CN219991619U - 一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，包括组装在一起顶盖、细胞腔和底座，所述顶盖设置有正电极，所述细胞腔包括非导电侧壁和与所述侧壁底部相连接的纳米孔芯片，所述底座设置有负电极和递送腔。本实用新型将耗材设置为三个部件，细胞腔和递送腔分开结构对用户提供了足够的空间，在三组件拆开的状态下，移液枪很容易的将溶液注入细胞腔目标位置，这样很方便做细胞消化和换液的操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物实验耗材，与仪器配合完成对细胞在体外的纳米电转染实验操作。
背景技术
纳米电转染，又称为“纳米隧道电穿孔”，英文为Nano Electroporation，简称NEP，是由美国俄亥俄州立大学教授James Lee团队开发的技术。该技术的应用范围是细胞治疗、基因编辑及治疗、药物透皮递送等。传统电转染技术，是通过对细胞溶液整体施加电脉冲负载，让细胞膜在电刺激下实现瞬间的打开和关闭，在此瞬间，溶液中的自身携带负电荷的目标物质被递送到细胞内。在此细胞溶液中细胞处于均匀分布的悬浮状态；被递送的目标物质包括DNA、RNA(分子量最高到kD级)等也处于均匀状态；除此以外，为了提高电压负载在整个溶液里的均匀分布，厂家也优化电转液试剂的成分。正负电极直接接触细胞溶液，电极材料是铝、铂或者导电聚合物等生物兼容性比较好的材料；施加的电压在100-1000V的范围。现有市面上的细胞电转染产品都是基于传统电转染技术，需要仪器和耗材配套。仪器的核心功能是电脉冲输出；耗材是承载细胞溶液的容器，电极集成在耗材上，与细胞直接接触；仪器有正负电压的输出模组，与耗材上的电极直接接触，以实现电压施加在细胞溶液。传统电转染耗材有多种形式：1.非GMP级：(a)电转杯，容纳100-200ul的细胞溶液；(b)96孔电转板，每孔能容纳10-20ul的细胞溶液；或者384孔电转板等。2.GMP级：适合规模化GMP生产的电转染芯片。该类相关专利可以参见中国专利申请号为202011093674.2号发明专利申请，公开日为2021年1月15日，公开了一种基于单细胞阵列的纳米电穿孔装置，包括：三维微纳米结构芯片，用于阵列化单细胞并提供用于分子传输的纳米通道；细胞培养室，位于所述三维微纳米结构芯片之上，用于细胞培养；生物分子储存室，位于所述三维微纳米结构芯片之下，用于生物分子的存储；顶电极，位于所述细胞培养室上方，用于电穿孔时形成回路；底电极，位于所述生物分子储存室下方，用于电穿孔时形成回路。在上述方案中纳米电穿孔装置是一个整体结构，细胞溶液和递送溶液移液不方便，整体检测容错率低，不易掌握控制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种提供可靠的溶液操作、容错率高的对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材。
按照本实用新型提供的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，包括组装在一起顶盖、细胞腔和底座，所述顶盖设置有正电极，所述细胞腔包括非导电侧壁和与所述侧壁底部相连接的纳米孔芯片，所述底座设置有负电极和递送腔。
按照本实用新型提供的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材还具有如下附属技术特征：
进一步包括，所述顶盖由导电材料制成或由非导电材料和导电材料组装而成，所述底座由导电材料制成或由非导电材料和导电材料组装而成。
进一步包括，所述顶盖上的正电极向所述细胞腔的底部延伸，所述正电极接触位于所述细胞腔底部的细胞溶液。
进一步包括，所述顶盖的中部成形有一中空的管柱体，所述正电极设置在所述管柱体中，所述正电极的底部突出所述管柱体。
进一步包括，所述细胞腔的侧壁下部向内收缩形成细胞溶液容纳腔，所述纳米孔芯片位于所述细胞溶液容纳腔的底部。
进一步包括，所述正电极覆盖所述细胞溶液容纳腔的顶部，所述细胞腔的侧壁上形成凸环。
进一步包括，所述顶盖与所述细胞腔之间设置有螺纹或橡胶圈，所述底座与所述细胞腔之间设置有螺纹或橡胶圈。
进一步包括，所述顶盖或所述细胞腔上设置有细胞腔注液孔，所述细胞腔注液孔与所述细胞腔相连通。
进一步包括，所述底座或所述细胞腔上设置有递送腔注液孔，所述递送腔注液孔与所述递送腔相连通。
进一步包括，所述纳米孔芯片由硅基材料刻蚀而成或由非导电并高亲水性材料制成，所述纳米孔芯片上具有多个纳米孔。
