CN116904313A - 一种基于纳米管道电转染装置及其制备方法 - Google Patents

一种基于纳米管道电转染装置及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及细胞转染领域，特别涉及一种基于纳米管道电转染装置及其制备方法。基于纳米管道电转染装置包括纳米管道薄膜、微流沟道和细胞培养池，细胞培养池设置于纳米管道薄膜的上方，微流沟道设置于纳米管道薄膜的下方；电转染装置还包括第一电极、第二电极和电源装置，第一电极设置于纳米管道薄膜一面的上方并通过导电的细胞培养液与第二电极导通；第一电极、电源装置和第二电极依次连接构成电转染回路以提供电场击穿黏附于纳米管道薄膜的细胞的细胞膜，并通过电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内。纳米管道薄膜上的纳米管道能够将电场局域化在细胞膜上，细胞能够经受均匀电穿孔，有效降低高电压电穿孔对细胞所产生损坏。

Description

一种基于纳米管道电转染装置及其制备方法
技术领域
本申请涉及细胞转染领域，特别涉及一种基于纳米管道电转染装置及其制备方法。
背景技术
常见的细胞转染方法包括生物化学载体转染法和物理转染法，生物化学载体转染法包括病毒载体、穿膜肽和脂质体等，物理转染法包括电穿孔和微注射等。
相关技术中，生物化学载体转染法中大部分的化学转染试剂都是通过细胞内吞进入内含体，然后再通过内含体逃逸后释放所需递送的物质。但内含体逃逸过程效率低，所需时间长以及过程不可控，容易导致装载的核酸分子在内含体里大部分被降解掉。另外，该方法常用阳离子聚合物或脂质体作为转染载体，但这些化学物质会在细胞转染过程中激活某些类型的细胞，影响该细胞后续功能地发挥，例如原代树突状细胞。物理转染法中常用的传统电穿孔转染法都是基于高电压产生电场使得细胞膜瞬间产生可逆的破裂，需要将细胞分散到电转染溶液中，然后将细胞置于两个平行的电极中，对电极板中间分布的细胞均施加较高的电压实现细胞膜电穿孔，无法局域化处理细胞，并且高压电场容易对细胞产生毒性，从而破坏细胞。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请实施例提供了一种基于纳米管道电转染装置及其制备方法，有利于解决高电压对细胞膜电穿孔导致细胞不可逆破坏以及无法电场局域化在细胞膜上的问题，本申请通过构建纳米管道电转染装置包括纳米管道薄膜和细胞培养池，其中纳米管道能够将电场局域化在细胞膜上很小的面积内，降低高电压对细胞所产生损坏。电转染回路所产生的电场可逆地击穿黏附于纳米管道薄膜上的细胞的细胞膜，并通过电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于纳米管道电转染装置，其特征在于，包括纳米管道薄膜和细胞培养池，所述细胞培养池设置于所述纳米管道薄膜的上方，所述电转染装置还包括第一电极、第二电极和电源装置，所述微流沟道设置于所述纳米管道薄膜的下方，用于为溶有递送物质的溶液提供流通通道；所述电转染装置还包括第一电极、第二电极和电源装置，所述第一电极设置于所述纳米管道薄膜一面的上方并通过导电的细胞培养液与所述第二电极导通；所述第一电极、所述电源装置和所述第二电极依次连接构成电转染回路以提供电场击穿黏附于所述纳米管道薄膜的细胞的细胞膜，并通过所述电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内。
本申请上述第一方面的技术方案至少具有如下的优点或有益效果之一：通过设置纳米管道电转染装置包括纳米管道薄膜和细胞培养池，第一电极、第二电极和电源装置构成电转染回路以提供电场击穿黏附于纳米管道薄膜的细胞的细胞膜。纳米管道均匀地垂直分布在纳米管道薄膜上，能够将电场局域化在细胞膜上很小的面积内，使得细胞能够经受均匀电穿孔，有效降低高电压电穿孔对细胞产生的毒性，从而降低高电压对细胞所产生损坏。电转染回路所产生的电场可逆地击穿黏附于纳米管道薄膜上的细胞的细胞膜，并通过电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内，实现高效、安全且均匀的细胞内递送。
