JP2016106526A - Method for introducing material and device therefor - Google Patents

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Susumu Kono
晋 河野
伸明 冨永
Nobuaki Tominaga
伸明 冨永
山口 明美
Akiyoshi Yamaguchi
明美 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for introducing material with which introduction material is introduced into a target cell while suppressing electrical damage with the use of electroporation.SOLUTION: The method for introducing material for introducing an introduction material into a target cell comprises a burst pulse application step for applying a burst pulse in which an asymmetrical reference pulse constituted by keeping a level of a fixed potential value for a predetermined time period during positive and negative change of polarity is repeated in the same period, to a target cell immersed in solution containing the introduction material, and a high-voltage pulse application step for applying a high voltage pulse that has voltage higher than that of the reference pulse constituting the burst pulse and is shorter in time, to the target cell for one ON time after the application by the burst pulse application step. The method introduces the introduction material to the target cell while suppressing electrical damage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、対象細胞内部への導入物質の導入方法に関し、特に、電場を用いた導入物質の導入方法に関する。   The present invention relates to a method for introducing a substance to be introduced into a target cell, and particularly relates to a method for introducing a substance to be introduced using an electric field.

近年、生体細胞に導入物質を導入する技術のニーズは高まっている。例えば、化学物質の生体影響評価を目的としてメダカ等の受精卵へ被検物質を導入することや、遺伝子治療の実験として動物の生体細胞に遺伝子を導入すること等、その応用は医薬分野からバイオ分野まで多岐に渡っている。このような導入物質の導入技術としては、従来からマイクロインジェクション法が知られている。マイクロインジェクション法は、ガラス針を対象細胞に突き刺して導入物質の導入を行う方法であるが、その操作上、物理的な力を加えることから、対象細胞に負荷をかけることや対象細胞を破壊する場合が生じ得る。   In recent years, the need for a technique for introducing a substance to be introduced into living cells has increased. For example, the introduction of test substances into fertilized eggs such as medaka for the purpose of evaluating the biological effects of chemical substances, and the introduction of genes into living cells of animals as gene therapy experiments have been There are many fields. Conventionally, a microinjection method is known as a technique for introducing such an introduced substance. The microinjection method is a method of introducing a substance to be introduced by inserting a glass needle into a target cell. However, since a physical force is applied in the operation, a load is applied to the target cell or the target cell is destroyed. Cases can arise.

このような問題を解決する方法として、電気的な力を用いることによって、対象細胞内に対象物質を導入することが提案されている。例えば、電極間に電気パルスを印加して電場を形成し、当該電場により導入物質の電気泳動が誘引されることによって、導入物質を対象細胞内に導入する方法がある(特許文献1参照)。また、細胞内に薬剤を導入するための電気穿孔法(エレクトロポレーション)として、方形波パルスや指数波パルス等の電界パルスを印加して、細胞内に薬剤を導入する方法(特許文献2参照)や、ポリヌクレオチドを植物細胞に導入することによって、遺伝的に改変された植物を生産する方法も開示されている(特許文献3参照)。また、生体内電気穿孔療法(EPT法)として、低電圧長パルス長を利用して細胞を死滅させる方法も開示されている(特許文献4参照)。   As a method for solving such a problem, it has been proposed to introduce a target substance into a target cell by using an electric force. For example, there is a method of introducing an introduced substance into a target cell by applying an electric pulse between electrodes to form an electric field and attracting electrophoresis of the introduced substance by the electric field (see Patent Document 1). Further, as an electroporation method for introducing a drug into a cell (electroporation), a method of introducing a drug into a cell by applying an electric field pulse such as a square wave pulse or an exponential wave pulse (see Patent Document 2) And a method of producing a genetically modified plant by introducing a polynucleotide into a plant cell (see Patent Document 3). In addition, as an in vivo electroporation therapy (EPT method), a method of killing cells using a low voltage long pulse length is also disclosed (see Patent Document 4).

さらに、本発明者らも、これまで主にメダカの受精卵に対して、電気パルスを印加する電気穿孔法により、対象物質の導入を試みている。例えば、電気パルスによるメダカ卵への物質導入における分子量と導入効率についての関連性の調査(非特許文献1)や、当該印加する電気パルスについて、パルス幅50〜300nsの電気パルスを用いること(非特許文献2)や、パルス幅15ns、電圧値6kVの電気パルスを用いること(非特許文献3)や、高電界矩形波パルスを用いること(非特許文献4、5)を開示している。また、2種類の電気パルスを連続して印加する方法も開示しており(非特許文献6、7)、このうち、パルス幅が100ナノ秒の高電圧矩形波パルスの印加と、2パルス分の低電圧減衰波パルスの印加を組み合わせる構成も開示している(非特許文献8)。   Furthermore, the present inventors have also attempted to introduce the target substance by electroporation in which an electric pulse is applied mainly to fertilized eggs of medaka. For example, investigation of the relationship between molecular weight and introduction efficiency in substance introduction into medaka eggs by electric pulse (Non-Patent Document 1), and use of an electric pulse with a pulse width of 50 to 300 ns for the applied electric pulse (non- Patent Document 2), using an electric pulse with a pulse width of 15 ns and a voltage value of 6 kV (Non-Patent Document 3), and using a high electric field rectangular wave pulse (Non-Patent Documents 4 and 5) are disclosed. In addition, a method of applying two types of electric pulses in succession is also disclosed (Non-Patent Documents 6 and 7). Among them, the application of a high-voltage rectangular wave pulse having a pulse width of 100 nanoseconds, The structure which combines the application of the low voltage decay wave pulse of this is also disclosed (nonpatent literature 8).

