CN106459872B - 用于大体积转染的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的装置(1)，包括至少一个腔室(6)，所述至少一个腔室(6)包含至少两个电极(4,5)和在所述腔室(6)内在两个端点(14、15)之间可移动的至少一个分离元件(13)，并且如果所述至少一个分离元件(13)位于所述端点(14,15)之间的位置，则将所述腔室(6)的至少一个第一隔室(26)与所述腔室(6)的至少一个第二隔室(27)隔开。根据本发明，每个隔室(26,27)被设计成容纳悬浮液，并且包括用于填充或排出悬浮液的至少一个端口(7,8,10,11)，以便将悬浮液的等分量从所述腔室排除并且同时将所述悬浮液的另一等分量填充到所述腔室(6)中，其中所述分离元件(13)沿与第一方向相反的第二方向移动，并且其中所述分离元件(13)将等分量彼此分离。

Description

用于大体积转染的装置和方法

本发明涉及一种用于向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的装置，包括至少一个腔室，该腔室包括至少两个电极和至少一个分离元件，该至少一个分离元件可在腔室内在两个端点之间移动，并且如果其位于端点之间的位置，则将腔室的至少一个第一隔室与腔室的至少一个第二隔室分开。本发明还涉及向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的方法。

将例如DNA、RNA或蛋白质的生物活性分子引入活细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡可以例如用于检查这些分子的生物学功能，且此外，这是这些分子的治疗用途成功的基本前提，例如在基因治疗中。将外部分子引入细胞的优选方法称为电穿孔，其不像化学方法限制了靶细胞的结构和功能中的不希望的改变。在电穿孔中，通过短电流，即例如放电电容器的脉冲，将外部分子从水性溶液、较佳地特定适合于细胞的缓冲溶液或细胞培养基引入细胞，使得细胞膜瞬时透过外部分子。在细胞膜中形成的临时“孔”允许生物活性分子首先到达细胞质，在细胞质中它们可能已经执行其功能或施加待检查的任何治疗作用，然后例如在基因治疗应用中在某些条件下也根据需要达到细胞核。

由于短时间施加强电场，即具有高电流密度的短脉冲，细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡也可以融合。在这种所谓的电融合中，细胞例如最初通过不均匀的电交变场进行紧密的膜接触。随后施加电场脉冲导致膜部分之间的相互作用，这最终导致融合。与用于电穿孔的那些相当的装置也可以用于电融合。

较小体积的细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液通常在相对简单的容器中以分批方法处理。溶液或细胞悬浮液分别经常位于试管中，即在顶部开口的窄容器中，其在底部附近在侧壁中具有用于施加电压的两个相对的平行电极。但是，这些容器不适于处理较大体积，因为可用于电处理的反应空间受到电极之间有限的最大距离的限制。因此，其中将细胞或囊泡悬浮液连续或不连续地进给通过电极之间的反应空间的流通过程通常用于较大体积的电穿孔或电融合。

例如，US-A-6 150 148公开了一种对流通过程改进的试管。试管的端口由盖子密封，穿过该盖子引导馈送管线。在电极之间的区域中的底部，试管具有连接有排出部的附加端口。由于这种布置，待处理的悬浮液可以通过馈送管线进入到反应空间中并通过排出部排出。由于反应室内悬浮液的重复的、连续的或不连续的交换和相应的重复的电脉冲，可以用该试管处理更大的体积。US-A-6 150 148进一步公开了具有管状或开槽设计的流通腔室，并且在它们的端部各自具有用于输入和输出通道的连接部。各腔室本身表示长方形反应空间，其由具有平面平行构造的两个圆柱形、同心排列或平坦的电极包围。这些装置在被馈送通过腔室时，也允许通过重复脉冲处理更大的体积。

然而，这些流通电穿孔或甚至电融合过程难以控制，因为流通速度必须与脉冲频率一致。通过电解加热悬浮液和形成气泡具有另外的显着问题。重复产生这些工艺常常需要的非常高的电流导致增加的热产生和大量的小气泡，其通过电解质溶液中的电化学过程形成，溶液中中悬浮有待处理的细胞或囊泡。这些气泡干扰悬浮液穿过腔室的流动，并且可能导致已经处理的悬浮液回流到腔室中。此外，由于悬浮液在腔室内不均匀地分布，电弧的风险增加。这些问题一方面导致不再可再现的结果，另一方面，如果处理活细胞，导致死亡率增加。

