它方式分布。例如，它们可以随机提供、以同心图案提供(例如，同心圆、正方形、三角形或任何其它形状)、形成弯曲或波浪形的线或行，或形成轮辐图案。

可以以各种形式实施上述简单设置。在一个实施方式中，电穿孔装置可以是板，例如6孔、12孔、24孔、48孔、96孔、384孔、1536孔、3456孔或9600孔微滴板装置，用于电穿孔和随后的各种分子转染至贴壁生物细胞，无论细胞是处于增殖、汇合后还是完全分化状态。

可以使用微滴板形式例如6/12/24/48/96/384/1536/3456/9600孔微滴板的用于处理细胞的细胞电穿孔装置的各种配置，其中引入了如前所述的室和电穿孔装置的特征和配置。在一些实施方式中，图12显示的装置配置在高通量转染中可以是特别有用的，因为该配置可以使得能够以96孔或更高通量的微板形式实施该概念。

在一些实施方式中，整体板尺寸可以是约127.8mm长x85.6mm宽。在一些实施方式中，板尺寸可以匹配微滴板的标准尺寸。在其它实施方式中，板尺寸可以变化。例如，一个或多个的板尺寸可以是约10mm、20mm、30mm、50mm、70mm、80mm、100mm、110mm、120mm、130mm、150mm、175mm、200mm、250mm、300mm或500mm。整体板可以是矩形、正方形、圆形、三角形、六边形、八边形，或具有任何其它规则或不规则的形状。在一些例子中，板厚度可以是约1mm或更少、2mm或更少、3mm或更少、5mm或更少、7mm或更少、10mm或更少、1.2cm或更少、1.5cm或更少、2cm或更少、3cm或更少、或5cm或更少。

附图描述了在各种板形式中使用电流诱导细胞电穿孔的各种装置和设备的设计。这些设计和设备的任何一种可包括美国专利号7,687,267中描述的任何实施方式的特性、特征或组件，其在此全文引入作为参考。

在细胞电穿孔装置或板中可以提供任何类型的细胞。如前所述，细胞可以是原代细胞、工程化细胞和/或细胞系。例如，可以提供待测的不同生物体的代表性细胞。分离自待测生物体的任何细胞，无论其在体外作为原代培养物或细胞系培养，还是分离自该生物体的不同组织，都可以在细胞电穿孔装置中提供。该细胞可以具有共同的属性，从而可以被认为是相同类型的。在一些例子中，细胞电穿孔装置的室可包含来源于所考察的单一组织的细胞。

在一些实施方式中，在细胞电穿孔装置和/或电穿孔装置的室中提供的细胞可以是基本上均一的。备选地，在电穿孔装置的一个室中或在多个室中的细胞可以是不均一的。细胞可以是活细胞或死细胞；真核或原核细胞；胚胎或成体细胞；或来自外胚层、内胚层或中胚层的细胞。在管中装载的细胞也可是新鲜分离的细胞、原代或继代培养的细胞、或确立细胞系的细胞。此外，细胞可以是野生型的、遗传改变的或化学处理的细胞。

在细胞电穿孔装置中或细胞电穿孔装置的室的子集中包含的细胞可以在一个或多个特性方面不同，该特性选自基因型特性、物种来源、发育阶段、发育来源、组织来源、细胞周期点、化学处理和疾病状态。而物种来源可以选自人类、小鼠、大鼠、果蝇、蠕虫、酵母和细菌，作为细胞来源的合适的组织为血液、肌肉、神经、大脑、心脏、肺、肝、胰腺、脾脏、胸腺、食道、胃、肠、肾、睾丸、卵巢、头发、皮肤、骨、胸、子宫、膀胱、脊髓或各种体液。细胞转染装置的室中包含的细胞也可以在包括胚胎和成体阶段的发育阶段以及例如内胚层、中胚层和外胚层来源的发育来源方面不同。从而，细胞转染装置中提供的细胞可包括胚胎细胞、成体细胞、原代细胞、细胞系、组织细胞、哺乳动物细胞、动物细胞、个体细胞、遗传改变的细胞、化学处理的细胞和疾病细胞。优选的疾病细胞可包括癌细胞。

在一些实施方式中，提供的细胞可以对应于不同生物体。示例性的生物体包括植物或动物界的成员，以及微生物例如病毒、细菌、原生动物和酵母。可以提供来自单细胞或多细胞生物的细胞。可以包括来自人类的细胞。可以包括模型生物的细胞，包括但不限于小鼠、大鼠、果蝇、蠕虫、酵母、细菌、玉米和水稻。

可以提供来自不同哺乳动物的细胞用于细胞转染。哺乳动物的非限制性示例是灵长类(例如黑猩猩和人类)、鲸类(例如鲸和海豚)、翼手目(例如蝙蝠)、奇蹄目(例如马和犀牛)、啮齿类(例如大鼠)和一些种类的食虫类动物例如鼩鼱、鼹鼠和刺猬。在一些例子中，细胞转染装置可包含各种类型的人类细胞。

在一些实施方式中，细胞群可以是来自个体的特定身体组织的代表。身体组织的类型包括但不限于血液、肌肉、神经、大脑、心脏、肺、肝、胰腺、脾脏、胸腺、食道、胃、肠、肾、睾丸、卵巢、毛发、皮肤、骨、胸、子宫、膀胱、脊髓和各种体液。非限制性示例的体液可包括尿液、血液、脊髓液、滑液、氨液、脑脊液(CSF)、精液和唾液。

在本发明中还包括对应于生物体不同发育阶段(胚胎或成体)的细胞，或更特别地对应于各种发育来源的细胞，包括外胚层、内胚层和中胚层。

本发明进一步提供了新鲜分离的细胞、来自多个原代培养物的细胞(即“原代细胞阵列”)或通过扩增和/或克隆原代培养物而产生的次级培养物(即″细胞系阵列″)。任何能够在培养基中生长的细胞都可以使用。特定细胞类型的非限制性的实例包括结缔组织成分例如成纤维细胞、骨骼组织(骨骼和软骨)细胞、上皮组织(如肝、肺、乳腺、皮肤、膀胱和肾脏)细胞、心肌和平滑肌细胞、神经细胞(神经胶质细胞和神经元)、内分泌细胞(肾上腺、垂体、胰岛细胞)、黑色素细胞和许多不同类型的造血细胞。特别感兴趣的是差异表达(过表达或欠表达)致病基因的细胞类型。对本领域技术人员而言显然的是，可以从公共或私人保藏机构获得各种细胞系。最大的保藏机构是美国典型培养物保藏中心(http://www.atcc.org)，它提供来自巨大数量的生物和组织样本的良好表征的细胞系的众多保藏。

其它类型的细胞可以来源于一个家族的个体，或同一谱系内不同代的个体。该类别的细胞阵列对于司法鉴定和亲子鉴定而言可能是特别有用的。

可以提供与特定疾病或特定疾病阶段有关的细胞用于细胞转染。与特定疾病或特定疾病阶段的相关性可以通过细胞在一个或多个生物过程例如细胞周期调控、细胞分化、凋亡、趋化现象、细胞活动力和细胞支架重排中的异常表现来建立。疾病细胞也可以通过导致所述疾病的病原体(例如，HIV之于艾滋病，以及HBV之于乙型肝炎)的存在来证实。涉及特定类型细胞的异常功能的疾病类型可包括但不限于自身免疫性疾病、癌症、肥胖、高血压、糖尿病、神经元和/或肌肉退行性疾病、心脏疾病、内分泌失调，及其任意组合。

提供的用于电穿孔的其它类别的细胞可包括″遗传改变的″或″化学处理的″细胞。当遗传元件被通过外源性而非通过有丝分裂或减数分裂而导入细胞时，该细胞相对于野生型细胞是“遗传改变的”。该元件对于细胞可以是异源的，或其可以是已经存在于细胞中的元件的额外的拷贝或改进的版本。例如，通过用重组质粒或其它多核苷酸运送载体通过本领域已知的任何过程例如电穿孔、病毒感染、磷酸钙沉淀或与多核苷酸-脂质体复合物接触来转染细胞，可以实现遗传改变。当提到遗传改变的细胞时，该术语同时指原始改变的细胞以及其后代。优选的改变的细胞携带报告基因以实现药物筛选、细胞途径描绘和/或抗体筛选。

化学处理的细胞可以用不同的化学试剂或化学试剂的特定组合来处理。在此使用的“化学试剂”意为包括但不限于生物或化学分子例如简单的或复杂的有机或无机分子、肽、蛋白质(例如抗体)、多核苷酸(例如反义寡核苷酸)、核酶及其衍生物。可以合成大阵列的化合物，例如聚合物，例如多肽和多核苷酸，以及基于各种核心结构的合成有机化合物，且这些同样包括在术语“化学试剂”中。另外，各种天然来源可以提供用于筛选的化合物，例如植物或动物提取物等等。