特開2004−041023号広報JP 2004-041023 A 特表2001−517998号広報Special table 2001-517998 特表平11−511974号広報Special table Hei 11-511974 public information 特表2000−503586号広報Special table 2000-503586

山口明美、今村泰隆、河野晋、冨永伸明著「高電界パルスによるメダカ卵への物質導入;分子量と導入効率についての検討」電気関係学会九州支部連合大会講演論文集(CD-ROM)、2011年9月16日、Vol.64th Page.ROMBΜNNO.04-1P-16Akemi Yamaguchi, Yasutaka Imamura, Atsushi Kono, Nobuaki Tominaga, “Introduction of Substances into Medaka Eggs by High Electric Field Pulses; Examination of Molecular Weight and Introduction Efficiency” Proceedings of the Kyushu Branch Joint Conference on Electrical Engineering (CD-ROM), 2011 September 16, Vol.64th Page.ROMBΜNNO.04-1P-16 NAKAMITSΜ S., KANG D.K., YAMANAKA M., HOSSEINIS.H.R.,SHIRAISHI E., SAKUGAWA T., KATSΜKI S., AKIYAMA H., KONO S., TOMINAGA N. 著「パルス電界印加後のOryziaslatipes(メダカ)の胚発生」電気学会パルスパワー研究会資料、2009.年10月23日、Vol.PPT-09 No.102-107 Page.27-31NAKAMITSΜ S., KANG DK, YAMANAKA M., HOSSEINIS.HR, SHIRAISHI E., SAKUGAWA T., KATSΜKI S., AKIYAMA H., KONO S., TOMINAGA N. Embryogenesis ”IEEJ Pulse Power Study Group, 2009.October 23, Vol.PPT-09 No.102-107 Page.27-31 田邉貴志、山口明美、冨永伸明、河野晋著「ナノ秒パルスパワ-を用いたメダカ卵への高効率物質導入に関する基礎研究」電気学会パルスパワー研究会資料、2010年1月7日、Vol.PPT-10 No.1-10 Page.1-5Takashi Tanabe, Akemi Yamaguchi, Nobuaki Tominaga, Atsushi Kawano “Basic Research on Introduction of Highly Efficient Substances into Medaka Eggs Using Nanosecond Pulse Power” IEEJ Pulse Power Study Group Material, January 7, 2010, Vol.PPT -10 No.1-10 Page.1-5 中嶋楓、山口明美、田邊貴志、河野晋、冨永伸明著「極短高電界パルスを用いたメダカの卵への物質導入」日本農芸化学会西日本支部大会およびシンポジウム講演要旨集、2010年9月17日、Vol.2010 Page.38"Nakajima Atsushi, Yamaguchi Akemi, Tanabe Takashi, Kono Atsushi, Tomonaga Nobuaki" Introduction of Substances into Medaka Eggs Using Ultra-short High Electric Field Pulses "Japan Society for Agricultural Chemistry, West Japan Branch Meeting and Symposium Proceedings, September 17, 2010 Sun, Vol.2010 Page.38 山口明美、河野晋、田邉貴志、冨永伸明著「異なる高電界矩形波パルスによるメダカ受精卵への物質導入について」電気学会全国大会講演論文集、2011年3月5日、Vol.2011 No.1 Page.239Akemi Yamaguchi, Kaoru Kono, Takashi Tabuchi, Nobuaki Tominaga “Introduction of Substances into Fertilized Eggs of Different High-Field Square-Wave Pulses” Proceedings of the Annual Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, March 5, 2011, Vol.2011 No.1 Page.239 河野晋、山口明美、冨永伸明著「メダカ卵内への化学物質導入量の増加を目的とした2種類の電圧パルスの連続印加実験」電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集(CD-ROM)、2011年9月21日、Vol.2011 Page.ROMBΜNNO.B-7Satoshi Kawano, Akemi Yamaguchi, Nobuaki Tominaga "Consecutive application of two kinds of voltage pulses for the purpose of increasing the amount of chemicals introduced into the medaka egg" Proceedings of the IEEJ Fundamentals, Materials and Common Section Conference (CD- ROM), September 21, 2011, Vol.2011 Page.ROMBΜNNO.B-7 河野晋、山口明美、田邉貴志、冨永伸明著「異なる2種類のパルス電圧の連続印可によるメダカ受精卵への物質導入」電気学会全国大会講演論文集、2011年3月5日、Vol.2011 No.1 Page.240Satoshi Kawano, Akemi Yamaguchi, Takashi Tabuchi, Nobuaki Tominaga "Introduction of Substances into Fertilized Eggs of Medaka by Continuous Application of Two Different Pulse Voltages" Proceedings of the Annual Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, March 5, 2011, Vol.2011 No .1 Page.240 久保貴博、山口明美、今村泰隆、冨永伸明、河野晋著「パルスパワ-を用いたメダカ受精卵への物質導入実験におけるパラメ-タの検討」電気学会パルスパワー研究会資料、2012年3月8日、Vol.PPT-12 No.1-4.6-8 Page.5-8Takahiro Kubo, Akemi Yamaguchi, Yasutaka Imamura, Nobuaki Tominaga, Satoshi Kawano "Study of parameters in substance introduction experiment to medaka fertilized eggs using pulse power" IEEJ Pulse Power Study Group, March 8, 2012 , Vol.PPT-12 No.1-4.6-8 Page.5-8