进一步，还包括微流沟道，所述微流沟道设置于所述纳米管道薄膜的下方，为溶有递送物质的溶液提供流通通道。
进一步，所述微流沟道的两端分别设置有第一开孔和第二开孔，所述细胞培养池两侧对称分布有第三开孔和第四开孔，所述第一开孔和所述第三开孔在垂直方向上连通用以加载溶液，所述第二开孔和所述第四开孔在垂直方向上连通用以吸出溶液。
进一步，所述纳米管道薄膜由柔性的透明或半透明材质的薄膜构成，所述薄膜上均匀分布着直径为100nm至500nm的管道，所述薄膜的厚度为5μm至30μm。
进一步，所述柔性的透明或半透明材质包括聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
进一步，所述第一电极为金属电极，所述金属电极为铂电极，所述金属电极的一端为扁平的圆柱形，所述金属电极用于插入所述细胞培养池内并浸润到细胞培养液中。
进一步，所述第二电极为以透明玻璃为基底均匀涂覆有透明的导电涂层。
进一步，所述电源装置包括电脉冲信号发生器和电压放大器，所述脉冲信号发生器用于细胞电转染时提供脉冲信号对细胞进行电刺激，所述脉冲信号的电压为第一电压、脉宽为第一脉宽、频率为第一脉冲频率；所述电压放大器用于放大所述第一电压以获得高幅度电压值。
第二方面，本申请实施例提供了一种基于纳米管道电转染装置的制备方法，包括：
将聚二甲基硅氧烷单体和固化剂以第一预设比例均匀混合，得到液态高分子混合液；
将所述液态高分子混合液倒入第一预设金属模具中以第一预设温度持续固化第二预设时间进行倒模，得到微流沟道；
将所述液态高分子混合液倒入第二预设金属模具中以第二预设温度持续固化第三预设时间进行倒模，得到细胞培养池；
将导电性良好的金属电极作为第一电极；
以透明玻璃为基底均匀涂覆透明的导电涂层，得到第二电极；
利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将微流沟道固定在第二电极的上方，并在第四预设温度下固化第四预设时间；
将纳米管道薄膜粘于所述微流沟道的上方，并利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将细胞培养池固定于所述微流沟道的上方；
将所述第一电极的一端和所述纳米管道薄膜连接以插入所述细胞培养池内并浸润到细胞培养液中，另一端通过电源装置和所述第二电极连接以构成纳米管道电转染装置。
本申请上述第二方面的技术方案至少具有如下的优点或有益效果之一：通过将纳米管道薄膜粘于微流沟道的上方，并利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将细胞培养池固定于微流沟道的上方，第一电极、第二电极和电源装置连接以形成电转染回路。纳米管道均匀地分布纳米管道薄膜上，能够将电场局域化在细胞膜上很小的面积内，使得细胞能够经受均匀电穿孔，有效降低高电压电穿孔对细胞产生的毒性，从而降低高电压对细胞所产生损坏。电转染回路所产生的电场可逆地击穿黏附于纳米管道薄膜上的细胞的细胞膜，并通过电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内，实现高效、安全且均匀的细胞内递送。
进一步，所述第一预设金属模具的正中间设置有圆柱形的空腔，所述空腔为细胞培养池，并在所述细胞培养池的两侧对称分布有第三开孔和第四开孔；所述第二预设金属模具中设置有微流沟道，所述微流沟道的两端分别设置有第一开孔和第二开孔。
进一步，所述制备方法还包括：
将所述纳米管道电转染装置放置于紫外线下照射第五预设时间进行灭菌。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种基于纳米管道电转染装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的微流沟道的结构示意图；