WO 2004/083379 A2公开了一种用于将外源材料插入囊泡的电穿孔方法，其中悬浮液的处理体积是可缩放的，并且腔室中的囊泡的处理时间基本上是一致的。在该方法中，悬浮液体积大于电穿孔装置的腔室的体积。悬浮液体积的初始部分移动到腔室中，在腔室中保持和处理，并从腔室移出。然后悬浮液体积的另外部分移动到腔室中，在腔室中保持和处理，并从腔室移出。悬浮液体积的其它部分依次移动到腔室中，在腔室中保持和处理，并从腔室移出，直到悬浮液体积耗尽为止。

WO 2005/111820A2公开了一种电穿孔装置，其包括调节流动电穿孔腔室，其使得能够得到在完全封闭的无菌系统中以单独的微量或体积均匀地处理样品的条件。腔室包括入口端口和出口端口，待处理的细胞悬浮液可分别通过该入口端口和出口端口装载到腔室中或从腔室中移出，使得悬浮液的样品可以在通过提供未处理和处理的样品体积之间的边界而形成的单元内处理。该边界通过将非样本气体或流体循环到样本的两个部分之间的腔室内来提供。非样本气体或流体可通过腔室的第三端口流入或流出腔室。

US 2007/0128708 A1公开了用于在分段腔室中电穿孔相对大体积的携带生物细胞或囊泡的流体介质的可缩放装置，其中每个区段包括两个电极。腔室的有效容积可通过沿腔室的纵向轴线移动柱塞来改变。因此，所选择的容积与待电穿孔的样品的体积直接相关。样品通过设置在腔室的端壁中的端口被吸入和排出腔室。通过向腔室的各个段的电极对顺次施加电压脉冲来处理室内的样品。

然而，现有技术的装置和方法的缺点是，较大体积的处理是耗时的，因为在下一个样品可以被装入腔室之前，已经处理的样品必须从腔室完全排出。现有技术装置和方法的另一个缺点是，气泡和细胞碎片不能以可靠的方式从反应腔室完全去除。

因此，本发明的目的是提供一种用于处理细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的装置和方法，通过该装置和方法加速了更大体积的处理，这使得能够在可再现的条件下进行处理，并且其确保在处理后可靠地清除反应腔室。

该目的通过一种用于对细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的装置来满足，其中所述腔室的每个隔室被设计成容纳悬浮液，并且包括用于填充或排放悬浮液的至少一个端口。也就是说，腔室的每个隔室可以接收并容纳悬浮液的等分量，其可以通过至少两个端口移入和移出腔室，其中每个隔室设置有至少一个端口，相应的隔室可以通过该端口填充悬浮液和/或悬浮液可通过该端口从该隔室中排出。该有利构造允许腔室的同时填充和排出，使得用于更换悬浮液所需的时间以及因此在悬浮液的两次相继的电处理之间的时间延迟最小化。这种最小化导致大体积即大于1ml的体积的处理时间的显着加速。根据本发明的装置的另一个优点在于，其通过重复填充和处理悬浮液实现可缩放的过程。例如，如果腔室具有1ml的总容积，则可以以快速的方式容易地处理其任何多个容积。

因此，根据本发明的装置不是流通装置，而是能够通过一种推拉机制同时进行腔室的填充和排放的装置。

根据本发明的示例性实施例，至少一个端口设置在腔室的一端，并且至少一个另外的端口设置在腔室的相反端。在腔室的相反端处提供端口允许容易地建立推拉机制，其中分离元件以及因此悬浮液能够在腔室的两个端点之间移动，以便同时进行对腔室的一端的一个隔室的填充并且在腔室的相反端处另一个隔室的排出。此外，这种几何布置允许根据本发明的装置在电穿孔或电融合系统中的最佳集成，因为端口彼此分离并且因此可从装置的不同端触及。

在至少两个端口设置在腔室的每一端的实施例中，一个端口可以用作用于填充悬浮液的入口端口，而另一端口可以用作用于排出悬浮液的出口端口。

死体积的最小化可以通过减小腔室端口、特别是入口端口的尺寸来实现。用于确保小死体积的附加或替代措施可以是使用靠近室出口/入口端口的管的Y形连接部。

此外，将各管附连到装置的各出口端口允许腔室中的压力峰值补偿。

在本发明的另一实施例中，分离元件联接到操作和/或控制分离元件的至少一个调节元件。在有利的实施例中，调节元件设置在腔室外部，使得每个隔室没有可能影响根据本发明的装置的功能的任何干扰元件。例如，分离元件可以在腔室内至少部分地通过调节元件移动。

