CN108239661A - 微流控装置、将物质导入细胞的系统及方法 - Google Patents

微流控装置、将物质导入细胞的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微流控装置、将物质导入细胞的系统及方法，其中，微流控装置包括腔道、体波产生器件和声表面波产生器件；所述腔道的内壁上设置有微结构，微结构构造成当溶液注入所述腔道时，溶液在所述微结构处形成气泡；所述体波产生器件，用于产生体波使所述气泡共振以产生流场；所述声表面波产生器件，用于产生声表面波并控制所述溶液中颗粒的位置。本发明中，通过声表面波产生器件能够精确的控制溶液中颗粒的位置，进而实现精确的控制溶液中的颗粒受到的剪切应力。

Description

微流控装置、将物质导入细胞的系统及方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体而言，涉及一种微流控装置、将物质导入细胞的系统方及法。
背景技术
随着基因治疗理论的提出和不断深入研究，使人类在彻底攻克恶性肿瘤、遗传性疾病、感染性疾病等研究上进入了一个崭新的发展阶段，基因治疗是指通过生物学、物理学、化学方法，将正常基因或者有治疗作用的基因导入人体靶细胞，纠正基因缺陷或功能上的错乱，从而达到治疗疾病的目的。如何高效、安全的将外源物质从细胞外输送至细胞内是基因治疗的关键。
目前，将物质导入细胞的方法有病毒性基因导入、注射法、基因枪法、电穿孔法和声致穿孔方法等，其中，声致穿孔是将大量细胞与气泡同时加入溶液中，并将气泡与细胞摇匀，使气泡均匀散落在细胞之间，利用超声对混合溶液进行辐照，气泡在超声的作用下将产生空化效应，产生膨胀、内爆、微声流、微射流和冲击波等物理现象，这些物理现象将会在细胞表面形成微孔，导致细胞膜通透性发生改变。
有研究表明，当在细胞溶液中加入超声造影气泡，由于气泡在超声作用下会产生径向振动，发生稳态或瞬态空化效应，可显著提高细胞膜的开孔效率，当气泡在细胞附近发生瞬态空化时，气泡非对称破碎形成的微激流、声微流以及冲击波是导致声致穿孔的重要物理机制，微激流对应的剪切应力大小直接决定细胞膜完整性及细胞活性，当气泡与细胞之间距离过大时，微射流对应的剪切力不足以破坏细胞膜结构的完整性，细胞开孔率低下，当气泡与细胞距离过小时，细胞开孔效率虽可得到显著提高，但过大的剪切应力可使贴壁细胞脱离基底，在细胞膜表面形成致死性损伤。
因此，为了使细胞的开孔率和穿孔效果较好，需要将气泡和细胞之间的距离控制在一个较佳的距离范围内，但是现有技术中用于声致穿孔的设备不能精确控制细胞与气泡之间的距离，因此使得细胞受到的剪切力不稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明实施方式的目的在于提供一种微流控装置、将物质导入细胞的系统及方法，以解决现有技术中的用于声致穿孔的设备不能精确控制细胞与气泡之间的距离，因此使得细胞受到的剪切力不稳定的问题。
第一方面，本发明实施方式提供了一种微流控装置，所述装置包括：
腔道、体波产生器件和声表面波产生器件；
所述腔道的内壁上设置有微结构，当溶液注入所述腔道时，所述溶液在所述微结构处形成气泡；
所述体波产生器件，用于产生体波使所述气泡共振以产生流场；
所述声表面波产生器件，用于产生声表面波并控制所述溶液中颗粒的位置。
在一种实施方式中，所述微结构为一个或多个；
优选地，所述微结构为所述腔道的内壁上内凹的阱或孔。
在一种实施方式中，所述声表面波产生器件控制所述颗粒排列成一条直线并控制所述颗粒在所述流场中的位置。
在一种实施方式中，所述腔道由透明材料制成，所述腔道优选硅氧烷腔道，更优选聚二甲基硅氧烷腔道；
优选地，所述体波产生器件为体波换能器；
优选地，所述声表面波产生器件为叉指换能器。
第二方面，本发明实施方式提供了一种将物质导入细胞的系统，其中，所述系统第一方面提供的微流控装置；以及，
注射装置，连接至所述微流控装置的所述腔道的入口，用于将包含细胞的溶液注入所述微流控装置的腔道内，所述溶液在所述腔道的微结构处产生气泡；
所述微流控装置，用于产生体波，使所述气泡共振，引起所述腔道中溶液的振动，在所述腔道中产生流场，所述流场中每个位置处对应不同的剪切应力，并控制所述细胞在所述流场中相对于所述微结构的位置，使所述细胞在所述流场中流动时流过预设位置，所述细胞在所述预设位置处对应的剪切应力的作用下产生可逆穿孔，所述溶液中的物质通过所述可逆穿孔进入所述细胞。
在一种实时方式中，所述系统还包括信号发生器和功率放大器；
所述信号发生器，用于产生正弦波信号，并将所述正弦波信号发送给所述功率放大器；
所述功率放大器，用于将所述正弦波信号进行放大，并将放大后的所述正弦波信号发送给所述体波换能器和所述叉指换能器。
在一种实施方式中，所述系统还包括细胞回收容器；
所述细胞回收容器连接至所述腔道的出口。
第三方面，本发明实施方式提供了一种将物资导入细胞的方法，其中，所述方法包括：
将包含细胞的溶液注入微流控装置的腔道内，所述包含细胞的溶液在所述腔道的微结构处产生气泡；