图3是图2中微流沟道的俯视图；
图4是本申请实施例提供的另一种基于纳米管道电转染装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种对照实验的结果图；
图6是本申请实施例提供的另一种对照实验的结果图；
图7是本申请实施例提供的一种基于纳米管道电转染装置的制备方法图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
常见的细胞转染方法包括生物化学载体转染法和物理转染法，生物化学载体转染法包括病毒载体、穿膜肽和脂质体等，物理转染法包括电穿孔和微注射等。
相关技术中，生物化学载体转染法中大部分的化学转染试剂都是通过细胞内吞进入内涵体，然后再通过内涵体逃逸后释放所需递送的物质。但内涵体逃逸过程效率低，所需时间长以及过程不可控，容易导致装载的核酸分子在内涵体里大部分被降解掉。另外，该方法常用阳离子聚合物或脂质体作为转染载体，但这些化学物质会在细胞转染过程中激活某些类型的细胞，影响该细胞后续功能地发挥，例如原代树突状细胞。物理转染法中常用的传统电穿孔转染法都是基于高电压产生电场使得细胞膜瞬间产生可逆的破裂，需要将细胞分散到电转染溶液中，然后将细胞置于两个平行的电极中，对电极板上的细胞均施加较高的电压实现细胞膜电穿孔，无法局域化处理细胞，并且高压电场容易对细胞产生毒性，从而破坏细胞。
除此之外，近些年利用纳米结构刺穿细胞膜，被证明是实现细胞内核酸分子递送的一种具有前景的方法，该方法是将细胞长期培养在带有垂直纳米结构的基底上，通过细胞自然生长过程中细胞膜的破裂实现细胞内物质地递送。但是对于纳米结构导致的细胞穿孔递送，过程会非常缓慢，需要细胞长期在纳米结构基底上生长，并且该过程不可控，细胞个体差异性大。尤其是对于原代细胞的功能影响较大，例如原代免疫细胞，纳米尖针结构容易改变免疫细胞的状态，例如激活免疫细胞的炎症小体通路等。
基于此，本申请实施例提供了一种基于纳米管道电转染装置及其制备方法，有利于解决高电压电场对细胞膜电穿孔导致细胞损坏、无法电场局域化在细胞膜上以及转染过速率慢的问题。
参照图1，图1是本申请实施例提供的一种基于纳米管道电转染装置1000的结构示意图，包括纳米管道薄膜100、细胞培养池200和微流沟道600，细胞培养池200设置纳米管道薄膜100的上方，微流沟道600设置于纳米管道薄膜100的下方，用于为溶有递送物质的溶液提供流通通道，电转染装置1000还包括第一电极300、第二电极400和电源装置500，第一电极300设置于纳米管道薄膜100一面的上方，并通过导电的细胞培养液与第二电极400导通；第一电极300、电源装置500和第二电极400依次连接构成电转染回路以提供电场击穿黏附于纳米管道薄膜100的细胞的细胞膜，并通过电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内。
通过设置纳米管道电转染装置1000包括纳米管道薄膜100、细胞培养池200和微流沟道600，纳米管道均匀地分布纳米管道薄膜100上，能够将电场局域化在细胞膜上很小的面积内，使得细胞能够经受均匀电穿孔，有效降低高电压电穿孔对细胞产生的毒性，从而降低高电压对细胞所产生损坏。第一电极300、第二电极400和电源装置500构成电转染回路以提供电场击穿黏附于纳米管道薄膜100的细胞的细胞膜，电转染回路所产生的电场可逆地击穿黏附于纳米管道薄膜1000上的细胞的细胞膜，并通过电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内，实现高效、安全且均匀的细胞内递送。
需要说明的是，在本申请的一些实施例中，递送物质包括有机荧光分子，无机纳米颗粒和核酸分子中的一种或多种，其中，小分子荧光物质和核酸分子为可以分散在水溶液中的各类带电分子，本申请实施例对递送物质的种类不作限制。