调节元件可以是例如可操作地与分离元件联接的可旋转体。例如，可旋转体可以是移动分离元件使得其执行旋转运动的转子状元件。这些实施例确保分离元件的精确控制和持续运动，特别是如果腔室具有弯曲形状时。然而，在本发明的替代实施例中，调节元件和因此分离元件可以沿另一方向(例如沿线性方向)执行运动。

分离元件可以由调节元件经由选自由蜗轮、正齿轮、锥齿轮、齿轮杆、皮带传动装置和方棒钢构成的组中的部件驱动。然而，如果合适，也可以使用其它齿轮机构或动力传递元件。

根据本发明的另一示例性实施例，分离元件是密封构件，如果其位于端点之间的位置，则该密封构件确保腔室的不同隔室的液密和/或气密隔离。例如，分离元件可以包括柔性和/或弹性材料。由于其弹性变形性，分离元件还能够补偿腔室内的压力峰值。分离元件可以被设计为例如包括用于更好的密封性能的弹性材料的双部件塑料部件。分离元件还可以包括用于最佳地清除腔室的密封唇。为此，密封唇可以沿着适合于腔室的内表面和/或电极的表面和/或分离元件的其它部件的方向定向。在本发明的有利实施例中，分离元件或其各部分的电位偏转可以通过凸起止挡件来限制，以便保持其密封功能。

在一个特定实施例中，分离元件包括至少两个间隔开的部分，其中分离元件的间隔开的部分之间的内部空间包括可压缩的材料。这种设计提供有效的压力补偿，使得分离元件用作平衡腔室中的压力变化的一种缓冲垫。可压缩材料可以简单地是空气或任何其它气体，或可压缩的泡沫或多孔材料。

根据本发明的另一示例性实施例，腔室包括至少两个区段，其中每个区段包括至少一个电极。该实施例的优点是每个区段可以被单独地电寻址，使得可以精确地实现腔室内受控的电场生成。例如，为了避免悬浮液的电弧和/或不期望的加热，可以将电压脉冲顺次地施加到隔室的不同区段。为此，每个区段可以设置有至少一个第一电极和至少一个第二电极，其中第二电极可以是至少两个区段的公共电极。在本发明的一个实施例中，腔室的每个隔室可以包括设置有至少一个电极的至少一个区段。

根据本发明的装置的腔室包括彼此附连的两个部件的相应凹陷。也就是说，根据本发明的装置可以例如通过将两个部件彼此附连而组装，其中每个部件包括对应于另一个部件的凹陷的凹陷。如果这两个部件彼此附连，则它们的对准的凹陷形成装置的腔室。为了能够在腔室内产生电场，每个凹陷可以设置有至少一个电极。至少一些电极可以是分段的。例如，电极的一半(在对称轴的一侧)可以分段，而电极的另一半(在对称轴的另一侧)可以是单个不分段的电极，其可以用作反电极。在有利的实施例中，两个部件是相同的，从而确保成本有效的生产。由于相同的部件是旋转对称的，因此在这种情况下仍然可以通过将部件彼此附连而容易地组装。

在一个特定实施例中，腔室还包括至少一个基座构件，其至少基本上由绝缘材料制成并且包括至少一个表面，电极附接到该表面，其中所述表面包括至少一个导电区域，该至少一个导电区域设计成提供电极与至少一个电接触点之间的电连接。导电区域可以是例如至少一个孔、表面的三维结构或平坦区域。该孔可以是基座构件中的孔，其至少在其内表面处设置有导电材料。孔可以至少部分地用导电材料填充，从而提供从电极到基座构件的相同或另一表面的导电路径。三维结构可以选自凹坑、凸块、线、凹陷、下陷、凸起和阱。导电区域可以经由至少一个导电路径(例如，印刷电路板(PCB)轨道)与至少一个电接触点电联接。电接触点由导电材料制成，并设计成与至少一个电触头(例如弹簧触头)接触，从而提供到电源的直接或间接电连接。使用这种基座构件允许根据本发明的装置的成本有效的制造，因为包括电极和相应接触点的构件可以在省时的一步制造工艺中制造。此外，在该实施例中，电极设计独立于电触点的位置，使得优化的电极设计可以与最佳电连接组合。用于接触电极的装置可以独立于电极设计和位置来设计。