通过所述微流控装置中的体波产生器件产生体波，使所述气泡共振，引起所述腔道中溶液的振动，在所述腔道中产生第一流场，所述第一流场中每个位置处对应不同的剪切应力；
通过所述微流控装置中的声表面波产生器件控制所述细胞在所述第一流场中相对于所述微结构的位置，使所述细胞在所述第一流场中流动时流过预设位置，所述细胞在所述预设位置处对应的剪切应力的作用下产生可逆穿孔，所述溶液中的物质通过所述可逆穿孔进入所述细胞。
在一种实施方式中，所述第一流场中每个位置处对应的剪切应力通过如下方法确定：
将包含有示踪粒子的溶液注入PDMS腔道内，注入的包含有示踪粒子的溶液在所述PDMS腔道内的微结构处产生圆弧状气泡；
通过体波换能器使所述气泡共振，引起所述PDMS腔道中流体的振动，在所述PDMS腔道中产生第二流场；
根据所述第二流场中所述示踪粒子的流动状态，通过计算机确定所述第二流场中每个位置处对应的剪切应力；
将所述第二流场中每个位置处对应的剪切应力确定为所述第一流场中每个位置处对应的剪切应力。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
通过信号发生器产生正弦波信号，并将所述正弦波信号发送给功率放大器；
通过所述功率放大器将所述正弦波信号进行放大，并将放大后的所述正弦波信号发送给所述体波换能器和所述叉指换能器；
通过调节所述信号发生器产生的正弦波信号的相位，调整所述细胞在所述第一流场中相对于所述微结构的位置。
在本发明实施方式提供的微流控装置、将物质导入细胞的系统及方法中，通过声表面波产生器件能够精确的控制溶液中颗粒的位置，进而实现精确的控制溶液中的颗粒受到的剪切应力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施方式1所提供的微流控装置的结构示意图；
图2示出了本发明实施方式1所提供的微流控装置中的腔道的结构示意图；
图3示出了本发明实施方式1提供的微流控装置中叉指换能器的结构示意图；
图4示出了本发明实施方式1所提供的微流控装置的一种具体结构示意图；
图5示出了本发明实施方式2所提供的将物质导入细胞的系统的结构示意图；
图6示出了本发明实施方式2所提供的将物质导入细胞的系统的第二种结构示意图；
图7示出了本发明实施方式3所提供的将物质导入细胞的方法的流程图。
图1附图标记说明：
110，腔道；120，体波产生器件；声表面波产生器件130；
图2附图标记说明：
111，进口；112，微结构；113，出口；
图3附图标记说明：
310，压电基底；320，叉指电极；
图4附图标记说明：
410，PDMS腔道；420，体波换能器；
图5附图标记说明：
510，注射装置；520，微流控装置；
图6附图标记说明：
610，微量注射泵；650，管道；660，细胞回收容器；670，功率放大器；680，信号发生器。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
考虑到，当采用声致穿孔方法将物质导入细胞时，现有技术中用于声致穿孔的设备不能精确控制细胞与气泡之间的距离，因此使得细胞受到的剪切力不稳定。基于此，本发明实施方式提供了一种微流控装置、将物质导入细胞的系统及方法，下面通过实施方式进行描述。
实施方式1
本发明涉及一种微流控装置，包括：
腔道，其内壁上设置有微结构，该微结构构造成当溶液注入腔道时，溶液在微结构处形成气泡；以及，
体波产生器件，用于产生体波使上述气泡共振以产生流场。
在一种实施方式中，微流控装置进一步包括声表面波产生器件，用于产生声表面波并控制溶液中颗粒的位置。
本发明实施方式提供了一种微流控装置，如图1所示，该装置包括腔道110、体波产生器件120和声表面波产生器件130；
腔道110的内部上设置有微结构，当溶液注入腔道110时，溶液在微结构处形成气泡；
体波产生器件120，用于产生体波使上述气泡共振并产生流场；
声表面波产生器件130，用于产生声表面波并控制上述溶液中颗粒的位置。
根据一些实施方式，上述腔道110可以由透明材料制成，该腔道110可以是硅氧烷腔道，还可以是PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)腔道。体波产生器件120可以是体波换能器。声表面波产生器件130可以是叉指换能器。
根据一些实施方式，上述腔道110中的微结构为一个或多个。根据一些实施方式，所述微结构为腔道110的内壁上内凹的阱或孔。
如图2所示，画出了其中一种可能的腔道110的结构示意图。当溶液通过腔道110的进口111注入腔道后，溶液不会流到腔道110的微结构112内，而是在微结构112处形成一个气泡，且形成的气泡为圆弧状气泡。113为腔道110的出口，溶液中的颗粒或者溶液从出口113流出腔道110。
其中，上述图2只是画出了腔道110内包括5个微结构112的情况，但本发明的实施方式并不限于此。微结构112的具体个数可以根据具体应用场景进行设置。
上述体波产生器件120在工作时，向外发出体波，且发出的体波的频率为微结构处产生的气泡的共振频率，因此，产生的体波会引起气泡的共振，气泡共振带动腔道110中溶液的流动，从而在腔道110中产生流场。
上述共振频率能够根据圆弧状气泡的圆弧所在圆的半径确定，具体包括：