需要说明的是，在本申请的一些实施例中，通过利用纳米管道薄膜100进行电转染不会过度刺激原代细胞，能够维持细胞的后续功能；纳米管道薄膜100由柔性的透明或半透明材质的薄膜构成，柔性的透明或半透明材质包括聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种，本申请实施例对柔性的透明或半透明材质的种类不作限制。
需要说明的是，在本申请的一些实施例中，纳米管道薄膜100上均匀分布着直径为100nm至500nm的纳米管道110，纳米管道薄膜100的厚度为5μm至30μm，纳米管道110的直径可以根据薄膜的大小以及细胞的大小按实际情况进行设置，本申请对纳米管道110的直径不作限制。同样地，本申请的纳米管道薄膜100的厚度也可以根据纳米管道电转染装置1000的尺寸以及细胞的大小按照实际情况进行设置，本申请实施例对纳米管道薄膜100的厚度不作限制。
纳米管道薄膜100是基于纳米管道电转染装置1000的核心部分，薄膜上均匀分布着纳米尺寸的通孔，即纳米管道110，纳米管道110一方面可用于局域化电场在细胞膜表面，形成分散的纳米尺寸的电场，纳米管道薄膜100上的纳米管道110是垂直分布于薄膜平面的通孔，纳米管道110的密度在106·cm-2至108·cm-2之间。纳米管道薄膜100表面经过亲水性处理，使得处理后的薄膜无细胞毒性且不影响细胞功能，细胞可以在该薄膜表面黏附并铺展。
需要说明的是，本申请的一些实施例中，第一电极300为导电性良好的金属电极，金属电极的一端为扁平的圆柱形，金属电极的圆柱形端和细胞培养池200接触并浸润到细胞培养液中。金属电极的直径比细胞培养池200的直径略小，确保金属电极能够完全浸润到细胞培养液中。第二电极400为以透明玻璃为基底均匀涂覆有透明的导电涂层。该透明玻璃基底不导电，只有涂层导电。
优选地，本申请实施例中第二电极400为涂有铟锡氧化物的导电玻璃，本申请实施例对第二电极400的材质不作限制。
优选地，本申请实施例中金属电极为铂电极，金属电极还可以为银电极、铜电极中的一种或多种，本申请实施例对金属电极的种类不作限制。
本申请的一些实施例中，微流沟道600中间设置有与细胞培养池200直径相同的溶液储存腔，便于在细胞被电场打破后将递送物质送进细胞内。
在本申请的一些实施例中，电源装置500包括电脉冲信号发生器和电压放大器，脉冲信号发生器用于在电转染时提供脉冲信号对细胞进行电刺激，脉冲信号的电压为第一电压、脉宽为第一脉宽、频率为第一脉冲频率；电压放大器用于放大第一电压以获得高幅度电压值。
在本申请的一些实施例中，在电转染细胞时，第一电极300插入可导电的细胞培养液中，并与电源的一极相连。第二电极400与电源的另一极相连。根据具体所递送的物质的带电性，来决定第一电极300和第二电极400所连接的电源的正负极，例如DNA/RNA分子带负电，第一电极300连接电源的正极，第二电极400连接电源的负极。将所需递送的物质的溶液加入微流沟道600中后，联合使用电脉冲信号发生器和电压放大器给第一电极300、第二电极400施加微秒脉宽的脉冲电信号。
需要说明的是，本申请实施例中，脉冲信号的电压为第一电压、脉宽为第一脉宽、频率为第一脉冲频率；第一电压为5V至40V，第一脉宽范围在微秒级别，第一脉宽为200μs至250μs，第一频率为10Hz至50Hz。脉冲信号可以根据细胞的种类按照实际需求进行设置，本申请实施例中对脉冲信号的大小不作限制。
由于只有与纳米管道薄膜100接触的细胞膜才会产生纳米电穿孔，并且所使用的第一电压相对传统电穿孔低，因此通过纳米管道薄膜100的电转染递送方法对细胞的伤害非常小，被击穿的细胞膜一般会在几分钟内修复从而不影响细胞的活性以及功能等。
参照图2和图3，图2是微流沟道600的结构示意图，图3是微流沟道600的俯视图，微流沟道600的两端分别设置有第一开孔610和第二开孔620，细胞培养池200两侧对称分布有第三开孔210和第四开孔220，第一开孔610和第三开孔210在垂直方向上连通用以加载溶液，第二开孔620和第四开孔220在垂直方向上连通以吸出溶液。