在本发明的有利实施例中，基座构件可以是印刷电路板(PCB)等。PCB可以包括用于更好地温度控制的内部热敏电阻器(热电阻器)，以允许减缓悬浮液的处理以允许散热。

例如，电极可以由导电聚合物制成，特别是掺杂有导电材料的聚合物。聚合物可以由聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚或这些聚合物的混合物组成或至少基于聚碳酸酯聚醚醚酮、聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚或这些聚合物的混合物。聚合物可以掺杂有例如碳纤维、石墨、烟灰、碳纳米管和/或固有导电的合成材料。或者，可以使用固有导电聚合物，例如聚苯胺、聚乙炔、聚对苯撑、聚对苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚丙烯等作为电极材料。

为了提供合适的基座构件，聚合物可以模制在基座构件的一侧上，在基座构件的一侧或多侧上设置有至少两个导电区域，其中聚合物至少部分地形成到至少一个导电区域的紧密物理接触，其中导电区域可以是平坦的或者是穿过基座构件的坑或孔的表面，并且聚合物延伸到坑中或穿过孔，并且形成从电极到接触点的导电路径，该接触点未用导电聚合物包覆成型。

本发明的一个方面是提供一种用于向细胞、细胞器官和/或囊泡的悬浮液施加电场的装置，包括用于容纳悬浮液的至少一个腔室，其中腔室包括至少一个电极，并且其中腔室还包括至少一个基座构件，该基座构件至少基本上由绝缘材料制成，并且包括电极所附连的表面，其中所述表面包括至少一个导电区域，该至少一个导电区域设计成在电极和至少一个电接触点之间提供电连接。基座构件的表面上的导电区域可以是至少部分地包覆模制有导电材料或用导电材料填充的坑或孔，并提供从电极到接触点的导电路径。对于该装置，如果电极和导电材料由相同的材料制成可能是有益的。例如，电极可以由导电聚合物制成，特别是掺杂有导电材料或固有导电聚合物的聚合物。聚合物可以模制在基座构件的一侧上，并且可以形成与平坦导电区域的紧密物理接触，或者延伸到导电电镀凹坑或穿过导电电镀孔，以形成从电极到接触点的导电路径。在本发明的有利实施例中，基座构件可以是印刷电路板(PCB)等。

通过PCB的包覆成型来接触电极允许独立于电触点的位置设计电极，从而优化的电极设计可以与最佳电连接组合。即是说，用于接触电极的装置可以独立于电极设计和位置来设计。PCB可以包括用于更好地温度控制的内部热敏电阻器或任何其它温度感测电部件，以允许减缓悬浮液的处理以允许散热。

或者，腔室的电极可由金属(例如，铝)或任何其它导电材料制成。

根据本发明的装置还可以包括用于将分离元件固定在腔室外部的装置，使得可缩放的腔室可以容易地转变成具有固定容积的静态腔室。例如，装置的静态变体可具有约0.5ml、1.0ml、1.5ml或2.0ml的固定处理容积。

为了将腔室相对于根据本发明的装置的其它部件密封，可以在调节元件和腔室之间设置至少一个垫圈。

腔室还可以包括至少一个密封嵌体，其至少部分地沿着腔室的一侧延伸，以便将该侧相对于环境密封。该密封嵌体可以设置在腔室的与上述垫圈相对的一侧，即在腔室的与调节元件相对的一侧。如果密封嵌体包括弹性和可压缩材料，则其还能够在腔室内进行压力补偿。密封嵌体可以由硅氧烷泡沫或类似的惰性材料制成。

根据另一示例性实施例，根据本发明的装置还可以包括用于将该装置附连到根据本发明的另一装置的堆叠装置。也就是说，通过堆叠多个根据本发明的装置，可以容易地增强电穿孔或电融合系统的性能，从而增加每单位时间可处理的体积。例如，堆叠的器件可以被耦合，使得多个腔室并联连接。以这种方式，有利地可以增加总系统容积，例如10倍。

增加根据本发明的装置的容量的另一种方法是在一个装置内设置两个或更多个腔室。在这种情况下，各腔室可以平行或同心地布置。

利用可堆叠和/或多腔室版本，总体系统容积可容易地增加至10ml或甚至100ml或更多。基本上，待处理的细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的数目不受任何限制。例如，合适的放大能够处理10⁷至10⁸、10⁷至10⁹或10⁷至10¹⁰个细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡。