しかし、従来の電気的な力を利用する物質導入方法では、電圧印加の際に最適となり得る様々な電圧値や印加方法が模索されているものの、依然として、電圧印加に伴って対象細胞に及ぶ電気的ダメージが大きく、対象細胞自体が損傷を受けてしまい、電圧によっては、対象細胞(例えば、受精卵等の生体細胞等)自体を破壊してしまうという課題がある。また、上記非特許文献3に示されているように、2種類の異なる電圧印加を組み合わせるという構成も提案されているが、対象細胞に物質を導入することに対する顕著な効果は確認されていない。さらには、対象細胞に対して、プラスミドをはじめとする遺伝子を導入することは、未だ報告されていない。   However, in the conventional method for introducing a substance using an electric force, various voltage values and application methods that can be optimized when applying a voltage have been sought. There is a problem that the target cell itself is damaged, and the target cell (for example, a living cell such as a fertilized egg) itself is destroyed depending on the voltage. Further, as shown in Non-Patent Document 3, a configuration in which two different voltage applications are combined has been proposed, but a remarkable effect on introducing a substance into a target cell has not been confirmed. Furthermore, introduction of a gene such as a plasmid into a target cell has not yet been reported.

本発明は、上記課題を解決すべく、電気穿孔法を用いて、電気的ダメージを抑制して導入物質を対象細胞に導入する物質導入方法を提供することを目的とする。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a substance introduction method for introducing an introduction substance into a target cell while suppressing electrical damage using an electroporation method.

本願に開示する物質導入方法は、対象細胞(例えば、受精卵等の生体細胞等)の内部に導入物質を導入する物質導入方法において、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルスを、導入物質を含有する溶液中に浸漬された対象細胞(例えば、受精卵等の生体細胞等)に対して、印加するバーストパルス印加工程と、前記バーストパルス印加工程による印加後、前記対象細胞に対して、前記バーストパルスよりも高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、1オン時間分印加する高電圧パルス印加工程を含むものである。   The substance introduction method disclosed in the present application is a substance introduction method in which an introduction substance is introduced into a target cell (eg, a living cell such as a fertilized egg). A constant potential value level is set for a predetermined time while the polarity changes positively or negatively. A burst pulse that is applied to a target cell (for example, a living cell such as a fertilized egg) immersed in a solution containing the introduced substance, a burst pulse in which the maintained asymmetric reference pulse is repeated in the same cycle. An application step, and a high-voltage pulse application step of applying a high-voltage pulse that is higher in voltage and shorter than the burst pulse to the target cell for one on-time after the application in the burst pulse application step. .

このように、本願に開示する物質導入方法は、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルスを、導入物質を含有する溶液中に浸漬された対象細胞に対して、印加した後、前記対象細胞に対して、前記バーストパルスを構成する基準パルスよりも高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、1オン時間分印加することから、非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルス(非対称バーストパルス)によって、対象細胞(例えば、受精卵の対象生体等)の外膜(例えば、卵膜や細胞膜等)に対して、正負極のいずれか一方に極性が偏った電荷が連続してチャージされることがないため、電気的なダメージを抑制しつつ、一方で、溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動させられることで,導入物質が導入され易い状況が形成されることとなり、当該状況下において、高電圧パルスが短時間印加されることによって、対象細胞(例えば、受精卵の対象生体等)の外膜(例えば、卵膜や細胞膜等)に一時的な穴を形成し,その影響を最小限に抑えることで外膜内にある組織等を損傷することなく、導入物質を対象細胞(例えば、受精卵の対象生体等)の内部に導入することができる。   As described above, the substance introduction method disclosed in the present application includes a burst pulse in which an asymmetric reference pulse that is maintained at a constant potential level for a predetermined time while polarity changes positively and negatively is repeated in the same cycle. After applying to the target cell immersed in the solution to be applied, a high voltage pulse having a higher voltage and a shorter time than the reference pulse constituting the burst pulse is applied to the target cell for one on time. Therefore, by a burst pulse (asymmetric burst pulse) in which an asymmetric reference pulse is repeated at the same period, an outer membrane (eg, egg membrane or cell membrane) of a target cell (eg, a target organism of a fertilized egg) In addition, since either one of the positive and negative electrodes is not continuously charged with a biased polarity, it is possible to suppress the electrical damage while at the same time introducing the conductive material immersed in the solution. When the substance is moved in either the positive or negative direction, a situation where the introduced substance is easily introduced is formed. Under this situation, a high voltage pulse is applied for a short time, so that the target cell is introduced. Damage to tissues in the outer membrane by forming temporary holes in the outer membrane (eg, egg membrane, cell membrane, etc.) of the fertilized egg (eg, the target organism) and minimizing the effects The introduction substance can be introduced into the target cell (for example, the target organism of the fertilized egg).