参照图1至图4，本申请的一些实施例中，细胞培养池200的直径在3mm至20mm之间，高度为5mm至10mm，在细胞培养池200的两侧对称的分布的第三开孔210和第四开孔220的直径为1.5mm。微流沟道600的宽为1mm至5mm，高度为0.5mm至1mm，第一开孔610、第二开孔620与第三开孔210和第四开孔220的直径相同。第一开孔610和第三开孔210在垂直方向上连通用以加载溶液，第二开孔620和第四开孔220在垂直方向上连通以吸出溶液。
第一开孔610和第三开孔210在垂直方向上连通用以加载溶液，第二开孔620和第四开孔220在垂直方向上连通以吸出溶液，由于微流沟道600用于为溶有递送物质的溶液提供流通通道，因此在细胞被电场打破细胞膜后递送物质送进细胞内后，能够快速从第二开孔620和第四开孔220在垂直方向上连通的开孔中吸出溶有递送物质的溶液，完成细胞电转染实验。
在本申请的实施例中，以递送物质为表达荧光蛋白的质粒DNA为例来阐述向免疫细胞中电转染基因的具体流程。
根据不同尺寸的细胞培养池，一定数量的免疫细胞被培养在纳米管道电转染器件中。24小时后，将表达荧光蛋白的质粒DNA(GFP pDNA)在全细胞培养基中稀释到0.05-0.2μg/μL的浓度，并在电转染之前加入到纳米管道电转染器件的微流沟道中。为了促进核酸分子在电场下的扩散，铂电极被用作正极，而导电玻璃被用作负极。在导电玻璃和铂电极之间施加一系列从15V到35V的方波电脉冲，持续时间为200μs，频率为20Hz，总周期为30秒。15分钟后，用新鲜的细胞培养液替换pDNA溶液，随后在37℃下培养细胞过夜，然后进行显微镜成像。
参照图5和图6，本申请实施例中，以目前常用的商业化的化学转染试剂(Lipofactamine3000)转染方法对照,用于免疫细胞转染GFP pDNA，通过对比48小时后细胞GFP表达效率，来比较二者细胞转染效率的差别。实验结果显示，当使用纳米管道电转染-25V递送pDNA时，细胞在培养48小时后表达GFP的效率约为71.2％，而且细胞能保持良好的铺展状态，细胞活性保持在80％以上。而使用化学转染试剂递送pDNA的细胞在培养48小时后，虽然细胞活性也基本不受影响，但是GFP的表达效率仅有6％左右。该实验结果表明了纳米管道电转染方法可以高效地转染细胞，并保持较高的细胞活性。
本申请实施例中，还选取了小鼠原代骨髓树突状细胞作为对照来研究纳米管道电转染方法对细胞功能的影响。化学转染试剂(Lipofectamine 3000)和纳米管道电转染两种方法被分别用来转染原代骨髓树突状细胞，然后在细胞培养箱中培养一天后通过流式细胞法检测细胞膜表面共刺激标记物(MHCⅡ)的表达情况来表征细胞的成熟度。实验结果显示，使用化学转染试剂处理的原代骨髓树突状细胞的成熟度相比于只培养在纳米管道薄膜上或者经过纳米管道电转染的细胞都有所增加，从而证实了纳米管道薄膜的培养环境不会影响原代骨髓树突状细胞的成熟，另一方面低电压的纳米管道电转染也不会诱导原代骨髓树突状细胞的成熟。因此，经过纳米管道电转染后的原代骨髓树突状细胞还保留了被激活的潜力。
参照图7，图7是本申请实施例提供的一种基于纳米管道电转染装置的制备方法，包括步骤S100至S800，具体地，
S100：将聚二甲基硅氧烷单体和固化剂以第一预设比例均匀混合，得到液态高分子混合液；
S200：将液态高分子混合液倒入第一预设金属模具中以第一预设温度持续固化第二预设时间进行倒模，得到微流沟道；
S300：将液态高分子混合液倒入第二预设金属模具中以第二预设温度持续固化第三预设时间进行倒模，得到细胞培养池；
S400：将导电性良好的金属电极作为第一电极；
S500：以透明玻璃为基底均匀涂覆透明的导电涂层，得到第二电极；
S600：利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将微流沟道固定在第二电极的上方，并在第四预设温度下固化第四预设时间；