细胞系的一些例子可以包括，但不限于，C8161、CCRF-CEM、MOLT、mIMCD-3、NHDF、HeLa-S3、Huh1、Huh4、Huh7、HUVEC、HASMC、HEKn、HEKa、MiaPCell、Panc1、PC-3、TF1、CTLL-2、C1R、Rat6、CV1、RPTE、A10、T24、J82、A375、ARH-77、Calu1、SW480、SW620、SKOV3、SK-UT、CaCo2、P388D1、SEM-K2、WEHI-231、HB56、TIB55、Jurkat、J45.01、LRMB、Bcl-1、BC-3、IC21、DLD2、Raw264.7、NRK、NRK-52E、MRC5、MEF、Hep G2、HeLa B、HeLa T4、COS、COS-1、COS-6、COS-M6A、BS-C-1猴肾上皮细胞、BALB/3T3小鼠胚成纤维细胞、3T3 Swiss、3T3-L1、132-d5人胎成纤维细胞；10.1小鼠成纤维细胞、293-T、3T3、721、9L、A2780、A2780ADR、A2780cis、A172、A20、A253、A431、A-549、ALC、B16、B35、BCP-1细胞、BEAS-2B、bEnd.3、BHK-21、BR 293、BxPC3、C3H-10T1/2、C6/36、Cal-27、CHO、CHO-7、CHO-IR、CHO-K1、CHO-K2、CHO-T、CHO Dhfr-/-、COR-L23、COR-L23/CPR、COR-L23/5010、COR-L23/R23、COS-7、COV-434、CML T1、CMT、CT26、D17、DH82、DU145、DuCaP、EL4、EM2、EM3、EMT6/AR1、EMT6/AR10.0、FM3、H1299、H69、HB54、HB55、HCA2、HEK-293、HeLa、Hepa1c1c7、HL-60、HMEC、HT-29、Jurkat、JY细胞、K562细胞、Ku812、KCL22、KG1、KYO1、LNCap、Ma-Mel 1、2、3....48、MC-38、MCF-7、MCF-10A、MDA-MB-231、MDA-MB-468、MDA-MB-435、MDCK II、MDCK II、MOR/0.2R、MONO-MAC 6、MTD-1A、MyEnd、NCI-H69/CPR、NCI-H69/LX10、NCI-H69/LX20、NCI-H69/LX4、NIH-3T3、NALM-1、NW-145、OPCN/OPCT细胞系、Peer、PNT-1A/PNT 2、RenCa、RIN-5F、RMA/RMAS、Saos-2细胞、Sf-9、SkBr3、T2、T-47D、T84、THP1细胞系、U373、U87、U937、VCaP、Vero细胞、WM39、WT-49、X63、YAC-1、YAR。细胞系可从本领域技术人员已知的多个来源获得(参见，例如，美国典型培养物保藏中心(ATCC)(Manassus，Va.))。

如前所述，在整个转染装置中可以提供相同的细胞种类或细胞类型。备选地，可以在细胞转染装置中的多组室中，或在细胞转染装置的各个室中，提供相同的细胞种类或细胞类型。在一些实施方式中，在整个细胞转染装置中，在细胞转染装置的多组室中，或在细胞转染装置的各个室中，可以提供多个种类或类型的宿主细胞。

图15显示了微滴板形式的细胞电穿孔装置的一个例子。在一个实施方式中，可以提供孔板和底盘。孔板可具有任何描述的结构，例如96孔板。96孔板的任何描述可以应用于其它板。提供了孔板的俯视图和仰视图。孔板顶部开口可以具有大于孔板底部开口的横截面积。在一些实施方式中，可以在孔板底部开口处提供多孔膜。

孔板可以具有可突出于孔板侧边的边缘或支架。可以提供支架，从而孔板可以悬挂在底盘中。支架可以允许孔板悬挂在盘底上方从而不接触底电极。备选地，孔板可以置于底盘中并接触底电极。在其它实施方式中，孔板可在底部具有允许大部分孔板底保持悬挂在底电极上方的突起或结构特征。

底盘可包括共用电极。共用电极可以覆盖底盘的底面。在一些实施方式中，共用电极可以由单连接的连续部件形成，而在其它实施方式中，电极可以由不连续部件形成或其中可具有洞。底盘的尺寸允许孔板适配在底盘内。底盘可包括可以足够高以在其中容纳流体的壁。在一些例子中，底盘壁可以足够高以允许孔板被悬挂而不接触底电极。底盘壁可以与孔板支架相抵从而孔板可以或可以不相对于底盘发生侧移。孔板可以适配到底盘内从而其在底盘中形成或不形成气密性连接。

图16A-C显示了细胞电穿孔装置的一个实施方式的视图。图16A显示了96孔板的俯视图。孔可具有圆形结构并在8x12阵列中提供。在一些实施方式中，孔之间的空间可以是中空的或可以是实心的。在一些例子中，孔间的空间可包括与形成孔板剩余部分的材料相同的材料。备选地，可以使用不同的材料，其可以辅助热绝缘、传导或冷却。在一些例子中，在孔间可以提供气腔。优选地，孔可以由能够对各孔的内容物进行彼此电隔离或绝缘的材料制成。在一些实施方式中，孔间的材料可以允许这样的电隔离或绝缘。

孔板可任选地包括一个或多个标记。标记可以显示孔板的行和/或列。例如，可以用字母显示行(例如，A-H)，可以用数字显示列(例如，1-12)。每个孔可以由标记寻址。在一些实施方式中，每个孔可以具有独特的标记。备选地，多个孔或多组孔可以具有独特的标记。在一些实施方式中，标记可以对应于孔板的视觉再现，在本文其他部分描述。

图16B显示了细胞电穿孔装置的多个组件。例如，可以提供顶电极、孔板和底盘。顶电极组件可以适配在孔板上方，孔板可以适配在底盘内。在一些实施方式中，顶电极可以覆盖孔板。在一些例子中，可以提供多个顶电极与孔板电连通。例如，每个孔可以具有其自己的电极。备选地，可以对多个孔或一组孔提供一个电极。可以对孔板中的所有孔提供一个单一的顶电极。

图16C显示了可以用于细胞电穿孔装置的多个部件的另一个例子。提供了底盘、孔板和顶盖的仰视图。在一些实施方式中，底盘的底可以是平的。孔板可以适配到底盘内从而孔的一部分是在底盘内的。顶盖可以覆盖孔板。顶盖可以包括可与孔板内容物电连通的顶电极。

图17A-D显示了细胞电穿孔装置的另一个实施方式的视图。图17A显示了孔板、密封圈/垫圈和具有各个孔的底盘的俯视图。在一些实施方式中，密封圈可以定位于顶孔板和底盘之间。这可以允许该两个部件连接并形成通道。在一些实施方式中，密封圈/垫圈将底室中的孔彼此分离，其可用于当从底室转染不同的外源物质至不同的孔中时和/或当进行一个或多个下游分析时避免交叉污染。在一些实施方式中，底盘中的孔是开放的，使得其可以在电极结合在底部时被用作底电极，或在结合固体塑料膜的时候被用作接收盘。

图17B显示了底盘、密封圈和顶盘的仰视图。密封圈可以形成为对于每个孔具有一个开口，且可以与顶盘的底部开口和底盘的开口对齐。图17C显示了一种细胞电穿孔装置的横剖面图，其中孔板被装入底盘，并在其间提供密封圈。可以提供密封圈从而孔板和底盘的内部横截面区域可以彼此对齐。底盘和顶孔板可具有可使顶孔板被置于底盘中的咬合部分。

图17D显示了密封圈/垫圈和底盘的另一种视图。在一些实施方式中，密封圈可包括多个开口，这些开口可以对应于底盘开口。密封圈开口的大小和/或位置可以对应于托盘的开口。在一些实施方式中，密封圈可以形成为环状，其可以提供为阵列。在一些实施方式中，在环之间可以提供间隙。备选地，可以填充环之间的区域。在一些实施方式中，环之间的一些区域可以被填充，而另一些是开放的。这可以在形状上提供一定的稳定性并同时使用较少的材料。

按照本发明的一个方面，可以提供细胞转染设备。细胞转染设备可以是或可以不是SACE设备。细胞转染设备可包括(a)具有多个室的板，各室设置为接收和限制宿主细胞群；(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；(c)适合接收来自用户的一个或多个转染参数的输入的输入单元；和(d)用于处理所述输入并在给定的时间段中基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入对所述多个电极的至少一个施加电流的控制器。