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記バーストパルスを構成する基準パルスが、正負極性間で異なる波高値を有するものである。このように、本願に開示する物質導入方法は、正負極性間における波高値の違いにより、前記対象細胞に印加されるパルスの強度を、経時的に交互に変えることから、外膜にチャージされる電荷量を調整することで電気的ダメージを抑制しつつ、一方で、溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動させることで、導入物質がさらに導入され易い状況が形成されることとなり、当該状況下において、高電圧パルスが短時間印加されることによって、対象細胞を損傷することなく、さらに大量の導入物質を一気に対象細胞に導入することができる。   In the substance introduction method disclosed in the present application, the reference pulse constituting the burst pulse has a peak value that differs between positive and negative polarities as necessary. Thus, in the substance introduction method disclosed in the present application, the intensity of the pulse applied to the target cell is alternately changed over time due to the difference in the peak value between the positive and negative polarity, so that the outer membrane is charged. While suppressing electrical damage by adjusting the amount of charge, there is a situation where the introduced substance is more easily introduced by moving the introduced substance immersed in the solution in either the positive or negative direction. In this situation, by applying a high voltage pulse for a short time, a larger amount of introduced substance can be introduced into the target cell at once without damaging the target cell.

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記バーストパルスを構成する基準パルスが、正負極性間で異なるデューティ比を有するものである。このように、本願に開示する物質導入方法は、正負極性間におけるデューティ比の違いにより、前記対象細胞に印加されるパルスの印加タイミングが、経時的に交互に変わることから、外膜にチャージされる電荷量を調整することで電気的ダメージを抑制しつつ、一方で,溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動させることで,導入物質がさらに導入され易い状況が形成されることとなり、当該状況下において、高電圧パルスが短時間印加されることによって、対象細胞を損傷することなく、さらに大量の導入物質を一気に対象細胞に導入することができる。   In the substance introduction method disclosed in the present application, the reference pulse constituting the burst pulse has a duty ratio different between positive and negative polarities as necessary. As described above, the substance introduction method disclosed in the present application is charged to the outer membrane because the application timing of the pulse applied to the target cell alternately changes with time due to the difference in duty ratio between positive and negative polarity. In the situation where the introduced material is more easily introduced by moving the introduced material immersed in the solution in either direction of the positive or negative electrode while suppressing the electrical damage by adjusting the charge amount In this situation, by applying a high voltage pulse for a short time, a larger amount of the introduced substance can be introduced into the target cell at once without damaging the target cell.

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記バーストパルスが、各基準パルスの印加電荷量を順次減衰させて構成されるものである。このように、本願に開示する物質導入方法は、後続する高電圧パルスが印加される直前には、前記バーストパルスの強度が、前記バーストパルス印加初期の基準パルスよりも小さくなることから、前記高電圧パルスと前記バーストパルスの波高値との差異が高められ、対象細胞に対して導入物質をより受け入れ易い状況が形成されることとなり、当該状況下で前記高電圧パルスが印加されることによって、対象細胞を損傷することなく、対象細胞に対してより多くの導入物質を導入することができる。   In the substance introduction method disclosed in the present application, the burst pulse is configured by sequentially attenuating the applied charge amount of each reference pulse as necessary. As described above, in the substance introduction method disclosed in the present application, the intensity of the burst pulse becomes smaller than the reference pulse at the initial stage of the burst pulse application immediately before the subsequent high voltage pulse is applied. The difference between the peak value of the voltage pulse and the burst pulse is increased, and a situation where the introduced substance is more easily accepted for the target cell is formed, and the high voltage pulse is applied under the situation, More introduction substances can be introduced into the target cells without damaging the target cells.

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記バーストパルスを構成する基準パルスが、マイクロ秒オーダーのオン時間、且つ数十〜数百Vオーダーの印加電圧を有し、前記高電圧パルスが、ナノ秒オーダーのオン時間、且つkVオーダーの印加電圧を有するものである。このように、本願に開示する物質導入方法は、マイクロ秒オーダーのオン時間、且つ数十〜数百Vオーダーの印加電圧を有し、前記高電圧パルスが、ナノ秒オーダーのオン時間、且つkVオーダーの印加電圧を有することから、当該バーストパルスと高電圧パルスの最適な組み合わせによって、前記バーストパルスにより効率よく溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動し、対象細胞が導入物質を受容しやすい状況が形成されることとなり、後続する前記高電圧パルスの印加によって、対象細胞を損傷することなく、より多くの導入物質を対象細胞の内部に導入することができる。   In the substance introduction method disclosed in the present application, if necessary, the reference pulse constituting the burst pulse has an on time in the order of microseconds and an applied voltage in the order of several tens to several hundreds V, and the high voltage pulse Have an on-time of nanosecond order and an applied voltage of kV order. Thus, the substance introduction method disclosed in the present application has an on time in the order of microseconds and an applied voltage in the order of several tens to several hundreds V, and the high voltage pulse has an on time in the order of nanoseconds and kV. Since the applied voltage has an order, the optimum combination of the burst pulse and the high-voltage pulse allows the introduced substance that is efficiently immersed in the solution by the burst pulse to move in either the positive or negative direction. A situation in which the cells are likely to receive the introduction substance is formed, and by applying the subsequent high voltage pulse, more introduction substance can be introduced into the target cell without damaging the target cell. .