在本发明的有利实施例中，该装置被设计成使得其在功能状态下具有直立定向。这种直立定向与设置在腔室顶部的腔室出口端口组合确保完全除去气泡。

该目的通过向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的方法来实现，包括：

a)将悬浮液的等分量填充到用于向悬浮液施加电场的装置的至少一个腔室中，所述腔室包括至少两个电极，其中设置在所述腔室内的分离元件沿第一方向移动；

b)经由所述腔室的至少两个电极向所述等分量施加电压脉冲；

c)从所述腔室排出所述等分量，并且同时将所述悬浮液的另一等分量填充到所述腔室中，其中所述分离元件沿与所述第一方向相反的第二方向移动，并且其中所述分离元件将所述等分量彼此分离；

d)经由所述腔室的至少两个电极向所述另一等分量施加电压脉冲。

该过程可以在此时通过从腔室中完全排出另外的等分量而终止，其中分离元件沿与第二方向相反的第一方向移动。

在根据本发明的方法中，实现腔室的同时填充和排出，使得用于更换悬浮液所需的时间以及因此在悬浮液的两次相继的电处理之间的时间延迟最小化。这种最小化导致大体积即大于1ml的体积的处理时间的显着加速。

根据本发明的方法可继续进行以下步骤以进一步处理更大体积：

e)从所述腔室排出所述另一等分量，并且同时将所述悬浮液的又一等分量填充到所述腔室中，其中所述分离元件沿与所述第二方向相反的所述第一方向移动，并且其中所述分离元件将所述等分量彼此分离；

f)经由所述腔室的至少两个电极向所述又一等分量施加电压脉冲；

g)可选地，对于悬浮液的各其它等分量重复步骤c)至f)，直到处理完整个悬浮液为止。

因此，由于悬浮液的重复填充和处理，根据本发明的方法是可缩放的方法。例如，如果腔室具有1ml的总容积，则可以以快速的方式容易地处理其任何多个容积。

例如，在所述方法中使用的装置可以是如上所述的根据本发明的装置。

例如，分离元件可以在腔室内至少部分地借助于与分离元件可操作地联接的调节元件移动。如果调节元件是可旋转体，例如转子状元件，则可以通过旋转调节元件来移动分离元件。这些实施例确保分离元件的精确控制和持续运动，特别是如果腔室具有弯曲形状时。

悬浮液可以通过泵送元件，例如真空泵或蠕动泵等填充到腔室中和从腔室中排出。为此，根据本发明的装置可以设置有鲁尔滑动连接器或可附连和可拆卸的任何其它连接器，其使得该装置与常规泵送系统兼容。泵送压力由沿着腔室的内表面擦拭的分离元件的运动支持，使得确保处理的样品从腔室的完全排出。此外，泵送和擦拭的组合导致有效去除气泡、细胞碎片和任何其它颗粒。

在特定的应用中，可能有必要或有利的是，在单独的容器中提供待处理的细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡，以及底物或反应物，并在即将填充腔室之前将它们混合并进行后续处理。

参照附图进一步示例性地详细描述本发明。

图1示出了根据本发明的装置的单个部件的示例性实施例，包括可旋转调节装置和弯曲腔室设计。

a)在下端点的位置处的分离元件

b)在中间位置的分离元件

图2示出了根据图1的装置的分离元件的不同位置的示意图。

a)下端点处的位置

b)上端点处的位置

c)中间位置

d)停放位置

图3示出了根据图1的装置的外侧的立体图。

图4示出了根据图3的基座构件的不同视图。

a)基座构件具有电极的内侧；

b)基部构件具有导电区域的外侧。

图5示出了根据图3和图4的装置的三个示例性实施例的细节。

a)延伸穿过孔的电极

b)附连到平坦表面的电极

c)附连到凹陷的电极

图1a和1b示出了根据本发明的装置1的单个部件的示例性实施例。装置1包括具有弯曲凹陷3的基座构件2，弯曲凹陷3设置有四个电极4、5。这些电极中的三个是分段电极4，而一个电极是反电极5。基底构件2表示装置的由彼此附接的两个部件组装而成的一个部件，其中这些部件的至少内侧是相同的。也就是说，基座构件2和具有相同内侧的第二基座构件(图3所示的基座构件30)彼此附连，使得凹陷3和第二基座构件的相应凹陷形成用于保持细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液的腔室6。在该腔室6中，可以向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡施加电场，例如用于将例如核酸或蛋白质的生物活性分子转移到细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡。为此，基座构件2的电极4、5和第二基座构件的对应电极建立电极对，其中基座构件2的分段电极4和第二基座构件的相对布置的反电极建立三个电极对而基座部件2的反电极5和第二基座部件的三个相对布置的分段电极也建立三个电极对。在这种结构中，基座部件2的反电极5和第二基座部件的反电极各是三个区段的公共电极，使得腔室6包括六个区段，其中每个区段设置有一个分段电极和一个公共反电极的区域。