S700：将纳米管道薄膜粘于微流沟道的上方，并利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将细胞培养池固定于微流沟道的上方；
S800：将第一电极的一端放入细胞培养池中且与纳米管道薄膜间距第一预设距离，另一端通过电源装置和第二电极连接以构成纳米管道电转染装置。
基于纳米管道电转染装置的制备方法包括使用预设的金属模具制备微流沟道和细胞培养池，将纳米管道薄膜粘于微流沟道的上方，并利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将细胞培养池固定于微流沟道的上方；并将导电性良好的金属电极作为第一电极、将涂覆透明导电涂层的透明玻璃作为第二电极，将第一电极的一端放入细胞培养池中且与纳米管道薄膜间距第一预设距离，另一端通过电源装置和第二电极连接以构成纳米管道电转染装置。该制备流程简单，制备成本低。
通过将第一电极置于细胞培养池中并通过导电的细胞培养液，穿过纳米管道和微流道与第二电极和电源装置连接以形成电转染回路。纳米管道均匀地分布在高分子薄膜上，能够将电场局域化在细胞膜上很小的面积内，使得细胞能够经受均匀电穿孔，有效降低高电压电穿孔对细胞产生的毒性，从而提高电转染后细胞的活性。电转染回路所产生的电场可逆地击穿黏附于纳米管道薄膜上的细胞的细胞膜，并通过电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内，实现高效、安全且均匀的细胞内递送。
需要说明的是，本申请实施例中第一预设比例为10:1，也可以为9:1或11:1，可根据实际情况将聚二甲基硅氧烷单体和固化剂均匀混合，从而得到液态高分子混合液，本申请实施例对第一预设比例不作限制。
需要说明的是，第一预设金属模具为和微流沟道形状对应的模具，第二预设金属模具为和细胞培养池形状对应的模具。
需要说明的是，第一预设温度为60℃至120℃，优选地，本申请实施例中第一预设温度为80℃；第二预设时间为30分钟，本申请实施例中第一预设温度和第二预设时间可根据实际情况进行设置，本申请实施例对第一预设温度和第二预设时间不作限制。
需要说明的是，第二预设温度为65℃至125℃，优选地，本申请实施例中第一预设温度为85℃；第三预设时间为35分钟，本申请实施例中第二预设温度和第三预设时间可根据实际情况进行设置，本申请实施例对第一预设温度和第二预设时间不作限制。
需要说明的是，第一预设距离为3毫米至5毫米，通过将第一电极的一端放入细胞培养池中且与纳米管道薄膜间距3毫米至5毫米，使得第一电极和插入导电的细胞培养液与第二电极导通产生电场，由于纳米管道均匀地分布纳米管道薄膜上，能够将电场局域化在细胞膜上很小的面积内，使得细胞能够经受均匀电穿孔，有效降低高电压电穿孔对细胞产生的毒性，从而降低高电压对细胞所产生损坏。
本申请一实施例中，纳米管道电转染器件组装的是使用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将聚二甲基硅氧烷微流沟道的薄片层固定在导电玻璃上面，并在80℃下固化15分钟至30分钟。然后将纳米管道膜粘到微流道上方盖住溶液储存腔。最后，使用聚二甲基硅氧烷胶水将上层细胞培养池厚片固定到微流沟道上方，并盖住纳米管道膜使它正好位于细胞培养池的下方，制备得到纳米管道电转染装置。在使用前，将纳米管道电转染装置放在紫外线中照射15分钟至30分钟进行灭菌。纳米管道电转染装置制备流程简单，制备成本低，且经过紫外线消毒的纳米管道电转染装置安全无菌，提高了电转染实验的安全可靠性。
在本申请一实施例中，第一预设金属模具的正中间设置有圆柱形的空腔，空腔为细胞培养池，并在细胞培养池的两侧对称分布有第三开孔和第四开孔；第二预设金属模具中设置有微流沟道，微流沟道的两端分别设置有第一开孔和第二开孔。