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記高電圧パルスが、前記バーストパルスを構成する各正負の基準パルスのうち、印加電荷量の少ない極性の側と同極性で印加するものである。このように、前記高電圧パルスが、前記バーストパルスにより対象細胞内にチャージされた電荷の極性と異なる極性で印加されることから、前記バーストパルスにより対象細胞にチャージされた電荷と同じ極性の電荷を前記高電圧パルスが重畳することに起因して対象細胞に余分なダメージを与えることが抑制されることとなり、当該高電圧パルスの印加によって、さらに対象細胞を損傷することなく、より多くの導入物質を対象細胞の内部に導入することができる。   In the substance introduction method disclosed in the present application, the high voltage pulse is applied with the same polarity as that of the polarity side with a small amount of applied charge among the positive and negative reference pulses constituting the burst pulse, as necessary. is there. Thus, since the high voltage pulse is applied with a polarity different from the polarity of the charge charged in the target cell by the burst pulse, the charge having the same polarity as the charge charged in the target cell by the burst pulse. As a result, it is possible to suppress excessive damage to the target cell due to the superposition of the high-voltage pulse, and by introducing the high-voltage pulse, more introduction without damaging the target cell. The substance can be introduced into the target cell.

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記バーストパルスを構成する各正負の基準パルスの印加電荷量が、各正負間で10:1〜1:10の比率を有するものである。このように、本願に開示する物質導入方法は、前記バーストパルスを構成する各正負の基準パルスの印加電荷量が、各正負間で10:1〜1:10の比率を有することから、外膜にチャージされる電荷量を調整することで電気的ダメージを抑制しつつ,一方で,溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動させることで,対象細胞が導入物質を受容しやすい最適な状況が形成され、後続する前記高電圧パルスの印加によって、対象細胞を損傷することなく、大量の導入物質を対象細胞の内部に導入することができる。   In the substance introduction method disclosed in the present application, the applied charge amount of each positive and negative reference pulse constituting the burst pulse has a ratio of 10: 1 to 1:10 between the positive and negative as necessary. Thus, in the substance introduction method disclosed in the present application, the applied charge amount of each positive and negative reference pulse constituting the burst pulse has a ratio of 10: 1 to 1:10 between each positive and negative. While controlling electrical charge by controlling the amount of electric charge charged to the cell, the introduced cell immersed in the solution moves in either the positive or negative direction, so that the target cell becomes the introduced material. An optimal situation is formed in which a large amount of introduced substance can be introduced into the target cell without damaging the target cell by the subsequent application of the high voltage pulse.

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記高電圧パルス印加工程により前記高電圧パルスが印加された後、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルスを、前記対象細胞に対して印加する後段バーストパルス印加工程とを含むものである。このように、前記高電圧パルスの印加によって前記導入物質が導入された前記対象細胞に対して、さらに、後段バーストパルス印加工程によって、前記高電圧パルスよりも微弱なバーストパルスが印加されることから、前記対象細胞に対してさらなる電気的な刺激によって前記導入物質の導入が促進されることとなり、前記対象細胞に対する前記導入物質の導入をより確実化させることができる。   The substance introduction method disclosed in the present application is, as necessary, maintained at a constant potential value level for a predetermined time while the polarity changes positively or negatively after the high voltage pulse is applied by the high voltage pulse applying step. And a subsequent burst pulse applying step of applying a burst pulse in which an asymmetric reference pulse is repeated in the same cycle to the target cell. In this way, a burst pulse that is weaker than the high voltage pulse is further applied to the target cell into which the introduction substance has been introduced by the application of the high voltage pulse, in a subsequent burst pulse application step. The introduction of the introduced substance is promoted by further electrical stimulation to the target cell, and the introduction of the introduced substance to the target cell can be further ensured.