两个端口7、8设置在腔室6的一端9，而两个端口10、11设置在腔室6的相反端12。上端口7、8中的一个端口可以用作填充腔室6的入口端口而端口7、8中的另一端口可以用作用于排出腔室6的出口端口。

类似地，下端口10、11中的一个端口可以用作填充腔室6的入口端口而端口10、11中的另一端口可以用作用于排出腔室6的出口端口。相应地，每端9、12设有两个端口7、8、10、11，腔室6的相应隔室可以通过所述端口7、8、10、11填充悬浮液和/或悬浮液可以通过其从该隔室中排出。该构造允许腔室6的同时填充和排出，使得用于更换悬浮液所需的时间以及因此在悬浮液的两次相继的电处理之间的时间延迟最小化。在腔室6的相反端9、12处设置端口7、8、10、11允许容易地建立推拉机制，其中悬浮液可以在腔室6的两个端部9、12之间移动，以便同时填充室6的一端9处的一个腔室，并且排出在腔室6的相反端12处另一腔室。因此，装置1不是流通装置，而是能够使腔室6通过推拉机制同时填充和排出的装置，其中液体总是在其进入腔室的同一侧离开腔室。

为了将已经通过电场处理的悬浮液与待处理的悬浮液分离，设置了分离元件13。分离元件13可以在腔室6内在两个端点14、15之间移动，并且如果腔室6处于两个端点14、15之间的位置，则将腔室6分成两个隔室，如图1b和2c所示。在图1和图2所示的示例性实施例中，分离元件13包括两个部分16、17，它们彼此间隔开并形成包括可压缩材料的内部空间18的侧面。两个间隔开的部分16、17是擦拭器状的指状物，使得分离元件13是密封构件，其如果在端点14、15之间的位置则确保腔室6的不同隔间的液密和/或气密分离(图1b和2c)。为此，分离元件13可以由柔性和/或弹性材料制成，使得还能够补偿腔室6内的压力峰值。分离元件13还可以包括用于最佳地清除腔室6的密封唇。填充内部空间18的可压缩材料可以是空气或任何其它气体，或可压缩泡沫或多孔材料，以便在腔室6中提供有效的压力补偿。因此，分离元件13还用作平衡腔室6中的压力变化的一种缓冲垫。

分离元件13联接到操作和/或控制分离元件13的调节元件19。即是说，分离元件13可以通过调节元件19在腔室6内移动。调节元件19设置在腔室6的外部，使得腔室6的每个隔室不含可能影响装置1的功能的任何干扰元件。调节元件19包括可旋转体20，其可操作地与分离元件13的隔开部分16、17联接。在该示例性实施例中，可旋转体20是转子状元件，其使分离元件13移动，从而其可沿着双箭头21执行旋转运动。该实施例确保分离元件13在弯曲腔室6内的精确控制和持续运动。可旋转体20被垫圈22包围，垫圈22将调节元件19抵靠腔室6密封，其中可旋转体20通过由弹性材料制成的辐条23连接到垫圈22。

装置1还包括密封嵌件24，其沿着腔室6的与上述垫圈22相对的外侧延伸并且将腔室6的隔室26和27彼此抵靠密封。密封嵌件24由弹性和可压缩材料制成，例如硅树脂泡沫或类似的惰性材料制成，使得其能够在腔室内进行压力补偿。

有利地，装置1包括用于将分离元件13固定在腔室6外部的装置，使得可缩放的腔室6可容易地转变成具有固定体积的静态腔室6，如图2d所示。为此，分离元件13借助于调节元件19移动到停放位置25，在该停放位置处，分离元件13被固定，以便提供用于在分批过程中处理悬浮液的腔室6的整个容积。

图2a-d示出了根据图1的装置1的分离元件(13)的不同位置。根据本发明的方法是向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液进行电处理的可缩放过程。在图2a)中，分离元件13设置在下端点15处的位置。如果分离元件13旋转到上端点14的位置(图2b)，则悬浮液的第一等分量注入下端口10、11中的一个并因此填充到腔室6中。然后通过对悬浮的细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡施加电场，在腔室6中处理第一等分量。随后，通过将分离元件13旋转回到下端点15处的位置，将处理过的第一等分量通过下端口10、11中的一个排出，同时，将悬浮液的第二等分量注入上端口7、8中的一个，然后填充到腔室6中。然后通过对悬浮的细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡施加电场，在腔室6中处理第二等分量。