根据圆弧状气泡的圆弧所在圆的半径，通过如下公式确定上述共振频率；
其中，在公式中，f为气泡的共振频率，σ为流场中流体的表面张力，p为流场中的流体压力，κ为气泡内部气体的多方指数，ρ为流场中流体的密度，a为气泡所在圆的半径。
上述声表面波产生器件130控制腔道内溶液中的颗粒排列成一条直线并控制颗粒在流场中的位置。
其中，上述声表面波产生器件130控制颗粒在流场中相对于微结构的位置，当腔道水平放置时，上述声表面波产生器件130可以控制颗粒在流场中的竖直方向上的位置。
其中，在本发明实施方式中，当腔道水平放置时，可以通过调节声表面波产生器件130的输入信号的相位，进而调节颗粒在流场中相对于微结构的位置，即在流场中竖直方向上的位置，具体包括：
当两个声表面波产生器件130同时工作时，会在腔道110内形成一个一维驻波场，并且，在声表面波产生器件130产生的超声辐射力的作用下，腔道110内的颗粒会排列在驻波波节的位置，通过调整其中一个声表面波产生器件130输入信号的频率，使得该声表面波产生器件130产生的声表面波会上移或下移，进而导致与另一声表面波产生器件130产生的声表面波叠加出来的驻波节点上移或下移。由于颗粒被锁定在波节的位置，因此，腔道110内的颗粒随着波节的上下移动而整体上下移动，这样，可以调节颗粒在腔道内流场中竖直方向上的位置。
而颗粒在竖直方向上移动的距离和声表面波产生器件130输入信号的相位满足如下关系：
其中，在上述公式中，Δx为颗粒移动的位移，λ为声表面波产生器件130产生的声表面波的波长，为声表面波产生器件130相对相位的改变量，n为声表面波产生器件130输入信号的相位由0°调整到360°的重复次数，其中，n＝1,2,3…
当声表面波产生器件130输入信号的相位固定时，颗粒在流场竖直方向上的位置就不再变化，因此，可以精确控制颗粒在流场中竖直方向上的位置。
其中，上述声表面波产生器件130可以包括一对叉指换能器，即在压电基底上镀上一对叉指电极，结构示意图如图3所示，声表面波产生器件130的其中一种可能的结构示意图如图3所示。
如图3所示，声表面波产生器件130包括压电基底310和一对叉指电极320，叉指换能器是通过在压电基底310上镀入一对叉指电极320形成的，为了获得较大的机电耦合系数，本发明实施方式中的叉指换能器可以选用128°YX双面抛光的铌酸锂作为压电基底。
而叉指换能器则是包括压电基底和一个叉指电极，即通过在压电基底上镀入一个叉指电极形成。
可以通过涂胶、光刻、镀膜、剥离等工艺流程制作叉指换能器。
首先对压电基底进行涂胶，在完全清洗干净的压电基底材料的表面，将正面刻胶AZ4620以5000rpm旋涂30s,将芯片放置在120°加热板上烘烤3min，利用台阶仪对光刻胶的厚度进行测试，测试结果为光刻胶的厚度大约为5μm；
之后，对涂胶后的压电基底进行曝光和显影，将制作好的菲林片覆盖在涂胶后的压电基底上面进行曝光，有光透过的地方会固化，在采用AZ400进行显影的时候上述固化的部分不会被溶解，非固化部分会被溶解，显影之后放在150℃的加热板上烘烤10min；
对烘烤之后的压电基底进行磁控溅射，使其生长厚度约200nm的金属层；
将上述生长有金属层的铝膜的基底放在丙酮溶液中，利用超声清洗机的超声波震动剥离光刻胶，得到叉指换能器。
本发明实施方式中的腔道110可以是PDMS腔道，而PDMS腔道是通过预处理、涂胶和前烘、曝光和显影、浇筑PDMS、剥离PDMS等工艺流程制作的。
上述制作过程具体包括：
首先预处理，通过酸洗、醇洗和水洗等方法出去硅基片表面残留杂质，比如说，灰尘、有机吸附物等，将清洗后的硅基片置于洁净处晾干；
利用涂胶机旋涂SU-8(50)负光刻胶，以3000rpm旋涂30s，SU-8(50)的厚度大约为50μm，涂胶完后，将硅片水平放置在90℃加热板1h，让光刻胶中的溶剂挥发，以增强光刻胶与硅片之间的粘附力；
将制作好的菲林片放置在上述涂胶后的硅片上，通过曝光机对光刻胶进行曝光，曝光剂量为600CJ/cm2，持续时间30s，用显影液浸泡曝光过的硅片，未曝光区域光刻胶被溶解，曝光区域光刻胶继续保留，显影之后放在150℃的加热板上烘烤10min；
将PDMS的A胶和B胶按质量比10:1进行配比，混合均匀，倒入硅片所在的培养皿中，将培养皿抽真空，除去PDMS中的气泡，最后将培养皿放在80℃的烘箱内30min，使PDMS固化；
切除含有腔道和微结构的PDMS，并使其从硅片上完全剥离，最后利用打孔器对微腔道打孔，制作进出口。
将已经制作好的叉指换能器和PDMS腔道进行等离子处理，等离子处理的功率为150W，持续时间70S，然后将PDMS腔道朝下黏贴在叉指换能器的两个叉指电极之间，80℃中烘烤20min。
如图4所示，图4示出了本发明实施方式提供的微流控装置的一种可能的具体结构示意图，其中，包括PDMS腔道410、体波换能器420、叉指换能器，叉指换能器上有两个叉指电极320，其中，PDMS腔道410和体波换能器420、叉指换能器可以集成在同一个芯片上。