本願に開示する物質導入方法は、必要に応じて、前記後段バーストパルス印加工程により印加されるバーストパルスを構成する最初の基準パルスの波高値が、前記前段に相当するバーストパルス印加工程により印加されたバーストパルスを構成する最後の基準パルスの波高値以下であるものである。このように、前記導入物質が導入された前記対象細胞に対して、前記後段バーストパルス印加工程によって、より穏やかな電気的な刺激が与えられることから、前記対象細胞に対する前記導入物質の導入が安定化されることとなり、前記対象細胞に対する前記導入物質の導入をより確実に行うことができる。   In the substance introduction method disclosed in the present application, if necessary, the peak value of the first reference pulse constituting the burst pulse applied in the subsequent burst pulse applying step is applied in the burst pulse applying step corresponding to the previous step. The peak value of the last reference pulse constituting the burst pulse is equal to or less than the peak value. As described above, since the target cell into which the introduction substance has been introduced is given a more gentle electrical stimulation by the subsequent burst pulse application step, the introduction of the introduction substance into the target cell is stable. Thus, the introduction substance can be more reliably introduced into the target cell.

本願に開示する物質導入装置は、対象細胞の内部に導入物質を導入する物質導入装置において、前記導入物質を含有する溶液及び前記対象細胞を収容する収容手段と、前記収容手段の周囲に配設される一対の対向電極と、前記対向電極間に印加する電圧を生成する直流電流を供給する直流電源と、前記直流電源から供給される直流電流に基づいて、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルス、及び、前記バーストパルスを構成する基準パルスよりも高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、前記対象細胞に対して印加する制御を行うパルス制御手段とを備えるものである。   The substance introduction apparatus disclosed in the present application is a substance introduction apparatus that introduces an introduction substance into a target cell, a storage means that contains the solution containing the introduction substance and the target cell, and is disposed around the storage means. A pair of counter electrodes, a DC power source that supplies a DC current that generates a voltage to be applied between the counter electrodes, and a constant while the polarity changes positively or negatively based on the DC current supplied from the DC power source. A burst pulse in which an asymmetric reference pulse having a potential level maintained for a predetermined time is repeated in the same period, and a high voltage pulse having a higher voltage and a shorter time than the reference pulse constituting the burst pulse is applied to the target cell. And a pulse control means for controlling the application.

このように、前記導入物質を含有する溶液及び前記対象細胞を収容する収容手段と、前記収容手段の周囲に配設される一対の対向電極と、前記対向電極間に印加する電圧を生成する直流電流を供給する直流電源と、前記直流電源から供給される直流電流に基づいて、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルス、及び、前記バーストパルスを構成する基準パルスよりも高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、前記対象細胞に対して印加する制御を行うパルス制御手段とを備えることから、非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルスによって、対象細胞に対して、正負極のいずれか一方に極性が偏ったパルスが印加されることから、当該極性の偏りによって対象細胞の外膜にチャージされる電荷量を調整することで電気的ダメージを抑制しつつ、一方で、溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動させることで、対象細胞が導入物質を受容しやすい最適な状況が形成され、後続する前記高電圧パルスの印加によって、対象細胞を損傷することなく、大量の導入物質を対象細胞の内部に導入することができる。   As described above, the storage means for storing the solution containing the introduced substance and the target cell, the pair of counter electrodes arranged around the storage means, and the direct current that generates a voltage to be applied between the counter electrodes A DC power source that supplies current and an asymmetric reference pulse that maintains a constant potential value level for a predetermined time while polarity changes positively and negatively based on the DC current supplied from the DC power source are repeated in the same cycle. Asymmetric reference pulse comprising: a burst pulse; and pulse control means for performing a control to apply a high voltage pulse having a higher voltage and a shorter time than the reference pulse constituting the burst pulse to the target cell. Since a pulse with a polarity biased to either the positive or negative electrode is applied to the target cell by a burst pulse repeated at the same cycle, While the electrical damage is suppressed by adjusting the amount of charge charged to the outer membrane of the target cell due to the bias, the introduced substance immersed in the solution moves in either the positive or negative direction Thus, an optimal situation is formed in which the target cell can easily receive the introduced substance, and a large amount of the introduced substance is introduced into the target cell without damaging the target cell by the subsequent application of the high voltage pulse. Can do.

本願に開示する物質導入装置は、必要に応じて、前記対向電極の少なくとも一方が、他の電極と対向する側に、ピン形状又はレール形状の突起物を備えるものである。このように、本願に開示する物質導入装置は、前記対向電極の少なくとも一方が、他の電極と対向する側に、ピン形状又はレール形状の突起物を備えることから、当該突起物において放電位置の集中性(局所性)が高まることとなり、溶液中に浸漬された導入物質の集中性が高まり,また,対象細胞の外膜にチャージされる電荷量が調整されることによって、対象細胞を損傷することなく、一気に大量の導入物質を対象細胞の内部に導入することができる。   In the substance introduction device disclosed in the present application, as necessary, at least one of the counter electrodes includes a pin-shaped or rail-shaped protrusion on the side facing the other electrode. As described above, in the substance introduction device disclosed in the present application, since at least one of the counter electrodes includes a pin-shaped or rail-shaped protrusion on the side facing the other electrode, Concentration (locality) will increase, concentration of the introduced substance immersed in the solution will increase, and the target cell will be damaged by adjusting the amount of charge charged to the outer membrane of the target cell It is possible to introduce a large amount of the introduced substance into the target cell at once.