转染参数可以是转染的因素或特征。转染参数可以影响按照本发明的一个实施方式可发生的转染。转染参数可以具有缺省值，可以是自动确定的，或可以是手动输入的。在一些实施方式中，转染参数可以具有能够自动或手动改变以实现特定转染的缺省值。转染参数可以包括或可以不包括电属性(例如，膜电阻、电压、电流持续时间、电流速率、电流幅值、电脉冲数、电脉冲形状)。转染参数可以包括或可以不包括其它属性(例如，细胞类型，转染板的选择)。一个或多个转染参数选自细胞类型、膜电阻、电压、电流持续时间、电流速率、电流幅值、电脉冲数、电脉冲形状和转染板的选择。在一些实施方式中，转染板的选择可以选自转染板尺寸、转染板材料、细胞附着基质、多孔膜的选择和室的大小。设备的输入单元可包括选自触摸屏、键盘、按钮、开关、鼠标、轨迹球、操纵杆或远程控制器的元件。用户可以选择可具有预定义的转染参数的选项(例如，方案)。用户可以改变或可以不改变一个或多个转染参数。备选地，用户可以创建包括一个或多个转染参数的方案。

细胞设备可包括在输入单元和控制器之间提供的双向通信。输入单元通过有线或通过无线通信与控制器进行通信。输入单元和控制器可以直接相互通信或通过网络例如局域网或广域网进行通信。输入单元可以作为含有控制器的组件的整体组成部分进行提供。备选地，输入单元可以在含有控制器的组件之外提供。

在一些实施方式中，控制器包括一个或多个处理器。电极可以定位于板下方。多个室可以排布在包括一个或多个的行和一个或多个的列的阵列中。

本发明的另一个方面可以提供一种用于转染宿主细胞群的方法。该方法可包括以下步骤(a)提供如本文其它部分所述的细胞转染设备，(b)接收来自用户的一个或多个转染参数的输入，和(c)处理所述输入并在给定的时间段中基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入对所述宿主细胞群施加电流。该方法还可以包括对细胞转染设备提供外源物质的步骤。外源物质可以选自DNA、RNA、siRNA、微小RNA、肽、蛋白质、小分子或纳米颗粒。

按照本发明的另一个实施方式可以提供一种用于转染宿主细胞群的方法。该方法可包括以下步骤：提供如本文其它部分所述的细胞转染设备，其中该设备包括触摸屏，该触摸屏具有包含多个室的板的视觉再现；通过触摸屏接收用户输入，其中该输入定义了关于所述板的至少一个室的转染参数；和处理所述输入并基于来自所述用户的所述转染参数的输入在给定的时间段中对所述室施加电流。

图18显示了按照本发明的一个实施方式的电极设置的一个例子。电极设置可以是顶电极。可以提供多个电极。电极可以从共用基底中突出。在一些实施方式中，电极可以安装在共用基底的突出物上。电极可以形成圆柱形或圆盘形。在一些实施方式中，每个电极可以调整大小或形状以适配到孔板的孔内。例如，电极可以具有圆形截面的形状，虽然也可以提供在本文其它部分讨论的任何其它形状。电极大小可以等于或小于孔的内部。例如，可以对一个孔提供一个电极。备选地，可以对一个孔提供多个电极，可以对多个孔提供一个电极，或可以对多个孔提供多个电极。

在一个实例中，可以在一个阵列中提供96个电极，对应于96孔板上的孔。如果在一块板上提供N个孔，那么可以提供N个电极。备选地，可以提供任何其它数目的电极。电极可以在基底上提供。该基底可以成形或适配为适合孔板。

图19显示了一种用于转染细胞的微滴板形式的细胞电穿孔装置的设计。可以提供可移动的电连接夹具。连接夹具可以连接到一个、两个或更多个可伸缩引脚。在一些实施方式中，可以提供与孔和/或电极的数目(例如，对于96孔板而言是96个)相同的引引脚。电极阵列夹具可以设有一个、两个或更多连接头衬垫，该连接头衬垫可以与可伸缩引脚接口连接。在电极阵列夹具上可以提供电极并且电极可以与连接头/接触衬垫接触。电穿孔板可以定位于电极阵列夹具下方，并可以包括多孔膜基质。

按照本发明的一个方面，可以提供一种方法，其中电连接夹具可以是可移动的。在一些实施方式中，其可以在垂直方向上移动。电连接夹具可以相对于电穿孔板上下移动。电穿孔板可以保持固定而电连接夹具进行移动。备选地，电穿孔板可以相对于电连接夹具上下移动而电连接夹具保持固定。备选地，电连接夹具和电穿孔板都可以移动。

可伸缩引脚可以与一个或多个电源电连通。在一些实施方式中，可伸缩引引脚可以与电连接夹具一起移动。因而，夹具向下移动时，引脚也可以向下移动。引脚相对于电连接夹具可以是固定的。备选地，引脚可以独立于电连接夹具进行移动和/或可以相对于电连接夹具进行延伸或收缩。引脚可以在相对于电连接夹具的垂直方向进行延伸或收缩。引脚可以安装于电极阵列夹具的连接头或接触衬垫内。在一些实施方式中，连接头/接触衬垫可以由电绝缘材料形成，且引脚可以接触连接头/接触衬垫，插入和/或部分或全部插入通路。连接头衬垫可以允许其中的引脚彼此电隔离和/或绝缘。在一些其它实施方式中，连接头衬垫可以由导电材料形成，且引脚可以接触连接头衬垫和/或部分插入或贯穿连接头衬垫。连接头衬垫可以设置在电极阵列夹具中且可以被绝缘材料包围。因而，连接头衬垫可以是彼此电绝缘的。

引脚可以由导电材料形成且可以被连接至电源。在一些实施方式中，引脚可以包括但不限于银、铜、铝、金、铂或非金属导体，或任何合金或其组合。一个、一些或全部引脚可以电连接至同一电源。一个、一些或全部电源可以连接到同一引脚。在一些实施方式中，多个引引脚可以连接至多个电源。电源可以是可独立和分别控制的，或可以控制电源组。可以控制电源的各种电属性，例如但不限于，极性、电流持续时间、脉冲宽度、脉冲间隔时间或电流幅值。电极可以与引脚电连通。电极可以直接接触引脚，或可以接触能够接触引脚的连接头衬垫。因而，电极可以与一个或多个电源电连通。

电极可以与电连接夹具和/或电极阵列夹具一起上下移动。备选地，电极和/或电极阵列夹具可以保持在一个固定位置，而电连接夹具可以上下移动。电极和电穿孔板的相对位置可以彼此相对地变化。例如，电极可以上下移动而电穿孔板保持在一个固定位置。电极可以保持固定而电穿孔板上下移动。备选地，电极和电穿孔板都可以移动。在此关于移动的任何讨论，包括上下移动，也可应用于横向或水平移动。例如，电极也可以相对于电穿孔板侧向移动，或可移动的电连接夹具和/或电极阵列夹具可以彼此相对地侧移或相对于电穿孔板侧移。

在一些实施方式中，电极可以与电穿孔板的内容物接触。例如，电穿孔板可包括设置为限制或包含导电液体的多个室。电极可以与导电液体电接触。电极可以进入电穿孔板的室。在一些实施方式中，电极可以保持在室的顶部附近，或可以越过室的中间标记，或靠近室的底部。电穿孔板可包括多孔膜。多孔膜可以设置在板底部上。在一些实施方式中，室的底面可以由多孔膜形成。电极可以与或可以不与多孔膜接触。

图20A显示了电极与室的内容物通过室的顶部电连接的一个例子。室可包括一个或多个侧面和底面。室在顶部可具有开口。在一些实施方式中，底面可以由多孔膜形成。备选地，其可以由底电极形成。宿主细胞群可以接触室的一个表面。在一些实施方式中，宿主细胞可以接触室的底面。室也可以在其中具有流体。电极可以与流体电接触。在一些实施方式中，电极可以与宿主细胞电连通。电极可以通过室顶部的开口与流体接触。电极也可以选择性地不通过室顶部的开口与液体接触。电极可以按照期望进入室中或从室中取出。

可以提供底电极。底电极可以在多孔膜下方且可以接触或可以不接触多孔膜。底电极可以接触能够接触多孔膜的流体。在一些实施方式中，底电极可以接触能够接触多孔膜的导电流体，因而允许底电极与多孔膜和/或宿主细胞电连通。

图20B显示了电极与室的内容物通过室的底部电连接的一个例子。室可包括一个或多个侧面和底面。室可在顶部具有开口。在一些实施方式中，底面可以由多孔膜形成。宿主细胞群可以接触室的一个表面。在一些实施方式中，宿主细胞可以接触室的底面。室也可以在其中具有流体。顶电极可以与流体电接触。顶电极可以与流体接触或不接触，或可以与流体保持电接触。顶电极可以与宿主细胞电连通。顶电极可以通过室顶部的开口与流体接触。