溶液注入PDMS腔道410内，当溶液注入PDMS腔道410后，在PDMS腔道410的微结构处产生圆弧状气泡，体波换能器420在工作时向外发射体波，发射的体波的频率和PDMS腔道410内的气泡的共振频率一致，因此，体波换能器420发生的体波引起PDMS腔道410内气泡的振动，气泡的振动带动PDMS腔道410中溶液的振动，产生流场。
另外，PDMS腔道410位于叉指换能器上的两个叉指电极320的中间，叉指换能器在工作时，两个叉指电极320均向外发射声表面波信号，发射的声表面波控制颗粒在流场中相对于微结构的位置。
本发明实施方式提供了一种微流控装置，通过声表面波产生器件能够精确的控制溶液中颗粒的位置，进而实现精确的控制溶液中的颗粒受到的剪切应力。
实施方式2
本发明实施方式提供了一种将物质导入细胞的系统，如图5所示，该系统包括注射装置510和上述实施方式1提供的微流控装置520；
上述注射装置510，用于将包含细胞的溶液注入微流控装置520的腔道内，注入的溶液在腔道的微结构处产生气泡；
上述微流控装置520，用于产生体波，使上述气泡共振，引起腔道中溶液的振动，在腔道中产生流场，流场中每个位置处对应不同的剪切应力，并控制细胞在流场中相对于微结构的位置，使细胞在流场中流动时流过预设位置，细胞在预设位置处对应的剪切应力的作用下产生可逆穿孔，溶液中的物质通过可逆穿孔进入所述细胞。
根据一些实施方式，上述物质可以是基因片段，也可以是药物分子等等。
上述注射装置510通过管道和微流控装置520的腔道连接，上述注射装置510可以是微量注射泵。
根据一些实施方式，上述系统还包括信号发生器和功率放大器；
上述信号发生器，用于产生正弦波信号，并将正弦波信号发送给功率放大器；
上述功率放大器，用于将正弦波信号进行放大，并将放大后的正弦波信号发送给体波换能器和叉指换能器。
本发明实施方式中的系统可以包括一个信号发生器，也可以包括两个信号发生器或者多个，本发明实施方式并不对信号发生器的个数进行限定，只要能够得到足够的信号个数即可。
根据一些实施方式，上述系统还包括细胞回收容器；
上述细胞回收容器通过管道和微流控装置520中的腔道连接，用于盛装已经导入物质的细胞。
如图6所示，画出了一种可能的将物质导入细胞的系统的具体结构图，包括：包括：微量注射泵610，PDMS腔道410，体波换能器420，声表面波产生器件，声表面波产生器件上有一对叉指电极320，管道650，细胞回收容器660，2个功率放大器670，信号发生器680。
上述图6中只是画出了包括一个信号发生器680的情形，上述信号发生器还可以是两个或者多个，信号发生器680的具体个数可以根据具体应用场景进行设置，上述图6并没有限定信号发生器680的具体个数。
在图6中，微量注射泵610通过管道650和PDMS腔道410连接，通过管道650将包含有细胞的溶液注入PDMS腔道410内，当溶液注入PDMS腔道410后，在PDMS腔道410的微结构处产生圆弧状气泡，体波换能器420和功率放大器670连接，功率放大器670和信号发生器680连接，信号发生器680输出正弦波信号，并将输出的正弦波信号发送给功率放大器670，由功率放大器670对该信号进行放大，并将放大后的信号发送给体波换能器420，以驱使体波换能器420工作，体波换能器420向外发射体波，发生的体波的频率和PDMS腔道410内的气泡的共振频率一致，因此，体波换能器420发生的体波引起PDMS腔道410内气泡的振动，气泡的振动带动PDMS腔道410中流体的振动，产生流场。
另外，PDMS腔道410位于两个叉指电极320的中间，两个叉指电极320均与功率放大器670连接，功率放大器670和信号发生器680连接，信号发生器680输出正弦波信号，并将输出的正弦波信号发送给功率放大器670，由功率放大器670将该信号进行放大，并将放大后的信号发送给叉指电极320，以驱动叉指电极320的工作。叉指电极320在工作时，向外发射声表面波信号，发射的声表面波控制细胞在流场中相对于微结构的位置，使得细胞在水平方向流动时，每个细胞都能够经过预设位置，当细胞流过预设位置时在预设位置处的剪切应力的作用下产生可逆穿孔，溶液中的物质通过可逆穿孔进入细胞。
本发明实施方式提供的将物质导入细胞的系统，其中的微流控装置能够精确的控制细胞在流场中的位置，使得每个细胞在流场中流动时均经过预设位置，进而精确的控制细胞受到的剪切应力。
实施方式3
本发明实施方式提供了一种将物质导入细胞的方法，该方法应用上述实施方式2中的将物质导入细胞的系统，该方法通过微流控装置中的体波产生器件可以精确控制细胞在流场中相对于微结构的位置，使得每个细胞在流场中流动时均经过预设位置，进而精确的控制细胞受到的剪切应力。
其中，本发明实施方式中导入细胞的物质可以是基因片段、药物分子等，用户可以根据实际需要将需要导入细胞的物质放入溶液中，再采用本发明实施方式提供的方法将物质导入细胞。
采用本发明实施方式提供的方法将物质导入细胞，如图7所示，包括步骤S710-S730，具体如下。
S710，将包含细胞的溶液注入微流控装置的腔道内，包含细胞的溶液在腔道的微结构处产生气泡。
根据一些实施方式，上述腔道包括至少一个微结构，溶液在每个微结构处产生一个圆弧状气泡。
上述通过注射装置将包含细胞的溶液注入微流控装置的腔道内，该注射装置可以是微量注射泵。