本発明の第1の実施形態に係る物質導入装置の概要図、及び物質導入方法のフローチャートを示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic of the substance introduction apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the flowchart of a substance introduction method are shown. 本発明の第1の実施形態に係る非対称なバーストパルスの波形例を示す。2 shows an example waveform of an asymmetric burst pulse according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る非対称なバーストパルス及び高電圧パルスの波形例、及び、本発明の第1の実施形態に係る物質導入装置の回路構成例を示す。The waveform example of the asymmetrical burst pulse and high voltage pulse which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the circuit structural example of the substance introduction apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention are shown. 本発明の第2の実施形態に係る物質導入装置の突起物の説明図を示す。Explanatory drawing of the protrusion of the substance introduction apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown. 本発明の第3及び第4の実施形態に係る物質導入方法のフローチャート、及び、非対称なバーストパルス及び高電圧パルスの波形例を示す。The flowchart of the substance introduction method which concerns on the 3rd and 4th embodiment of this invention, and the waveform example of an asymmetrical burst pulse and a high voltage pulse are shown. 本発明に係る物質導入装置を用いた物質導入の実験結果を示す。The experimental result of substance introduction using the substance introduction device concerning the present invention is shown. 本発明に係る物質導入装置を用いたアクチノマイシンDの導入結果、及び各々の化学物質の物質導入についての発生異常率を示す。The introduction result of actinomycin D using the substance introduction apparatus according to the present invention and the occurrence abnormality rate of each chemical substance for substance introduction are shown. 本発明に係る物質導入方法によるGFPベクターの導入から1日経過後及び2日経過後の受精卵に対して撮影した可視写真及び蛍光顕微鏡写真を示す。The visible photograph and fluorescence micrograph which were image | photographed with respect to the fertilized egg after 1 day progress and 2 days progress after introduction | transduction of the GFP vector by the substance introduction | transduction method based on this invention are shown. 本発明に係る物質導入方法によるGFPベクターの導入から1日経過後の受精卵に対して撮影した可視写真及び蛍光顕微鏡写真を示す。The visible photograph and fluorescence micrograph which were image | photographed with respect to the fertilized egg 1 day after the introduction | transduction of the GFP vector by the substance introduction | transduction method based on this invention are shown. 本発明に係る物質導入方法によるGFPベクターの導入実験結果であって、導入実験後3日目にGFPによる蛍光が確認された受精卵の割合を示す。It is a GFP vector introduction | transduction experiment result by the substance introduction | transduction method based on this invention, Comprising: The ratio of the fertilized egg by which the fluorescence by GFP was confirmed on the 3rd day after introduction | transduction experiment is shown. 本発明に係る物質導入方法による受精当日卵及び受精翌日卵に対して行ったアクチノマイシンDの導入結果を示す。The introduction result of actinomycin D performed on the egg on the day of fertilization and the egg on the day after fertilization by the substance introduction method according to the present invention is shown. 本発明に係る物質導入方法によるワルファリンナトリウムの導入実験結果を示す。The introduction experiment result of warfarin sodium by the substance introduction method concerning the present invention is shown. 本発明に係る物質導入方法によるロキソプロフェンナトリウム2水和物の導入後の受精卵に対して撮影した可視写真を示す。1 shows a visible photograph taken on a fertilized egg after introduction of loxoprofen sodium dihydrate by the substance introduction method according to the present invention.

(第1の実施形態)
本実施形態に係る物質導入装置は、図1(a)に示すように、対象細胞100及び導入物質110を含有する溶液120を収容する収容手段21と、この収容手段21の周囲に配設される一対の対向電極22及び対向電極23と、この対向電極22及び対向電極23間に印加する電圧(後述のバーストパルス及び高電圧パルス)を生成(例えば、後述のバーストパルス生成部41及び高電圧パルス生成部42により生成)する直流電流を供給する直流電源3と、この直流電源3から供給される直流電流に基づいて、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルス、及び、前記バーストパルスよりも高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、対象細胞100に対して印加する制御を行うパルス制御手段4とを備える構成である。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1 (a), the substance introduction device according to the present embodiment is arranged around a containing means 21 for containing a target cell 100 and a solution 120 containing the introduced substance 110, and around the containing means 21. A pair of counter electrodes 22 and 23 and a voltage (a burst pulse and a high voltage pulse described later) applied between the counter electrode 22 and the counter electrode 23 (for example, a burst pulse generator 41 and a high voltage described later). Based on the DC power supply 3 that supplies the DC current generated by the pulse generator 42) and the DC current supplied from the DC power supply 3, a constant potential value level is maintained for a predetermined time while the polarity changes between positive and negative. A burst pulse in which the asymmetric reference pulse is repeated at the same period, and a high voltage pulse having a higher voltage and shorter time than the burst pulse are applied to the target cell 100. A configuration and a pulse control unit 4 for controlling the.