可以提供底电极。底电极可以在多孔膜下方且可以接触或可以不接触多孔膜。底电极可以接触能够接触多孔膜的流体。在一些实施方式中，底电极可以接触能够接触多孔膜的导电流体，因而允许底电极与多孔膜和/或宿主细胞电连通。在其它实施方式中，底电极可以与接触多孔膜下方的导电流体的导体电接触。底电极可以被上下移动至与多孔膜更加接近。在一些实施方式中，底电极可以与多孔膜和宿主细胞电连通或不电连通。

按照本发明的一个方面可以提供一种细胞转染装置。该细胞转染装置可包括电极组件和设置为支撑转染板的板支架，其中板支架被设置为平移板至与电极组件对齐。优选地，板支架和/或电极组件能够在上下方向移动从而电极组件和转染板或其内容物彼此接触。

转染板可包括设置为用于包含宿主细胞群的多个孔。宿主细胞群可以由多种类型的细胞组成。孔还可被设置为其中含有导电液体。在一些实施方式中，孔在顶端是开放的。电极组件可包括多个电极，其中电极对应于多个孔。

在一些实施方式中，细胞转染装置可具有板支架，该板支架具有(1)一开放设置，其中转染板能在细胞转染装置外壳外进行装载，和(2)一封闭设置，其中板支架位于细胞转染装置的外壳之内。电极可以通过孔的开放顶部与其对应的孔电接触。在一些例子中，电极组件在所述板的所述平移过程中可以适于保持基本上静止。备选地，电极组件可以在板平移过程中移动。

按照本发明的一个方面可以提供一种细胞转染装置。该细胞转染装置可包括电连接组件和设置为支撑转染组件的板支架，转染组件包括转染板和电极板，其中板支架被设置为平移转染组件至与电连接组件对齐。优选地，板支架和/或电连接组件能够在上下方向移动从而电连接组件和转染组件或其内容物彼此接触。转染板可包括设置为用于包含宿主细胞群的多个孔。宿主细胞群可以由多种类型的细胞组成。孔还可被设置为其中含有导电液体。在一些实施方式中，孔在顶端是开放的。电连接组件可包括多个电极，其中电极对应于多个孔。在一些实施方式中，细胞转染装置可具有板支架，该板支架具有(1)一开放设置，其中转染组件能在细胞转染装置外壳外进行装载，和(2)一封闭设置，其中板支架位于细胞转染装置的外壳之内。电极可以通过孔的开放顶部与其对应的孔电接触。在一些例子中，电连接组件可以在所述板的所述平移过程中适于保持基本上静止。备选地，电连接组件可以在板平移过程中进行移动。

图21显示了被平移至与电极组对齐的转染板的描述。按照本发明的一个方面，可以提供细胞转染装置，其可包括电极组件和设置为支撑转染板的板支架，其中板支架被设置为平移板至与电极组件对齐。电极组件可以包括多个电极。在一些实施方式中，电极组件可包括任何在本文其他部分讨论的设置。

板支架可以被设置为容纳或支撑转染板并使之移动至期望的对齐方式。在一些实施方式中，板支架可包括可安放转染板的托盘。板支架可以固定地在其上容纳转染板。例如，板支架可以具有锁定机构，当其啮合时，转染板相对于板支架可以不移动。锁定机构的例子可包括但不限于夹钳、螺栓、压合部件、滑动部件、磁性部件或打结。在一些实施方式中，转染板可以适配至狭槽内或在板支架内定形，这能够防止转染板以水平方式侧向移动，同时允许板垂直移开。备选地，转染板可以安置于板支架上并能够以水平或垂直方式自由移动。

板支架可以被设置为具有板支架接收转染板的第一位置，和板支架与电极组件对齐的第二位置。在一些实施方式中，第一位置可包括板支架突出于细胞转染装置的外壳。板支架可以部分或全部突出于装置外壳。例如，托盘可以位于开放位置从而该托盘突出于装置外壳，且托盘的顶部暴露于装置之外。此时转染板可以被置于细胞转染装置外壳外的托盘上。

板支架的第二位置可包括板支架全部位于细胞转染装置的外壳之内。该位置也可以导致转染板完全位于装置外壳之内。当从第一位置移至第二位置时，板支架可以在水平/侧向方向上平移。例如托盘可以在第一开放位置和第二封闭位置之间水平滑动。第一和第二位置之间的移动可以存在或可以不存在垂直分量。当板支架和转染板处于第二位置时，转染板可以与电极组件对齐。例如，它们可以是垂直对齐。电极组件的一个或多个电极可以与转染板的一个或多个室垂直对齐。在一些实施方式中，板支架和/或电极组件能够在上下方向移动从而电极组件和转染板能彼此接触。

细胞转染装置可包括一种或更多类型的致动器，该致动器可以使得板支架在第一和第二位置之间移动，和在电极组件和转染板之间相对运动。例如，细胞转染装置可以利用一个或多个马达、螺线管、线性促动器、气动促动器、液压促动器、电动促动器、压电促动器或磁体。促动器可以与电源连接。电源可以整合入装置或可以在装置之外。例如，电源可包括电池、发电机、公用电网、可再生能源或其任意组合。

图22A显示了转染板和电极组件彼此接触的一个例子。在一个实例中，可以在转染板和/或板支架上方提供电极组件。电极组件可以被下移至转染板，和/或转染板可以被上移至电极组件。在一些实施方式中，它们可以在垂直方向移动而基本上不在水平方向移动。备选地，其移动可以有水平分量。当与电极组件电接触时，转染板可以与或可以不与板支架接触。电极组件可包括多个可以与多个室电接触的电极。

图22B显示了转染板和电极组件彼此接触的另一个例子。在一个实例中，可以在转染板和/或板支架下方提供电极组件。电极组件可以被上移至转染板，和/或转染板可以被下移至电极组件。在一些实施方式中，它们可以在垂直方向移动而基本上不在水平方向移动。备选地，其移动可以有水平分量。当与电极组件电接触时，转染板可以与或可以不与板支架接触。例如，当底电极接触时可将板托盘支架从转染板中撤出。电极组件可包括单个电极或多个电极，该电极可以与多个室电接触。

在一些例子中，可以在转染板上方和下方都提供电极组件。电极组件和/或转染板的相对位置可以如上所述变化。描述于美国专利号6,677,151的任何部件、特性、特征、移动和步骤可以全文引入作为参考。

IX.装置和界面连接

按照本发明的一个实施方式，可以提供细胞转染设备。可以对细胞转染设备提供外壳。外壳可以包围着设备的部件。例如，外壳可以包围着电极组件和与设备关联的电子器件。在一些实施方式中，细胞转染设备可以作为被外壳所包围的单独的装置提供。在其它实施方式中，细胞转染设备可包括多个装置，例如被外壳所包围的装置和一个或多个外部装置(例如，计算机，或如在本文其他部分所述的其它装置)。细胞转染设备可包括一个或多个部件，该部件可包括用于细胞电穿孔的硬件，用于电穿孔的控制软件，及它们之间的界面。

图23显示了细胞转染设备的设置的一个例子。细胞转染设备可包括转染装置、电穿孔控制设备和计算机或处理器，它们可以是外置的或内置的。

转染装置可包括转染板。转染装置可包括与细胞电穿孔相关的另外的硬件。例如，转染装置可包括可以支撑转染板的板支架。转染装置还可以包括电极组件。电极组件可包括电极阵列固定装置，该电极阵列固定装置可以具有或可以不具有连接头衬垫。电极组件还可以包括电连接固定装置，该电连接固定装置可以包括引脚。电连接固定装置相对于转染板可以是可移动的。引脚可以伸缩或不可伸缩。转染装置还可以包括与引脚电连通的一个或多个电源。转染装置可包括如在本文其他部分所述的任何板、装置或设备。转染装置可以被包含于外壳中。在一些例子中，转染装置可以在闭合位置时被包含于外壳中，而部分转染装置可以在开放位置时暴露在外壳之外。

电穿孔控制设备可以提供转染装置和计算机/处理器之间的电界面。电穿孔控制设备可包括数字/模拟(D/A)转换器。D/A转换器可以与信号调节电路电通信。信号调节电路可以对输出多路器提供输出。输出多路器可以与转染装置电通信。D/A转换器可以与电总线电通信，电总线可以提供可被提供至D/A转换器的数字信号，在D/A转换器中数字信号被转换成模拟信号，然后模拟信号可以被信号调节电路调节并被提供至输出多路器，输出多路器将调节后的信号输送至转染装置以实现电穿孔和/或测量。

转染装置也可以与电穿孔控制设备的输入多路器电通信。输入多路器可以接收来自转染装置的模拟电信号。模拟信号可以作为细胞电穿孔和/或诊断的结果进行提供。转染装置的电属性的测量可以产生模拟信号。输入多路器可以与信号调节电路电通信，信号调节电路可以调节模拟信号。信号调节电路可以与模拟/数字(A/D)转换器电通信，A/D转换器可以接收调节的模拟信号并将其转化为数字信号。A/D转换器可以与电总线电通信。同一电总线可以与D/A转换器和A/D转换器通信。电总线可以与电源电通信。电源可以整合至细胞转染设备或置于设备之外。电源可以被包含于细胞转染外壳中或置于细胞转染设备外壳之外。电源可包括电池、连接至插座的电插头，或任何其它能量来源。