按照本实用新型提供的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材与现有技术相比具有如下优点：本实用新型将耗材设置为三个部件，细胞腔和递送腔分开结构对用户提供了足够的空间，在三组件拆开的状态下，移液枪很容易的将溶液注入细胞腔目标位置，这样很方便做细胞消化和换液的操作。另外增加的注液孔，让组件在闭合且腔体中空的情况下，可以用移液枪或者注射剂通过注液孔，完成注液，容易充满腔体且方便避免气泡产生。当完成转染实验后，细胞腔可以在显微镜下直接对整个纳米孔芯片进行观察，对细胞特别是贴壁细胞进行观察。细胞在细胞腔内可以长期不接触导电材料，只有在转染过程中接触，因此细胞可以长期在细胞腔内进行培养和传代。本耗材+纳米电转染技术可以完成多种细胞的高效率、高活性的转染效果。
附图说明
图1为本实用新型的主视图。
图2为本实用新型的立体图。
图3为本实用新型中顶盖的立体图。
图4为本实用新型中细胞腔的主视图。
图5为本实用新型中细胞腔的立体图。
图6为本实用新型中底座的立体图。
图7为本实用新型的剖视图。
图8为本实用新型的剖视分解图。
具体实施方式
为清楚的说明本实用新型中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开的应用或用途。应当理解的是，在全部的附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
如图1至图8所示，本实用新型提供的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，包括组装在一起顶盖1、细胞腔2和底座3，所述顶盖1设置有正电极4，所述细胞腔2包括非导电侧壁21和与所述侧壁21底部相连接的纳米孔芯片5，所述底座3设置有负电极6和递送腔31。所述负电极6与所述递送腔31相连接，所述递送腔31中的递送物质溶液与所述负电极6相接触。本实用新型基于生物实验应用场景，设计成三个独立的可拆卸的零件，所述顶盖1盖合在所述细胞腔2的顶部，所述细胞腔2的顶部开口。所述细胞腔2下部与所述底座3相连接，所述底座3中的递送腔31与所述纳米孔芯片5相接触，所述递送腔31中的递送物质溶液覆盖所述纳米孔芯片5的顶部。本实用新型采用三个零件的组装结构，为用户提供了足够的开放空间，在三组件拆开的状态下，移液枪很容易的将溶液注入细胞腔目标位置，这样很方便做细胞消化和换液的操作。当完成转染实验后，细胞腔可以在显微镜下直接对整个纳米孔芯片进行观察，对细胞特别是贴壁细胞进行观察。细胞在细胞腔内可以长期不接触导电材料，只有在转染过程中接触，因此细胞可以长期在细胞腔内进行培养和传代。本耗材+纳米电转染技术可以完成多种细胞的高效率、高活性的转染效果。
纳米电转染技术：细胞和递送物质不再混合在一起，而是分隔在一个纳米孔芯片的两侧；正负电极一个接触细胞溶液，一个接触递送物质溶液；通过一些细胞操作技术，让细胞贴在纳米孔表面；在脉冲信号的刺激下，细胞膜瞬间打开，递送物质通过纳米孔和细胞膜开口进入细胞；电压在100V以下；细胞的转染效率和活性相较于传统电转染技术均有提高。
参见图1至图8，在本实用新型给出的上述实施例中进一步包括，所述顶盖1由导电材料制成或由非导电材料和导电材料组装而成，所述底座3由导电材料制成或由非导电材料和导电材料组装而成。所述导电材料采用较为常规的金属材料，比如铜、铝、铂或者导电聚合物。所述非导电材料采用较为常规的塑料等，本实用新型中的导电材料和非导电材料可以根据需要任意选择。
参见图1至图8，在本实用新型给出的上述实施例中进一步包括，所述顶盖1上的正电极4向所述细胞腔2的底部延伸，所述正电极4接触位于所述细胞腔2底部的细胞溶液10。本实用新型中的顶盖1除了保持细胞溶液洁净的作用外，还需要起到导电的作用。所述正电极4需要与细胞溶液完整接触，保证细胞溶液的导电的均一度。即所述正电极4与所述细胞溶液的接触面基本等于细胞溶液的液面。所述正电极4挤压细胞溶液，可以将多于的细胞溶液挤出，并使细胞尽量平铺在所述纳米孔芯片5的表面。
参见图1至图8，在本实用新型给出的上述实施例中进一步包括，所述顶盖1的中部成形有一中空的管柱体11，所述正电极4设置在所述管柱体11中，所述正电极4的底部突出所述管柱体11。本实施例中的所述管柱体11为圆柱体，所述正电极4也为圆柱体。所述顶盖1与所述细胞腔2组装在一起时，所述管柱体11插入到所述细胞腔2中。所述管柱体11利于固定所述正电极4。
参见图1至图8，在本实用新型给出的上述实施例中进一步包括，所述细胞腔2的侧壁21下部向内收缩形成细胞溶液容纳腔22，所述纳米孔芯片5位于所述细胞溶液容纳腔22的底部。所述正电极4覆盖所述细胞溶液容纳腔22的顶部，所述细胞腔2的侧壁21上形成凸环23。所述正电极4与所述细胞溶液容纳腔22形成一标准容腔，使加入的细胞溶液为标准体积，以保持准确的反应体积和溶液阻抗。所述凸环23利于握持，方便使用。本实用新型中的所述细胞腔2可以被置于培养皿或与特制的上下防尘盖组装，并一起在细胞培养箱内培养。所述细胞腔2可以作为一个单独部件使用，无需频繁移液。