在一些具体实施方式中，可以将包含细胞的溶液连续注入到微流控装置的腔道内。
S720，通过微流控装置中的体波产生器件产生体波，使上述气泡共振，引起腔道中流体的振动，在腔道内产生第一流场，第一流场中每个位置处对应不同的剪切应力。
在第一流场中每个位置处对应不同的剪切应力，其中，每个位置处的剪切应力可以通过如下方式确定。
在采用本发明实施方式提供的方法将物质导入细胞之前，即将包含有细胞的溶液注入腔道之前，先确定出溶液在腔道中产生的第一流场中每个位置处对应的剪切应力。
在本发明实施方式中，可以通过在流场中加入示踪粒子，通过示踪粒子在流场中的流动，确定出流场中每个位置对应的剪切应力。
具体包括：将包含有示踪粒子的溶液注入腔道内，注入的包含有示踪粒子的溶液在腔道内的微结构处产生圆弧状气泡；通过体波产生器件使上述气泡共振，引起腔道中流体的振动，在腔道中产生第二流场；根据第二流场中示踪粒子的流动状态，通过计算机确定第二流场中每个位置对应的剪切应力；将第二流场中每个位置处对应的剪切应力确定为第一流场中每个位置处对应的剪切应力。
上述包含有示踪粒子的溶液在腔道内产生的第二流场和包含有细胞的溶液在腔道内产生的第一流场为相同的流场，都是通过相同的体波产生器件产生的体波引起的，因此，可以将第二流场中每个位置处对应的剪切应力确定为第一流场中每个位置处对应的剪切应力。
根据第二流场中示踪粒子的流动状态，通过计算机确定第二流场中每个位置处对应的剪切应力，包括：
通过高速相机连续拍摄第二流场中示踪粒子的流动状态，得到示踪粒子的状态图像；根据上述状态图像，通过计算机确定第二流场中每个位置处的示踪粒子的流动速度；根据每个位置处的示踪粒子的流动速度，通过计算机确定该位置对应的剪切应力。
在本发明实施方式中，通过高速相机连续拍摄多张第二流场中示踪粒子的流动状态图像，从上述多帧状态图像中，取出任意两帧状态图像，将两帧状态图像按照相同的方式进行分割，分割成相同的多个小窗口，对前后两帧图像相对应的窗口进行互相关计算，具体可以通过如下公式计算两帧图像对应窗口的互相关的值；
其中，在上述公式中，R(m，n)为前后两帧图像对应的窗口上(m，n)位置处的互相关的值，M*N为上述窗口的大小，其中，M和N可以用像素点表示，m和n也可以用像素表示，f(i，j)为前一帧图像上(i,j)位置处的像素值,g(i+m,j+m)为后一帧图像在(i+m,j+n)位置处的像素值，μf为前一帧图像上窗口内所有像素点对应的f(i，j)像素的均值，μg为后一帧图像对应窗口上所有像素点对应的g(i+m,j+m)像素的均值，其中，对于一个要计算的R(m，n)，上述m和n的值是固定的。
将计算出的两帧图像对应窗口的互相关的值确定为该窗口移动的位移，逐渐降低分割的小窗口的大小，提高计算的空间分辨率，通过上述方法计算出了第二流场中每个位置的位移，将上述位移除以前后两帧图像之间的时间间隔，计算出每个位置处示踪粒子的流动速度。
当确定了第二流场中每个位置处的示踪粒子的流动速度后，根据每个位置处示踪粒子的流动速度，通过如下公式确定每个位置处对应的剪切应力；
在上述公式中，ρ为第二流场中流体的密度，μ为第二流场中流体的粘度，Vx为第二流场中流体在水平方向的速度，Vy为流场中流体的竖直方向的速度，WSS为上述位置处对应的剪切应力。
在第二流场中在某个位置处的示踪粒子的速度就是该位置处流体的速度，因此，通过各个位置处示踪粒子的速度就可以知道各个位置处流场的速度。
在本发明实施方式中，通过流场中某个位置和其周边处流体的流动速度，确定出该位置对应的剪切应力，比如说，通过流场中A位置和其周边处流体的流动速度，确定出A位置对应的剪切应力。
S730，通过微流控装置中的声表面波产生器件控制溶液中的细胞在第一流场中相对于微结构的位置，使细胞在第一流场中流动时流过预设位置，细胞在预设位置处对应的剪切应力的作用下产生可逆穿孔，溶液中的物质通过可逆穿孔进入细胞。
上述声表面波产生器件在工作时会产生声表面波信号，声表面波信号控制腔道内的细胞排列成一条直线，并且可以控制细胞在第一流场中相对于微结构的位置，使腔道内在微结构处的气泡与细胞之间的距离固定，这样，细胞在第一流场中的水平方向上移动时，每个细胞都会流过预设位置，在预设位置处受到剪切应力，产生可逆开孔，使得溶液中的物质通过可逆穿孔进入细胞。
为了让腔道中的细胞只排列成一排，可以通过设置腔道的宽度来实现，因此，在本发明实施方式中，腔道的宽度大于细胞的宽度且小于声表面波产生器件产生的声表面波波长的一半，这样，在腔道内只能允许一排细胞通过。
上述预设位置可以通过如下方式进行调节确定：
在本发明实施方式中，通过信号发生器产生正弦波信号，并将正弦波信号发送给功率放大器；通过功率放大器将正弦波信号进行放大，并将放大后的正弦波信号发送给体波换能器和叉指换能器；通过调节所述信号发生器产生的正弦波信号的相位，调整所述细胞在所述第一流场中相对于微结构的位置。
其中，可以通过一个信号发生器产生三个正弦波信号，一个正弦波信号经过第一功率放大器放大后，发送给体波产生器件，另外两个正弦波信号经过第二功率放大器放大后，发送给声表面波产生器件中的一对叉指电极。
或者，采用三个信号发生器，一个信号发生器用于产生体波产生器件所需的正弦波信号，另外两个信号发生器用于产生声表面波产生器件所需的正弦波信号。