电穿孔控制设备还可以包括输入/输出(I/O)控制器。I/O控制器可以与电总线和/或通信总线通信。在一些实施方式中，I/O控制器可以与总线双向通信。备选地，通信可以是单向的。I/O控制器也可以与输出多路器和输入多路器进行通信。该通信可以是单向或双向通信。I/O控制器可以接收表示被提供至转染装置的电信号和/或从转染装置接收的电信号的信号。I/O控制器可以与总线通信以控制被提供至D/A转换器的电信号。I/O控制器也可以与总线通信，总线可以与计算机/处理器电通信。电穿孔控制设备可以包含于外壳中。备选地，电穿孔控制设备的全部或一部分可以提供于外壳之外。

计算机/处理器可以内置或外置于转染装置。在一些实施方式中，计算机/处理器可以具有与电总线和/或通信总线的双向通信，以接收信息和/或对电穿孔和/或诊断提供指令。计算机可以对I/O控制器提供指令，I/O控制器可以测定提供至转染装置的电流的特性。类似地，计算机可以接收来自I/O控制器的反馈，其可以包括来自转染装置进行的电属性测量。计算机可存储有一个或多个实验流程，该实验流程可包括用于进行电穿孔或诊断的指令。计算机还可以包括用于打开和/或封闭装置的托盘、装载和/或卸下转染板、或进行装置中转染板和/或电极组件的运动的指令。

图24显示了按照本发明的一个实施方式的细胞电穿孔系统的一个例子。可以在计算机上提供软件。有形的计算机可读介质可以储存在存储器中，存储器可以包括用于执行软件的逻辑、代码和/或指令。计算机还可以包括图形用户界面(GUI)。在一些实施方式中，GUI可以由触摸屏形成。软件可以与DAQ卡电通信，DAQ卡可以包括数字和模拟I/O。DAQ卡可以与电子单元电通信。可以使用电子单元进行信号调节。DAQ卡也可以与多路器例如8x12MUX(例如，用于96孔的8x12板)进行通信。多路器可以对应于转染装置。调节的信号和多路器可以对电极提供信号。该信号可以控制提供给电极的电流的特性。该特性可包括电属性例如电压、电流幅值、持续时间、脉冲长度、周期或在本文其他部分讨论的其它属性。

软件也可以与运动控制器进行通信。在一些实施方式中，运动控制器可以是两轴(Y，Z)的线性运动控制器。运动控制器可以控制电极在Z方向上的运动。在一些实施方式中，Z方向可以是垂直方向。Z方向可以是电极相对于细胞培养板的方向。运动控制器也可以控制细胞培养板的运动。细胞培养板的运动可以被控制于Y方向。在一些实施方式中，Y方向可以是水平方向。Y方向可以垂直于Z方向。Y方向可以是细胞培养板在装载至装置上时与细胞培养板与电极对齐时的两个位置之间，该细胞培养板的运动方向。在一个实例中，软件可以控制细胞培养板从装载位置到对齐位置的水平移动。软件可以控制电极的垂直移动以与细胞培养板进行通信。

软件也可以与条形码扫描器进行通信。可以使用条形码扫描器来扫描细胞培养板。在此对于条形码扫描器的任何讨论也可以应用于任何装置，包括可以读取标识符的光、磁、电、化学、机械装置。细胞培养板可包括可以识别板的类型和/或板的内容物的条形码或其它标识符(例如，光、磁、电、化学、机械)。例如，条形码可以识别转染板中提供的宿主细胞。在另一个实例中，条形码可以识别与细胞培养板有关的尺寸。在一些例子中，条形码可包括为板推荐的方案。

条形码扫描器可以被整合入转染装置。例如，当装载细胞培养板时，条形码扫描器可以扫描该装置并收集与细胞培养板有关的信息。在一些实施方式中，条形码扫描器可以设置在细胞电穿孔设备的外壳内。在其它实施方式中，条形码扫描器可以设置在转染装置之外。条形码扫描器收集的信息可以影响通过DAQ卡提供至电极的信号。

在一些实施方式中，当细胞培养板被装载到设备上时或当其被带至封闭位置时其可以被自动扫描。备选地，可以从设备外对板进行手动扫描。扫描的信息可以被发送至该设备或外围装置。扫描的信息可以与存储的数据进行对比以确定推荐的方案。

X.用户界面

按照本发明的一个方面，可以提供显示图形用户界面(GUI)的显示装置。显示装置可包括视频显示器。在优选的实施方式中，可以在细胞转染装置上提供显示装置。例如，当位于细胞转染装置的外壳上时，可以提供一个可包括视频显示器的屏幕。在其它实施方式中，显示装置可包括远程屏幕、计算机、笔记本电脑、PDA、“智能电话”、移动电话或任何其它设置为能提供视频显示屏的装置。因而，显示装置可以整合入或外置于细胞转染装置。任何关于客户端计算机或显示装置的讨论可以应用于任何其它类型的显示装置。在一些实施方式中，显示装置可包括触摸屏。用户可以通过直接触摸屏幕与图形显示进行互动以实现互动。在其它实施方式中，用户可以通过任何其它用户交互式控制例如触摸屏、键盘、按钮、开关、鼠标、轨迹球、操纵杆或远程控制器与图形显示进行互动。

用户可以是医学专业人员、实验室技术人员、受试者或任何能够与电穿孔装置互动的人。

在此按照本发明提供的用户界面可以在装置上显示，或通过网络例如因特网或局域网进行显示。一个实例可包括细胞转染装置，该细胞转染装置包括具有至少一个包含数据的显示页面的视频显示器。数据可包括细胞转染数据，其可以包括关于宿主细胞电穿孔、宿主细胞的类型、导入宿主细胞的外源物质的类型、宿主细胞的位置、提供的转染板信息、错误检测、转染后数据或电穿孔方案管理信息的数据。在此关于细胞转染数据的任何讨论都可以应用于其它类型的数据。

视频显示器(例如，显示装置)可包括能够以用户可看到的方式显示信息的装置，例如，计算机监视器、阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器、发光二极管显示器、触摸板或触摸屏显示器、和/或其它本领域已知的用于发射可见输出的装置。视频显示器可以根据本领域已知的硬件和软件被电连接至细胞转染装置或客户端计算机。

在本发明的一个实施方式中，显示页面可包括驻留于存储器中的计算机文件，该文件可以从服务器通过网络传输至细胞转染装置和/或客户端计算机，后者将其储存于存储器中。备选地，显示页面可以通过已经驻留于例如转染装置或客户端计算机等装置中的计算机文件来提供。装置可以接收计算机可读介质，该介质可包含能够存储于装置的永久或临时存储器中的指令、逻辑、数据或代码，或可以以某种方式影响或启动装置的动作。在装置上可以提供一个或多个程序或算法，且其可以被装置所执行。类似地，一个或多个服务器可以与一个或多个装置通过网络进行通信，并可以传输驻留在计算机存储器中的文件。例如，计算机文件可包括能够输入至装置或从装置输入的方案。网络可以包括例如因特网或任何用于将一个或多个装置连接至一个或多个服务器的网络。

在客户端计算机上，显示页面可以被驻留在客户端计算机存储器中的软件所解析，使得计算机文件以用户可视的方式显示在视频显示器上。在此描述的显示页面可以使用本领域已知的软件语言进行创建，例如，如，超文本标记语言(″HTML″)、动态超文本标记语言(″DHTML″)、可扩展超文本标记语言(″XHTML″)、可扩展标记语言(″XML″)、或可用于创建可以在视频显示器上以用户可视的形式显示的计算机文件的其它软件语言。可以使用具有逻辑、代码、数据、指令的任何计算机可读介质实施任何软件或步骤或方法。当网络包括因特网时，显示页面可包括本领域已知类型的网页，或任何其它图形用户界面显示。显示页面可以通过有线或无线连接进行提供。

根据本发明的显示页面可包括嵌入式函数，包括存储于存储器装置上的软件程序，例如，如，VBScript程序、JScript程序、JavaScript程序、Java小程序、ActiveX组件、ASP.NET、AJAX、Flash小程序、Silverlight小程序或AIR程序。

显示页面可包括图形用户界面技术的公知特征，例如，边框、视窗、滚动条、按钮、图标和超链接，和例如触摸屏界面或″点击″界面等熟知的特征。在图形用户界面按钮、图标、菜单选项或超链接上进行触摸或点击也称为对按钮、选项或超链接进行“选择”。根据本发明的显示页面也可包括多媒体特征。