参见图1至图8，在本实用新型给出的上述实施例中进一步包括，所述顶盖1与所述细胞腔2之间设置有螺纹或橡胶圈，所述底座3与所述细胞腔2之间设置有螺纹或橡胶圈。本实施例采用橡胶圈结构，所述细胞腔2的侧壁21上成形有凹槽24，所述凹槽24中设置有橡胶圈25。上述配合结构中利用橡胶圈25的摩擦力来实现三者的连接，这种连接方式阻力合适，若连接的摩擦力太大，则需要较大的力才能打开三者，容易对细胞溶液造成影响。摩擦力太小，则三者连接不够稳定，影响使用。
参见图1至图8，在本实用新型给出的上述实施例中进一步包括，所述顶盖1或所述细胞腔2上设置有细胞腔注液孔8，所述细胞腔注液孔8与所述细胞腔2相连通。本实施例中所述细胞腔注液孔8设置在所述顶盖1上。所述底座3或所述细胞腔2上设置有递送腔注液孔9，所述递送腔注液孔9与所述递送腔31相连通。本实施例中的递送腔注液孔9设置在所述底座3上。通过细胞腔注液孔8，将DPBS、PBS或细胞培养基等溶液注入细胞腔2中的细胞溶液容纳腔22中，充满细胞溶液容纳腔22，具体溶液由细胞所在具体条件决定。通过所述递送腔注液孔9将递送物质溶液注入递送腔31，充满递送腔31。本实用新型可以先将所述顶盖1、细胞腔2和所述底座3组装在一起，然后通过所述细胞腔注液孔8和所述递送腔注液孔9将溶液注射进去，从而将溶液腔充满。这种注射添加溶液方式，可以减少气泡的产生。
参见图1至图8，在本实用新型给出的上述实施例中进一步包括，所述纳米孔芯片由硅基材料刻蚀而成或由非导电并高亲水性材料制成，所述纳米孔芯片上具有多个纳米孔。所述纳米孔芯片具体结构和原理可以参见中国专利申请号为202011093674.2号实用新型专利申请，此处不再赘述。所述纳米孔芯片5与所述侧壁21通过激光键合在一起。
在实验操作过程中，通过此耗材进行细胞实验的基本流程如下：
1、制备以某种特定浓度的细胞溶液10和递送物质溶液。
2、将特定容量的细胞溶液移入细胞腔内。
3、携带细胞的细胞腔可被置于培养皿或与特制的上下防尘盖组装，并一起在细胞培养箱内培养，这一步非必需。
4、将细胞腔、底座、顶盖组装，具体顺序可交换，每两件之间有螺纹或者橡胶圈等部分保证两件的组装的稳定。
5、通过细胞腔注液孔，将DPBS、PBS或细胞培养基等溶液注入细胞腔，充满细胞腔，具体溶液由细胞所在具体条件决定。通过递送腔注液孔将递送物质溶液注入递送腔，充满递送腔。
6、将组装完成的耗材置于电转染仪器中或者与仪器外接的耗材适配器连接，让仪器对耗材施加电能负载。
综上所述，以上所述内容仅为本实用新型的实施例，仅用于说明本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：包括组装在一起顶盖、细胞腔和底座，所述顶盖设置有正电极，所述细胞腔包括非导电侧壁和与所述侧壁底部相连接的纳米孔芯片，所述底座设置有负电极和递送腔。
2.如权利要求1所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述顶盖由导电材料制成或由非导电材料和导电材料组装而成，所述底座由导电材料制成或由非导电材料和导电材料组装而成。
3.如权利要求1所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述顶盖上的正电极向所述细胞腔的底部延伸，所述正电极接触位于所述细胞腔底部的细胞溶液。
4.如权利要求3所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述顶盖的中部成形有一中空的管柱体，所述正电极设置在所述管柱体中，所述正电极的底部突出所述管柱体。
5.如权利要求3所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述细胞腔的侧壁下部向内收缩形成细胞溶液容纳腔，所述纳米孔芯片位于所述细胞溶液容纳腔的底部。
6.如权利要求5所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述正电极覆盖所述细胞溶液容纳腔的顶部，所述细胞腔的侧壁上形成凸环。
7.如权利要求1所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述顶盖与所述细胞腔之间设置有螺纹或橡胶圈，所述底座与所述细胞腔之间设置有螺纹或橡胶圈。
8.如权利要求1所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述顶盖或所述细胞腔上设置有细胞腔注液孔，所述细胞腔注液孔与所述细胞腔相连通。
9.如权利要求1所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述底座或所述细胞腔上设置有递送腔注液孔，所述递送腔注液孔与所述递送腔相连通。
10.如权利要求1所述的一种对细胞在体外实施纳米电转染的实验耗材，其特征在于：所述纳米孔芯片由硅基材料刻蚀而成或由非导电并高亲水性材料制成，所述纳米孔芯片上具有多个纳米孔。
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