本发明实施方式中，并不对信号发生器的具体个数进行设置，在具体应用场景中，用于可以根据实际应用进行选择。
在本发明实施方式中，用于可以通过调节信号发生器产生的正弦波信号的相位，调整细胞在第一流场中相对于微结构的位置。
上述声表面波产生器件为叉指换能器。
在本发明实施方式中，将腔道置于叉指换能器的两个叉指电极之间，这样，腔道可以同时接收到两个叉指电极发射的声表面波信号。
用户通过调节信号发生器调整细胞在第一流场中的位置的具体过程包括：当叉指换能器在工作时，会在腔道内形成一个一维驻波场，并且，在叉指换能器产生的超声辐射力的作用下，腔道内的细胞会排列在驻波波节的位置，通过调整其中一个声表面波产生器件输入信号的频率，使得该声表面波产生器件产生的声表面波会上移或下移，进而导致与另一声表面波产生器件产生的声表面波叠加出来的驻波节点上移或下移。由于细胞被锁定在波节的位置，因此，腔道内的细胞随着波节的上下移动而整体上下移动，这样，可以调节细胞在腔道内第一流场中相对于微结构上的位置。
而细胞移动的距离和信号发生器输出的正弦波信号的相位满足如下关系：
在上述公式中，Δx为细胞移动的位移，λ为叉指换能器产生的声表面波的波长，为叉指换能器相对相位的该变量，n为信号发生器输出的正弦波信号的相位由0°调整到360°的重复次数，其中，n＝1,2,3…
当信号发生器输出信号的相位固定时，细胞在第一流场相对于微结构的位置就不再变化。
在调节的过程中，为了使细胞在第一流场中流动时流过预设位置，在调节信号发生器输出的正弦波信号的相位的过程中，可以通过扫描电镜观察细胞的活力和穿孔程度。
为了能够观察细胞的活力和穿孔程度，可以在上述包含细胞的溶液中加入FDA荧光探针和PI荧光探针。其中，在采用本发明实施方式提供的方法将物质导入细胞时，可以在刚开始进行的时候在溶液中加入FDA荧光探针和PI荧光探针对信号发生器输出的正弦波信号的相位进行调节，当调节完成后，则没必要再在溶液中加入FDA荧光探针和PI荧光探针，当然，用户在将物质导入细胞的过程中，可以每间隔一段时间在溶液中加入FDA荧光探针和PI荧光探针，以观察当前细胞的活力和穿孔程度。
上述FDA是一种疏水性复合物，它可以穿透完整的细胞膜进入细胞，通过细胞内酯酶催化水解二乙酸酯基团产生具有高强度的荧光产物，若细胞膜完整，FDA荧光分子将在细胞内积累，发出绿色荧光，因此，FDA可以作为细胞活力的标签。
当细胞在剪切应力的作用下产生可逆穿孔后，PI会透过细胞膜表面的穿孔进入细胞核，与DNA结合产生红色荧光，红色荧光的强度可以直接反应细胞穿孔程度，因此，可以通过对细胞标记上述两种荧光探针，检测细胞的活性和穿孔程度。
因此，在调节信号发生器输出的正弦波信号的相位的过程中，通过扫描电镜观察细胞内荧光的强度，根据荧光的强度确定细胞在第一流场中相对于微结构各个位置处细胞的活力和开孔程度，找到细胞的活力和开孔程度都最佳时，细胞在第一流场中的相对于微结构的位置，这时，不再调节信号发生器输出信号的相位，信号发生器将当前相位的正弦波信号发送给叉指换能器，使得细胞在第一流场中相对于的位置不再发生变化，这时，细胞在第一流场中流动时每个细胞都流过预设位置，在预设位置受到的剪切应力为最佳剪切应力，产生可逆穿孔，溶液中的物质通过可逆穿孔进入细胞。
当溶液中的物质通过可逆穿孔进入细胞后，完成了将物质导入细胞这一过程，将已经导入进物质的细胞通过管道输送至细胞回收容器。
本发明实施方式提供的将物质导入细胞的方法，能够精确的控制细胞在流场中相对于微结构的位置，使得每个细胞在流场中流动时均经过预设位置，进而精确的控制细胞受到的剪切应力。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施方式，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微流控装置，其特征在于，所述微流控装置包括：腔道、体波产生器件和声表面波产生器件；
所述腔道的内壁上设置有微结构，所述微结构构造成当溶液注入所述腔道时，所述溶液在所述微结构处形成气泡；
所述体波产生器件，用于产生体波使所述气泡共振以产生流场；
所述声表面波产生器件，用于产生声表面波并控制所述溶液中颗粒的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微结构为一个或多个；
优选地，所述微结构为所述腔道的内壁上内凹的阱或孔。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声表面波产生器件控制所述颗粒排列成一条直线并控制所述颗粒在所述流场中的位置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腔道由透明材料制成，所述腔道优选硅氧烷腔道，更优选聚二甲基硅氧烷腔道；
优选地，所述体波产生器件为体波换能器；
优选地，所述声表面波产生器件为叉指换能器。
5.一种将物质导入细胞的系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1-4任意一项所述的微流控装置；以及，