用户界面可以在视频显示器和/或显示页面上显示。细胞转染装置或外部装置可访问细胞电穿孔数据。可以使用用户界面来显示或访问细胞电穿孔数据。

图形用户界面可包括具有多个室的细胞转染板的视觉再现，其中视觉再现包括对应于该多个室的图像。图形用户界面还可以包括用户交互式控制，其可以允许用户通过视觉再现定义关于至少一个室的属性。

显示装置可包括允许用户定义属性的交互式控制，其中定义的属性被进一步处理以基于所述定义的属性来获得转染条件。用户可以与用户交互式控制互动，用户交互式控制可以为触摸屏、键盘、按钮、开关、鼠标、轨迹球、操纵杆或远程控制器。转染条件可以实时产生。优选地，用户交互式控制允许用户选择至少一个室以定义其属性。

图25显示了按照本发明的一个实施方式用于以96孔形式诱导细胞电穿孔的基于触摸屏的GUI的一个例子。细胞电穿孔可以是或可以不是SACE。GUI显示了96孔转染板的视觉再现的一个例子。例如，视觉再现可以显示转染板的俯视图。例如，如果转染板具有数目为n的孔，视觉再现即可以显示该n个孔，且它们可以被设置为在视觉上对应于它们在转染板上是如何设置的。在一些实施方式中，转染板可具有孔的阵列，其具有多个行和多个列。视觉再现可以描述孔的对应阵列，其具有与转染板数目相同的行和列。可以为如本文另有所述的任何板形式提供视觉再现。

在一些实施方式中，视觉再现可以显示转染板的图示。该显示的视觉尺寸可以对应于或可以不对应于板的尺寸和/或板的尺寸比例。在一些实施方式中，转染板可以表现为矩形形状。类似地，视觉再现可以显示转染板的孔的图示。这些孔的图示可以具有或可以不具有与转染板的孔相同的大小、比例或形状。在一些实施方式中，孔可以表现为圆形。可以在转染板的视觉再现的多个行和列中提供圆形。

在一些实施方式中，孔的多个视觉再现可以被视觉强化。例如，孔的图示可以用不同颜色填充，或可以加粗、突出显示或与其他孔相比具有不同的大小。在一些例子中，可以提供不同的视觉强化以显示不同的关于孔的信息。例如，如果显示了不同颜色的孔的列，则这可以表示不同的孔正经历不同的方案，或一些孔可包含不同的宿主细胞，或一些孔是空的。

视觉再现还可以包括一个或多个对应于孔位置的标记。例如，可以提供对应于孔的行的标记。例如，每个行可以用字母(例如，如显示的A-H)标记。也可以提供对应于孔的列的标记。例如，每个列可以用数字(例如，如显示的1-12)标记。每个标记可以在视觉上映射其对应的孔或一组孔(例如，在与对应孔相同的行或列中提供)。在一些实施方式中，物理转染板可包括对应的标记。

视觉再现还可以包括一个或多个用户交互式控制，该用户交互式控制可以定义关于视觉再现中的孔的属性。例如，屏幕可以显示按钮，该按钮可以通过触摸屏或描述的任何其它技术进入。一些实例可包括用于设定、板进/出、开始、结束和打印的控制。用户也可以直接接触孔的图示。在一些实施方式中，可以提供能够允许用户输入关于转染板的信息的字段。例如，用户可以输入板ID、系列号、实验ID或方案。

图26显示了对用户提供主选项的用户界面显示的一个例子。当用户登入显示装置时，可以对用户显示初始菜单。可以对用户显示例如转染、优化、方案管理、服务及诊断、系统应用以及软件更新等选项。细胞转染装置可以执行一个或多个选项，该选项可以包括但不限于细胞转染，或其它提到的选项。也可以给用户呈现关闭装置电源的选项。

在一些实施方式中，多个选项可以任何视觉方式显示给用户。例如，选项可以显示为可以以一个或多个行和/或列排布的按钮。用户可以通过触摸屏接触按钮来选择选项。用户可以用在本文其他部分讨论的任何其它方式来选择选项。这可以引导用户到一个新的屏幕或显示。

图27显示了用于转染的用户界面。例如，用户可以从主菜单中选择转染选项并被引导至细胞转染的用户界面。转染显示可包括具有孔的转染板的视觉再现。用户可以选择任何孔组合进行转染。例如，用户可以选择单个孔来转染。或用户可选择一整列、行或一组孔。例如，选择列或行的标记可以导致整列或整行被选中。选择“ALL”选项可导致全部孔被选中。选定的孔可以以任何其它方式突出或视觉强化。这可以有利地给用户提供针对电穿孔过程高度客户化的直观交互显示。

选定的孔可以与转染方案关联。在一些实施方式中，每块转染板可以应用一个方案。备选地，多个方案可以应用于一块转染板。

图28显示了显示电穿孔后转染状态的用户界面。在一些实施方式中，在电穿孔后，各个孔的图示可以呈现为不同的颜色或以其它方式视觉强化。这些颜色可以表示电穿孔后孔的状态。例如，绿色的孔可以表示成功电穿孔的孔，黄色的孔可以表示不清楚是否电穿孔的孔，红色的孔可以表示失败的孔。对相同或其它的孔状态可以使用其它状态或视觉指示。这可以有利地对用户提供电穿孔过程结果的快速检视。

在一些实施方式中，孔的图示只有在转染完成后才可以显示孔状态。备选地，孔的图示也可以在转染完成之前显示孔状态。例如，在特定转染循环发生时，孔的图示可以具有特定的颜色。或者在特定百分比的转染循环发生时，孔的图示可以具有特定的颜色。在另一个实例中，当转染结果在处理中的时候，孔的图示可以具有特定颜色。

在一些实施方式中，可以提供评价或状态部分。在转染过程中，可以显示细胞的电流状态。例如，可以在提供时间的同时描述细胞是否正在被处理、正在处理何种细胞、正在使用何种循环、转染结果是否正在被处理、或者转染是否完成。可以用书写或视觉形式提供该描述。例如，可以提供进度条以显示转染过程相对于完成的状态。

图29显示了优化图形用户界面的一个例子。优化图形用户界面可以显示带有孔的转染板的图示。在一些实施方式中，可以提供用户交互式控制，其可以包括对于设定、板进/出、自动设置和下一步的控制。例如，选择“自动设置”选项可以使得程序提供自动推荐的方案。选择“下一步”选项可以引导用户至手动方案设定页面。

在一些实施方式中，用户可以选择单个孔、一组孔或所有的孔以提供方案。例如，用户可以从孔的视觉再现中进行孔的选择(其中孔的选择可以是单个孔、一组孔或全部的孔)。孔的选择可包括具有相同条件的一个或多个孔。例如，用户可以选择具有相同条件的一组孔并选择自动设置的选项，后者可以提供一个自动推荐的方案。在另一个实例中，用户可以选择单个孔并选择“下一步”选项，其可以引导用户至手动方案设定页面。在一些实施方式中，可以在图形用户界面上显示指示或选项。例如，可以提供关于自动设置或“下一步”选项的指示。

图30显示了一种基于检测的细胞层电属性的系统推荐的方案。例如，如果用户选择自动设置功能，则可以提供一个图形用户界面，如图30所示。可以基于检测到的孔中细胞层的电属性来提供推荐的方案。在另一个实例中，可以基于用户输入的关于孔中的细胞的信息来提供推荐的方案。在一些实施方式中，可以只对用户在自动设置选项选定的孔检测电属性。备选地，可以检测所有细胞或细胞组的电属性。

选定的方案可以提供改进的、增加的或优化的细胞电穿孔。检测的关于转染设备的电属性和/或任何信息(例如，从条形码扫描器中收集的)可以导致选择能够提供良好的细胞电穿孔条件的方案。

推荐的方案可以以可视方式提供。例如，转染板的视觉再现和孔的视觉再现可以具有在视觉上映射对应的孔的推荐的方案。例如，如果程序建议方案P1用于一组孔，P1即可以以在视觉上将P1与相关孔对应的方式进行显示。例如，P1可以采用与对应的孔(或者多个行、列或组的孔)极为贴近、与对应的孔相邻(例如，与对应的孔水平或垂直相邻)、与对应的孔重叠、位于对应的孔之中的方式来显示，使用指针或线条将方案和对应孔连接，或将方案与视觉上结合对应孔的特征(例如，颜色)关联。

在一些实施方式中，可以只对用户选择的孔提供推荐的方案。备选地，可以对转染板上的一组孔或全部孔推荐方案。可以对选择的孔显示一个推荐的方案。备选地，可以对选择的孔提供多个推荐的方案。例如，在转染板上可以提供P1、P2、P3等。

可以提供状态显示，其可以对用户说明方案建议的状态。例如，可以在提供时间的同时显示是否正在处理孔、正在处理哪些孔、是否正在测量电属性、自动设置是否正在被处理、或自动设置是否完成。在一些实施方式中，该状态更新可以用语言的形式提供或用可视形式提供。