随后，通过将分离元件13旋转回到上端点14处的位置，将处理过的第二等分量通过上端口7、8中的一个排出，同时，将悬浮液的第三等分量注入上端口10、11中的一个，然后填充到腔室6中。然后通过对悬浮的细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡施加电场，在腔室6中处理第三等分量。可以重复这种悬浮液的同时充填和排出的推拉机制，直到整个悬浮液被处理为止。

如果分离元件13处于端点14、15之间的位置(图2c)，则分离元件13将腔室6分隔成两个隔室26、27，其中腔室6的每个隔室26、27设计成容纳悬浮液，包括用于填充或排放室6的两个端口7、8和10、11。每个隔室26、27可以接收和容纳悬浮液的等分量，其可以通过端口7、8和10、11移进和移出腔室6。隔室26、27各还设有一个端口7、10，相应的隔室26、27可以通过一个端口7、10填充悬浮液并具有一个端口8、11，悬浮液可以通过该端口8、11排出隔室26、27。当分离元件13旋转时，腔室6的一个隔室26,27填充有样品的等分量，而样品的另一等分量从另一个隔室26、27被排出并推出。用于所进入样品的容器可以连接到上入口端口7和下入口端口10，并且上出口端口8和下出口端口11可以连接到用于处理过样品的储存器。从图2可以看出，装置1不是以流通方式工作，而是以推拉方式工作，其中注入的样品在处理之后在其被填充的同一侧上排出。腔室6具有六个电极段，其中一个总是被分离元件13覆盖，因此是不可用的。例如，腔室6可以每个循环采用1000μl。因此，在这种情况下，可以在完整的循环中处理2000μl。

在本发明的有利实施例中，分离元件被调整为使得其恰好覆盖一个或多个分段电极，使得可以在每隔一个电极段内建立相同的电参数。

装置1的静态变型不允许分离元件13旋转。相反，分离元件13固定在腔室6的外部停放位置25处，而不覆盖如图2d所示的任何电极段。对于该变型，可以使用所有六个电极段，并且因此可以处理1200μl样品。例如，样品可以在装置1的下入口端口7或上入口端口10处注入，并且可以在下出口端口11处收集。在装置1的这种状态下不可能进行重复填充。

图3示出了根据图1的装置1的外侧的立体图。装置1包括基座构件30，基座构件30的内侧(不可见)与根据图1的基座构件2的内侧相同。基座构件30表示装置1的另一部件，装置1由彼此附连的两个部件(基座构件2和30)组装而成。在其外侧，基座构件30设置有用于将管道连接到根据图1和图2的腔室6的端口7、8、10、11的各连接器31。用于待处理的悬浮液的一个或多个容器和用于处理过悬浮液的一个或多个储存器可以通过合适的管道连接到各连接器31。悬浮液可通过泵送元件(例如，真空泵或蠕动泵等)填充到腔室中和从腔室中排出，该泵送元件可连接到容器/储存器和各连接器31之间的悬浮液回路。为了使装置1与公共管道和泵送系统兼容，连接器31可以是鲁尔滑动或路厄锁定连接器。

装置1的调节元件19可以通过蜗轮、正齿轮、锥齿轮、齿轮杆、皮带传动装置、方形钢棒或类似的齿轮机构或动力传递元件(未示出)连接到例如电动机的动力单元(未示出)。

基座构件30还包括用于提供到腔室内电极的电连接的多个导电区域32。导电区域32可以包括导电聚合物，特别是掺杂有导电材料或固有导电聚合物的聚合物。导电区域32被设计成在电极和至少一个电接触点33之间提供电连接。在该实施例中，导电区域32是基座构件30中的至少部分地填充有导电材料的孔。导电区域32经由至少一个导电路径(未示出)与至少一个电接触点33电联接。电接触点可以与至少一个电触头连接，以便提供到电源的直接或间接电连接。

图4a和4b示出了根据图3的基座构件30的不同视图。基座构件30的内表面34在图4a)中示出。电极4、5附连到内表面34。这些电极4、5中的三个是分段电极4，而这些电极4、5中的一个是较大的反电极5。电极4、5附连并连接到导电区域32，其从基座构件30的内表面34延伸到外表面35。例如，电极4、5和导电区域32内的导电材料由相同的材料制成，例如导电聚合物，特别是如上所述掺杂有导电材料或固有导电聚合物的聚合物。聚合物可以模制在基座构件30的内表面34和导电区域32上，并且延伸穿过导电区域32的孔，如图5a)中详细示出的。导电区域32经由至少一个导电路径(未示出)与至少一个电接触点33电联接。电接触点33可以与至少一个电触头接触，以便提供到电源的直接或间接电连接。在本发明的有利实施例中，基座构件30是印刷电路板(PCB)。