由于第一开孔和第三开孔在垂直方向上连通用以加载溶液，第二开孔和第四开孔在垂直方向上连通以吸出溶液，微流沟道用于为溶有递送物质的溶液提供流通通道，因此在细胞被电场打破细胞膜后递送物质送进细胞内后，能够快速从第二开孔和第四开孔在垂直方向上连通的开孔中吸出溶有递送物质的溶液，完成细胞电转染实验。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于纳米管道电转染装置，其特征在于，包括纳米管道薄膜、微流沟道和细胞培养池，所述细胞培养池设置于所述纳米管道薄膜的上方，所述微流沟道设置于所述纳米管道薄膜的下方，用于为溶有递送物质的溶液提供流通通道；所述电转染装置还包括第一电极、第二电极和电源装置，所述第一电极设置于所述纳米管道薄膜一面的上方并通过导电的细胞培养液与所述第二电极导通；所述第一电极、所述电源装置和所述第二电极依次连接构成电转染回路以提供电场击穿黏附于所述纳米管道薄膜的细胞的细胞膜，并通过所述电场产生的电泳效应将带电的递送物质递送到细胞内。
2.根据权利要求1所述的基于纳米管道电转染装置，其特征在于，所述微流沟道的两端分别设置有第一开孔和第二开孔，所述细胞培养池两侧对称分布有第三开孔和第四开孔，所述第一开孔和所述第三开孔在垂直方向上连通用以加载溶液，所述第二开孔和所述第四开孔在垂直方向上连通用以吸出溶液。
3.根据权利要求1所述的基于纳米管道电转染装置，其特征在于，所述纳米管道薄膜由柔性的透明或半透明材质的薄膜构成，所述薄膜上均匀分布着直径为100nm至500nm的管道，所述薄膜的厚度为5μm至30μm。
4.根据权利要求3所述的基于纳米管道电转染装置，其特征在于，所述柔性的透明或半透明材质包括聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于纳米管道电转染装置，其特征在于，所述第一电极为金属电极，所述金属电极为铂电极，所述金属电极的一端为扁平的圆柱形，所述金属电极用于插入所述细胞培养池内并浸润到细胞培养液中。
6.根据权利要求1所述的基于纳米管道电转染装置，其特征在于，所述第二电极为以透明玻璃为基底均匀涂覆有透明的导电涂层。
7.根据权利要求1所述的基于纳米管道电转染装置，其特征在于，所述电源装置包括电脉冲信号发生器和电压放大器，所述脉冲信号发生器用于在细胞电转染时提供脉冲信号对细胞进行电刺激，所述脉冲信号的电压为第一电压、脉宽为第一脉宽、频率为第一脉冲频率；所述电压放大器用于放大所述第一电压以获得高幅度电压值。
8.一种基于纳米管道电转染装置的制备方法，其特征在于，包括：
将聚二甲基硅氧烷单体和固化剂以第一预设比例均匀混合，得到液态高分子混合液；
将所述液态高分子混合液倒入第一预设金属模具中以第一预设温度持续固化第二预设时间进行倒模，得到微流沟道；
将所述液态高分子混合液倒入第二预设金属模具中以第二预设温度持续固化第三预设时间进行倒模，得到细胞培养池；
将导电性良好的金属电极作为第一电极；
以透明玻璃为基底均匀涂覆透明的导电涂层，得到第二电极；
利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将微流沟道固定在第二电极的上方，并在第四预设温度下固化第四预设时间；
将纳米管道薄膜粘于所述微流沟道的上方，并利用混匀的聚二甲基硅氧烷胶水将细胞培养池固定于所述微流沟道的上方；
将所述第一电极的一端放入所述细胞培养池中且与所述纳米管道薄膜间距第一预设距离，另一端通过电源装置和所述第二电极连接以构成纳米管道电转染装置。
9.根据权利要求8所述的基于纳米管道电转染装置的制备方法，其特征在于，所述第一预设金属模具的正中间设置有圆柱形的空腔，所述空腔为细胞培养池，并在所述细胞培养池的两侧对称分布有第三开孔和第四开孔；所述第二预设金属模具中设置有微流沟道，所述微流沟道的两端分别设置有第一开孔和第二开孔。
10.根据权利要求8所述的基于纳米管道电转染装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
将所述纳米管道电转染装置放置于紫外线下照射第五预设时间进行灭菌。
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