图31提供了其中用户可进一步编辑方案的用户界面的一个例子。例如，可以对用户提供推荐的方案。用户可以浏览与推荐的方案关联的参数或设置。用户可以编辑与推荐的方案关联的参数或特性。推荐的方案的参数可以具有用户可修改的初始值。在一些例子中，用户可以创建新方案或编辑任何已存在的方案，其可以是程序自动推荐的或用户手动确定的。

在一些实施方式中，方案编辑屏幕可包括方案名称、板类型、脉冲水平、脉冲长度、循环数或极性的字段或选项。在一些例子中，一些参数字段可以是或可以不是可编辑的。例如，方案名称可以是固定的，而板的类型可以是可编辑的。根据参数类型，可以提供不同的用户交互式界面。例如，可以在文本字段中提供方案名称。板类型可以从下拉式菜单中选择。脉冲水平、脉冲长度或循环数可以在文本字段中提供和/或通过选择增加(+)或减少(-)按钮来进行修改。极性可以通过点击多重选项(例如，正，负)中的一个来进行设置。任何类型的用户交互界面，包括但不限于文本字段、下拉式菜单、按钮、复选框、单选按钮、滚动条或点击拖拽界面，可以合并于任何参数字段。

图32显示了多个不同的方案是如何被应用于一块板的。例如，如果选择了24孔，则可对这些选定的孔提供最多24个不同的方案。在一些实施方式中，可以对一整块板提供最大数目的方案。例如，可以对一整块板提供1、2、4、8、15、24、30、40、50、60、70、80、90、100个或更少的方案。在一些实施方式中，方案的最大数目可以是转染板中的孔数。备选地，可以提供不是最大数目的方案。

在一些实施方式中，每个不同的方案可以进行标记。例如，可以提供P1.1、P1.2、P1.3等。多个方案可以用任何期望的名称进行标记。方案名称可以是文字数字字符串，或可包括符号。

图33显示了允许用户管理其自己方案的用户界面。在一些实施方式中，可以对细胞转染装置提供一个或多个标准方案。也可以提供一个或多个的用户方案。可以对转染装置提供标准方案。该方案可以储存于装置的程序或算法中。该方案可以由制造商或细胞转染装置提供商提供。标准方案可以是或可以不是用户可编辑的。标准方案可以被或可以不被用户重命名。用户方案可以由用户创建和/或编辑。用户可以创建和保存用于细胞转染装置的方案。在一些实施方式中，用户可以创建和保存有限数量的方案。备选地，对用户可以创建或保存的流程数可以没有限制。用户可以编辑用户方案。用户可以对其创建的方案进行命名。

图形用户界面上可以显示多个方案。标准方案可以与用户方案分开显示或可以一起显示。在一个实例中，可以列出方案的名称。选定的方案可以被突出显示，或可以使用任何其它视觉指示来强调选定的方案。在一些例子中，一次只能选一个方案。备选地，可以选择多个方案。

用户能够通过触摸屏选择方案。例如，用户能够通过触摸方案名称来选择方案名称。用户也可以通过使用允许用户滚动方案名称列表的“上一页/下一页”和/或“前一项/后一项”按钮来选择方案名称。

可以对用户提供一个或多个选项以与方案互动。例如，可以给用户提供创建新方案、编辑已存在的方案、删除方案、导入方案或导出方案的选项。在一些例子中，方案可以从外部装置导入或导出。细胞转染装置可以通过有线或无线与外部装置通信。

图34显示了允许用户创建或编辑已存在的方案的屏幕。例如，用户可以提供方案名称、板类型、脉冲水平、脉冲长度、循环数或极性。板类型可以显示用于转染的板的类型。例如，细胞转染装置可以容纳多个不同类型的转染板。转染板可以具有不同的孔数和/或尺寸(例如，宽度、长度、高度、孔深、孔宽度、孔长度、孔间距、孔体积)。转染板也可以被用于不同类型的转染。

脉冲水平可以显示对孔的内容物提供的电流幅值。在一些例子中，可以提供一个指示脉冲水平的范围。例如，脉冲水平可以落入一个数值范围。用户能够选择该数值范围(例如，1-10)中的一个值。在一些例子中，优选的电流幅值范围可以为0.1-10。用户能够选择离散的值或从一个连续谱中选择。脉冲长度可以显示提供电脉冲的时间长度。例如，脉冲长度可以落入一个数值范围。用户能够选择该数值范围(例如，1-10)中的一个值。在一些例子中，优选的脉冲长度范围可以为0.1-10。用户能够选择离散的值或从一个连续谱中选择。循环数可以显示细胞转染过程中可以发生的电脉冲的数目。例如，循环数可以落入一个数值范围。用户能够选择该数值范围(例如，1-3)中的一个值。在一些例子中，优选的循环数可以为1-3，或可选地为1-5、1-8、1-10或1-20。用户能够选择一个离散的值。极性可以显示正极性或负极性。这可以控制外源材料被导入宿主细胞的方向。这可以取决于宿主细胞和/或外源材料的极性。

用户能够选择保存方案设置的选项。类似地，用户可以取消一个新方案或改变至已存在的方案。

图35显示了其中系统可以诊断其是否正常工作的屏幕。诊断流程可以检测和调校系统性能。诊断板可以装入细胞转染装置。可以在图形用户界面中提供板进/出用户交互式控制。在装好板后，可以提供启动控制来开始诊断过程。诊断过程可包括测量诊断板的一个或多个孔的一个或多个电属性。例如，如果测量到非常高的电阻(例如，如果在孔的下方出现气泡，如前所述)，那么可以指示出现错误。

图36显示诊断已完成后的显示。在诊断过程中，可以提供状态条或其它可视化指示以显示进度。例如，状态条显示诊断正在进行，显示相对于过程结束已经完成的进度。在诊断完成后，可以给用户提供结果。例如，如果没有检测到错误，那么可以提供一个指示，显示诊断完成，一切正常。如果检测到错误，那么可以提供一个指示，显示诊断完成并检测到错误。其可以显示检测到何种错误。

实施例

实施例1：孔中贴壁细胞的电穿孔和转染

将待转染的细胞首先接种于一块本发明的96孔板中。接种密度范围可以为50,000-500,000细胞/cm²。细胞可以包括工程化细胞系(例如HepG2、MDCK和HEK293)、原代细胞(例如HMEC、HUVEC和PrEC)或其它细胞种类。然后在促进细胞贴壁和生长的条件下在适当的培养基中培养细胞，例如在约37℃下具有约5％CO₂的培养箱中培养。将细胞培养足以达到适合有效转染的汇合度的时间，例如一到两天，达到大于80％汇合度的细胞单层。

在每个孔中加入浓度为10-50ug/mL的编码绿色荧光蛋白(GFP)的质粒DNA的溶液。在孔上和孔下的电极之间施加宽度为100msec和5sec之间的电脉冲。根据细胞类型和汇合程度，电脉冲的幅值范围为1V-3V。在孔上方有负电极，下方有正电极，同时在多个孔中天然带负电荷的质粒DNA穿过位于它们之间的任何细胞而被驱送至孔底。因而，除了由电脉冲产生的向孔穴内的天然扩散力之外，带电荷分子可以主动地被驱送至细胞中。通过GFP荧光测定，观察到使用该方法来转染PrEC细胞(前列腺上皮细胞)产生大于70％的转染。

上述过程可以允许在每个孔中用相同或不同的可转染材料进行细胞转染。备选地，当细胞附着于下方电极上的多孔膜时，可以将带电荷的、可转染的材料，例如核酸，导入孔底部和下方电极之间的流体空间内。通过适当地调整电场方向，可转染材料可被从每个孔的下方向上驱送至细胞中。在孔下方的空间相互连通时，通过将每个孔暴露于相同的转染材料溶液而提高了多个孔之间的转染均一性。

实施例2：通过电穿孔转染siRNA进行的基因沉默

在一块本发明的96孔板中制备了贴壁PrEC细胞单层并用GFP质粒载体进行了转染，如实施例1所述。将孔分成三组。组别1不接收siRNA，组别2接收siRNA但不暴露于电脉冲，组别3同时接收siRNA和电脉冲。将靶向GFP的siRNA加至组别2和3的每个孔中至终浓度为10nM。通过选择使用本发明的装置进行电穿孔的孔，组别1和3的孔如实施例1所述被同时电穿孔，而组别2的孔不进行电穿孔。将组别1和2作为没有siRNA转染下GFP表达水平的对照，相对于对照，检测了组别3孔中的细胞沉默。使用这些低siRNA浓度可以获得有效沉默，与其它系统和方法使用的siRNA浓度相比低1-3个数量级。