图5a-c示出了根据图3和图4的装置的三个替代实施例的细节。如参考图3和图4所描述的，基座构件30包括导电区域32，电极4附连到导电区域32。在图5a所示的实施例中，其也在图3和图4所示的装置中实现，导电区域32包括至少部分地填充有导电材料的孔36。如果导电材料突出孔36并且在基座构件30的外表面35上形成一种隆起37，则以有利的方式增加电极4与基座构件30的连接的稳定性。在图5b)和5c)所示的实施例中，导电区域32不包括用导电材料填充的孔，但是包括导电材料的平坦表面(图5b))或凹陷(图5c))。因此，电极4可以替代地附连到基座构件30的平坦表面或凹陷。

Claims (15)

1.一种用于向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的装置(1)，包括至少一个腔室，所述至少一个腔室包含至少两个电极和在所述腔室内在两个端点之间可移动的至少一个分离元件，并且所述分离元件是密封构件，如果其位于所述端点之间的位置，则确保将所述腔室的至少一个第一隔室与所述腔室的至少一个第二隔室的液密和/或气密的隔开，其中，所述第一隔室设计成容纳所述悬浮液的等分量,并且包括至少一个端口，所述第一隔室的端口用于将所述悬浮液填充到所述第一隔室中或者从所述第一隔室排出所述悬浮液，其特征在于，所述分离元件包括柔性和/或弹性材料，且所述第二隔室设计成容纳所述悬浮液的另一等分量，并包括至少一个端口，所述第二隔室的端口用于将所述悬浮液填充到所述第二隔室中或者从所述第二隔室排出所述悬浮液。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，倒圆角的至少一个端口设置在所述腔室的一端，而至少一个另一端口设置在所述腔室的相反端。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，倒圆角的所述分离元件联接到设置在所述腔室外部的至少一个调节元件。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，倒圆角的所述分离元件包括至少两个间隔开的部分，其中所述分离元件的所述间隔开的部分之间的内部空间包括可压缩材料。

5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，倒圆角的所述腔室包括至少两个区段，其中每个区段包括至少一个电极。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，倒圆角的每个区段设置有至少一个第一电极和至少一个第二电极，其中所述第二电极是至少两个区段的公共电极。

7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，倒圆角的所述腔室包括彼此附连的两个部件的相应凹陷。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，倒圆角的每个凹陷设有至少一个电极。

9.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，倒圆角的所述腔室还包括至少一个基座构件，所述至少一个基座构件由绝缘材料制成并且包括所述电极所附连至其的至少一个表面，其中所述表面包括设计成提供所述电极和至少一个电接触点之间的电连接的至少一个导电区域。

10.如权利要求3所述的装置，其特征在于，倒圆角的至少一个垫圈设置在所述调节元件和所述腔室之间。

11.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，倒圆角的所述腔室包括至少部分地沿着所述腔室的一侧延伸的至少一个密封嵌体，其中所述密封嵌体包括可压缩材料。

12.一种向细胞、细胞衍生物、细胞器官、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的方法，包括：

a)将悬浮液的等分量填充到用于向悬浮液施加电场的装置的至少一个腔室中，所述腔室包括至少两个电极，其中设置在所述腔室内的分离元件沿第一方向移动；

b)经由所述腔室的至少两个电极向所述等分量施加电压脉冲；

c)从所述腔室排出所述等分量，并且同时将所述悬浮液的另一等分量填充到所述腔室中，其中所述分离元件沿与所述第一方向相反的第二方向移动，并且其中所述分离元件包括柔性和/或弹性材料，并且是密封构件，所述密封构件确保所述等分量彼此之间液密和/或气密的分离；

d)经由所述腔室的至少两个电极向所述另一等分量施加电压脉冲。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

e)从所述腔室排出所述另一等分量，并且同时将所述悬浮液的又一等分量填充到所述腔室中，其中所述分离元件沿与所述第二方向相反的所述第一方向移动，并且其中所述分离元件将所述等分量彼此分离；

f)经由所述腔室的至少两个电极向所述又一等分量施加电压脉冲。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，对于悬浮液的各其它等分量重复步骤c)至f)，直到处理完整个悬浮液为止。

15.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，通过旋转与所述分离元件可操作地耦合的调节元件来移动所述分离元件。

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