注射装置，连接至所述微流控装置的所述腔道的入口，用于将包含细胞的溶液注入所述微流控装置的腔道内，所述溶液在所述腔道的微结构处产生气泡；
所述微流控装置，用于产生体波，使所述气泡共振，引起所述腔道中溶液的振动，在所述腔道中产生流场，所述流场中每个位置处对应不同的剪切应力，并控制所述细胞在所述流场中相对于所述微结构的位置，使所述细胞在所述流场中流动时流过预设位置，所述细胞在所述预设位置处对应的剪切应力的作用下产生可逆穿孔，所述溶液中的物质通过所述可逆穿孔进入所述细胞。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括信号发生器和功率放大器；
所述信号发生器，用于产生正弦波信号，并将所述正弦波信号发送给所述功率放大器；
所述功率放大器，用于将所述正弦波信号进行放大，并将放大后的所述正弦波信号发送给所述微流控装置。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括细胞回收容器；
所述细胞回收容器连接至所述腔道的出口。
8.一种将物质导入细胞的方法，应用如权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于，所述方法包括：
将包含细胞的溶液注入微流控装置的腔道内，所述包含细胞的溶液在所述腔道的微结构处产生气泡；
通过所述微流控装置中的体波产生器件产生体波，使所述气泡共振，引起所述腔道中溶液的振动，在所述腔道中产生第一流场，所述第一流场中每个位置处对应不同的剪切应力；
通过所述微流控装置中的声表面波产生器件控制所述细胞在所述第一流场中相对于所述微结构的位置，使所述细胞在所述第一流场中流动时流过预设位置，所述细胞在所述预设位置处对应的剪切应力的作用下产生可逆穿孔，所述溶液中的物质通过所述可逆穿孔进入所述细胞。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一流场中每个位置处对应的剪切应力通过如下方法确定：
将包含有示踪粒子的溶液注入腔道内，注入的包含有示踪粒子的溶液在所述腔道内的微结构处产生圆弧状气泡；
通过体波换能器使所述气泡共振，引起所述腔道中流体的振动，在所述腔道中产生第二流场；
根据所述第二流场中所述示踪粒子的流动状态，通过计算机确定所述第二流场中每个位置处对应的剪切应力；
将所述第二流场中每个位置处对应的剪切应力确定为所述第一流场中每个位置处对应的剪切应力。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过信号发生器产生正弦波信号，并将所述正弦波信号发送给功率放大器；
通过所述功率放大器将所述正弦波信号进行放大，并将放大后的所述正弦波信号发送给所述微流控装置；
通过调节所述信号发生器产生的正弦波信号的相位，调整所述细胞在所述第一流场中相对于所述微结构的位置。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110170341A (zh) * 2018-11-23 2019-08-27 复旦大学 利用声表面波技术实现粒子高通量分选的数字微流控器件
CN110411925A (zh) * 2019-07-26 2019-11-05 中节能天融科技有限公司 一种基于声表面波技术的超细颗粒物测量系统及方法
WO2020019224A1 (zh) * 2018-07-26 2020-01-30 深圳先进技术研究院 一种基因转染系统及方法
CN110760534A (zh) * 2018-07-26 2020-02-07 深圳先进技术研究院 一种基因转染系统及方法
CN110988048A (zh) * 2019-11-26 2020-04-10 江苏大学 一种基于粘附强度的细胞活性评估装置及方法
WO2020124393A1 (zh) * 2018-12-18 2020-06-25 深圳先进技术研究院 基于微流控的微泡发生芯片及其制备方法和应用
CN111346292A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 深圳先进技术研究院 微流体系统及其操作方法
CN111570208A (zh) * 2020-05-11 2020-08-25 浙江大学 表面波时频调控的局域化异质形复合材料制备装置及方法
CN112973986A (zh) * 2019-12-14 2021-06-18 深圳先进技术研究院 一种离心装置
CN113680405A (zh) * 2021-08-26 2021-11-23 哈尔滨工业大学 一种声表面波驱动的微液滴移动速度与方向控制方法
CN114308151A (zh) * 2021-12-09 2022-04-12 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用
WO2023019431A1 (zh) * 2021-08-17 2023-02-23 深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司 一种刺激细胞外泌体分泌的设备、方法及得到的外泌体和其应用