实施例3：通过电穿孔进行的孔-区域限制性转染

具有多孔膜作为底孔表面的本发明的96孔板在外部使用UV可固化的透明贴进行处理，以封闭在每个孔中的膜边缘区域的孔穴。细胞按照上述实施例所述在孔内部生长。如上所述用GFP质粒载体转染PrEC细胞。荧光细胞的检测显示细胞有效转染仅发生于具有未封闭孔穴的各个孔的膜区域上方。在孔中可以创建其它模式的封闭和未封闭的孔穴，以检测具有来自转染材料的特性的细胞和未转染细胞之间的关系。

根据以上的描述应当理解，虽然已经解释和描述了特定的实施方式，但是可对其进行各种修改，并且也包括在本发明中。同时，本发明并不受到说明书中提供的具体实施例的限制。虽然对本发明已经参考前述说明书进行了描述，但是对于其中优选实施方式的描述和解释并不意味着在限制的意义上进行解释。此外，应当理解，本发明的所有方面并不限于在此所述的基于众多条件和变量的具体描述、配置或相对比例。本发明的实施方式的形式和细节的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。因而可以预见本发明还应当涵盖任何这样的修改、变化和等价方式。

Claims (51)

1.一种细胞转染设备，包括：

(a)具有多个室的板，各室设置为接收和限制宿主细胞群；

(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；

(c)输入单元，其适合接收来自用户的一个或多个转染参数的输入；和

(d)控制器，其用于处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的输入在给定的时间段中对所述多个电极的至少一个电极施加电流。

2.权利要求1的细胞设备，其中所述一个或多个转染参数选自细胞类型、膜电阻、电压、电流持续时间、电流速率、电流幅值、电脉冲数、电脉冲形状和转染板的选择。

3.权利要求2的细胞设备，其中所述转染板的选择选自细胞附着基质、多孔膜的选择和室的大小。

4.权利要求1的细胞设备，其中所述输入单元包括选自触摸屏、键盘、按钮、开关、鼠标、轨迹球、操纵杆或远程控制器的元件。

5.权利要求1的细胞设备，其中在所述输入单元和所述控制器间提供双向通信。

6.权利要求1的细胞设备，其中所述输入单元通过有线连接与所述控制器进行通信。

7.权利要求1的细胞设备，其中所述输入单元通过无线通信与所述控制器进行通信。

8.权利要求1的细胞设备，其中所述输入单元作为含有所述控制器的组件的整体组成部分进行提供。

9.权利要求1的细胞设备，其中所述输入单元在含有所述控制器的组件之外进行提供。

10.权利要求1的细胞设备，其中所述控制器包括一个或多个处理器。

11.权利要求1的细胞设备，进一步包括置于板下方的电极。

12.权利要求1的细胞设备，其中所述多个室排布成包括一行或更多行和一列或更多列的阵列。

13.一种用于转染宿主细胞群的方法，包括：

(a)提供权利要求1-12任一项的细胞转染设备；

(b)接收来自用户的一个或多个转染参数的输入；和

(c)处理所述输入并基于来自所述用户的所述一个或多个转染参数的所述输入在给定的时间段中对所述宿主细胞群施加电流。

14.权利要求13的方法，进一步包括对所述细胞转染设备提供外源物质。

15.权利要求14的方法，其中所述外源物质选自DNA、RNA、siRNA、微小RNA、肽、蛋白质、小分子或纳米颗粒。

16.一种用于转染宿主细胞群的方法，包括：

提供权利要求1-12的细胞转染设备，其中该设备包括触摸屏，该触摸屏具有包含多个室的所述板的视觉再现；

通过所述触摸屏接收用户输入，其中该输入定义了关于所述板的至少一个室的转染参数；和

处理所述输入并基于来自所述用户的所述转染参数的输入在给定的时间段中对所述室施加电流。

17.一种选择转染条件的方法，包括：

(a)提供具有多个室的板，其中所述多个室的至少一个室包含宿主细胞群；

(b)提供多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；和

(c)检测所述至少一个室的内容物的电阻并确定所需的转染条件以进行所述转染。

18.权利要求17的方法，其中所述转染条件包括选自电压持续时间、电压幅值、电流持续时间、电流幅值、电脉冲数和电脉冲形状的条件。

19.权利要求17的方法，其中所述多个室排布为阵列。

20.权利要求19的方法，其中所述板具有6、24、48、96、384或1536孔的形式。

21.权利要求17的方法，其中所述宿主细胞选自细胞系、工程化细胞和原代细胞。

22.权利要求17的方法，其中所述至少一个室含有密度为500至1,000,000个细胞每平方厘米的宿主细胞群。

23.一种细胞转染装置，包括：

电极组件；和

设置为支撑转染板的板支架，其中该板支架被设置为平移该板至与所述电极组件对齐；

其中所述板支架和/或所述电极组件能够在上下方向移动从而使所述电极组件和所述转染板或其内容物彼此接触。

24.权利要求23的细胞转染装置，其中所述转染板包括设置为用于包含宿主细胞群的多个孔。

25.权利要求24的细胞转染装置，其中所述宿主细胞群由多种类型的细胞组成。

26.权利要求24的细胞转染装置，其中所述孔还被设置为其中含有导电液体。

27.权利要求24的细胞转染装置，其中所述孔在顶端是开放的。

28.权利要求24的细胞转染装置，其中所述电极组件包括多个电极，其中所述电极对应于所述多个孔。

29.权利要求23的细胞转染装置，其中所述板支架具有(1)一开放设置，其中转染板能在细胞转染装置外壳外进行装载，和(2)一封闭设置，其中板支架位于细胞转染装置的外壳之内。

30.权利要求28的细胞转染装置，其中所述电极通过所述孔的开放顶端与其对应的孔电接触。

31.权利要求23的细胞转染装置，其中所述电极组件在所述板的所述平移过程中适于保持基本静止。

32.一种细胞转染装置，包括：

电连接组件；和

设置为支撑转染组件的板支架，该转染组件包括转染板和电极板，其中所述板支架被设置为平移所述转染组件至与所述电连接组件对齐；

其中所述板支架和/或所述电连接组件能够在上下方向移动从而所述电连接组件和所述转染组件或其内容物彼此接触。

33.权利要求32的细胞转染装置，其中所述转染板包括设置为用于包含宿主细胞群的多个孔。

34.权利要求33的细胞转染装置，其中所述宿主细胞群由多种类型的细胞组成。

35.权利要求33的细胞转染装置，其中所述孔还被设置为其中含有导电液体。

36.权利要求33的细胞转染装置，其中所述孔在顶端是开放的。

37.权利要求33的细胞转染装置，其中所述电连接组件包括多个电极，其中所述电极对应于所述多个孔。

38.权利要求32的细胞转染装置，其中所述板支架具有(1)一开放设置，其中所述转染组件能在所述细胞转染装置外壳外进行装载，和(2)一封闭设置，其中所述板支架位于所述细胞转染装置的外壳之内。

39.权利要求36的细胞转染装置，其中所述电极通过所述孔的开放顶端与其对应的孔电接触。

40.权利要求32的细胞转染装置，其中所述电连接组件在所述板的所述平移过程中适于保持基本静止。

41.一种显示图形用户界面的显示装置，包括：

具有多个室的细胞转染板的视觉再现，其中所述视觉再现包括对应于所述多个室的图像；和

用户交互式控制，其允许用户通过所述视觉再现定义关于至少一个室的属性。

42.权利要求41的显示装置，其中进一步处理所述定义的属性以基于所述定义的属性来产生转染条件。

43.权利要求41的显示装置，其中所述视觉再现包括显示细胞转染板俯视图的图像。

44.权利要求41的显示装置，其中所述用户交互式控制为触摸屏、键盘、按钮、开关、鼠标、轨迹球、操纵杆或远程控制器。

45.权利要求42的显示装置，其中所述转染条件实时产生。

46.权利要求41的显示装置，其中所述用户交互式控制允许用户选择至少一个室以定义属性。

47.一种用于将外源物质转染至宿主细胞群的方法，包括：

(i)提供细胞转染设备，包括：

(a)包括多个室的板，所述多个室的每一个被设置为接收和限制宿主细胞群；和

(b)多个电极，其各自被设置为与所述板的对应的室电连通；

(ii)至少对所述对应的室施加预设的电流以进行所述宿主细胞的转染。

48.权利要求47的方法，其中所述预设的电流在不控制跨室电压的情况下施加。

49.权利要求47的方法，其中与通过使用预设电压的转染方法的所述宿主细胞的摄入量相比，所述转染导致所述宿主细胞群摄入更多有效量的所述外源物质。

50.权利要求47的方法，其中所述宿主细胞的膜在所述转染过程中持续保持开放至少一毫秒。

51.权利要求47的方法，其中所述细胞转染设备进一步包括至少两组电极，其中一组在所述板顶部对齐，另一组在所述板底部对齐，且，其中该两组电极被分别控制以提供从所述板顶部流向板底部的单向电流，反之亦然。

Images