WO2023102818A1 (zh) * 2021-12-09 2023-06-15 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103981090A (zh) * 2014-05-09 2014-08-13 深圳先进技术研究院 基因导入芯片及基因导入方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000050642A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-31 Caliper Technologies Corp. Sequencing by incorporation
EP2809428A4 (en) * 2012-01-31 2015-11-04 Penn State Res Found MICROFLUIDIC HANDLING AND PARTICLE SORTING USING ACOUSTIC WAVE OF STATIONARY AND SYNCHRONIZABLE SURFACE
US9725709B2 (en) 2013-03-12 2017-08-08 OpenCell Technologies, Inc. Intracellular delivery and transfection methods and devices
CN104195028B (zh) 2014-08-05 2017-07-25 深圳先进技术研究院 用于对特异性细胞进行筛选的微流控芯片及细胞筛选方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103981090A (zh) * 2014-05-09 2014-08-13 深圳先进技术研究院 基因导入芯片及基因导入方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110760534B (zh) * 2018-07-26 2021-04-09 深圳先进技术研究院 一种基因转染系统及方法
WO2020019224A1 (zh) * 2018-07-26 2020-01-30 深圳先进技术研究院 一种基因转染系统及方法
CN110760534A (zh) * 2018-07-26 2020-02-07 深圳先进技术研究院 一种基因转染系统及方法
CN110170341A (zh) * 2018-11-23 2019-08-27 复旦大学 利用声表面波技术实现粒子高通量分选的数字微流控器件
CN110170341B (zh) * 2018-11-23 2020-05-12 复旦大学 利用声表面波技术实现粒子高通量分选的数字微流控器件
WO2020124393A1 (zh) * 2018-12-18 2020-06-25 深圳先进技术研究院 基于微流控的微泡发生芯片及其制备方法和应用
CN111346292A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 深圳先进技术研究院 微流体系统及其操作方法
CN111346292B (zh) * 2018-12-21 2022-02-22 深圳先进技术研究院 微流体系统及其操作方法
CN110411925A (zh) * 2019-07-26 2019-11-05 中节能天融科技有限公司 一种基于声表面波技术的超细颗粒物测量系统及方法
CN110988048A (zh) * 2019-11-26 2020-04-10 江苏大学 一种基于粘附强度的细胞活性评估装置及方法
CN112973986A (zh) * 2019-12-14 2021-06-18 深圳先进技术研究院 一种离心装置
CN111570208A (zh) * 2020-05-11 2020-08-25 浙江大学 表面波时频调控的局域化异质形复合材料制备装置及方法
WO2023019431A1 (zh) * 2021-08-17 2023-02-23 深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司 一种刺激细胞外泌体分泌的设备、方法及得到的外泌体和其应用
CN113680405A (zh) * 2021-08-26 2021-11-23 哈尔滨工业大学 一种声表面波驱动的微液滴移动速度与方向控制方法
CN114308151A (zh) * 2021-12-09 2022-04-12 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用
WO2023102818A1 (zh) * 2021-12-09 2023-06-15 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用

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