対象細胞100は、生物の受精卵に限らず、各種細胞,小動物,植物等が挙げられる。導入物質110は、シクロヘキシミド(CX)やアクチノマイシンD(AD)等のタンパク質合成を阻害する各種の阻害剤、各種タンパク質,遺伝子(DNAやRNA)などが挙げられる。この他、医薬用途として、細胞標識試薬(細胞染色用蛍光標識試薬、酸化ストレス標識試薬等)を対象細胞100内に導入することもできる。また、例えば、化学物質(例えば、ビスフェノールA、エストラジオール等)の生体に対する影響評価にも用いることができる。前記溶液120は、導入物質110を溶解する媒体であれば、特に制限されず、例えば、水溶液、懸濁液、ゲルなどの形態とすることができる。   The target cell 100 is not limited to a fertilized egg of an organism, and various cells, small animals, plants and the like can be mentioned. Examples of the introduced substance 110 include various inhibitors that inhibit protein synthesis such as cycloheximide (CX) and actinomycin D (AD), various proteins, genes (DNA and RNA), and the like. In addition, a cell labeling reagent (fluorescent labeling reagent for cell staining, oxidative stress labeling reagent, etc.) can also be introduced into the target cell 100 for pharmaceutical use. Further, for example, it can be used for evaluating the influence of a chemical substance (for example, bisphenol A, estradiol, etc.) on a living body. The solution 120 is not particularly limited as long as it is a medium that dissolves the introduction substance 110, and may be in the form of, for example, an aqueous solution, a suspension, or a gel.

前記収容手段21は、プラスティック製の容器を用いることができる。対向電極22及び対向電極23は、一般に用いられている電極素材であれば特に限定されず、例えば、ステンレス,デュラルミン,銅やプラチナが挙げられる。   The container 21 can be a plastic container. The counter electrode 22 and the counter electrode 23 are not particularly limited as long as they are generally used electrode materials, and examples thereof include stainless steel, duralumin, copper, and platinum.

前記直流電源3は、前記対向電極にバーストパルスと高電圧パルスを供給するパルス電源として、後述するバーストパルス生成部41及び高電圧パルス生成部42を充電する。即ち、この直流電源3は、例えば、図1(a)に示すように、バーストパルスを生成するためのバーストパルス用電源31と、高電圧パルスを生成するための高電圧パルス用電源32とから構成される。   The DC power supply 3 charges a burst pulse generator 41 and a high voltage pulse generator 42, which will be described later, as a pulse power supply that supplies a burst pulse and a high voltage pulse to the counter electrode. That is, the DC power source 3 includes, for example, a burst pulse power source 31 for generating a burst pulse and a high voltage pulse power source 32 for generating a high voltage pulse, as shown in FIG. Composed.

前記パルス制御手段4は、直流電源3の直流電圧のオン時間、デューティ比、及び/又は極性を制御することによって、対向電極22及び対向電極23間に、前記バーストパルス又は高電圧パルスを発生させる。このパルス制御手段4は、例えば、図1(a)に示すように、前記バーストパルスを生成するバーストパルス生成部41と、前記高電圧パルスを生成する高電圧パルス生成部42と、前記バーストパルス及び前記高電圧パルスを印加するタイミング(前記バーストパルス及び前記高電圧パルスを構成する正負パルスの印加電荷量(パルス幅を含む)、パルス数、前記バーストパルス及び前記高電圧パルス間の出力間隔)を調整するタイミング調整部43と、対向電極22及び対向電極23間に前記バーストパルス及び前記高電圧パルスを出力する出力制御部44を備える構成とすることができる。   The pulse control means 4 generates the burst pulse or the high voltage pulse between the counter electrode 22 and the counter electrode 23 by controlling the ON time, the duty ratio, and / or the polarity of the DC voltage of the DC power supply 3. . For example, as shown in FIG. 1A, the pulse control means 4 includes a burst pulse generating unit 41 that generates the burst pulse, a high voltage pulse generating unit 42 that generates the high voltage pulse, and the burst pulse. And timing of applying the high voltage pulse (amount of charge applied to the positive and negative pulses (including pulse width), the number of pulses, and the output interval between the burst pulse and the high voltage pulse) And a timing adjustment unit 43 that adjusts the output and an output control unit 44 that outputs the burst pulse and the high voltage pulse between the counter electrode 22 and the counter electrode 23.

上記の物質導入装置を用いた物質導入方法を、図1(b)のフローチャートに沿って、以下説明する。   A substance introduction method using the substance introduction apparatus will be described below with reference to the flowchart of FIG.

先ず、前記収容手段21の内部で、導入物質110を含有する溶液120中に対象細胞100を浸漬させる。この導入物質110を含有する溶液120中に浸漬された対象細胞100に対して、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルとして零レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルス(非対称バーストパルスともいう)を印加する(S1:バーストパルス印加工程)。このように、非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルスによって、対象細胞100に対して、正負極のいずれか一方に極性が偏った電荷が連続してチャージされることがないため,生体の外膜に対する電気的ダメージを抑制しつつ、一方で,溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動させられることで,導入物質が導入され易い状況が形成されることとなる。   First, the target cell 100 is immersed in the solution 120 containing the introduction substance 110 inside the housing means 21. The target cell 100 immersed in the solution 120 containing the introduced substance 110 has an asymmetric reference pulse in which the zero level is maintained as a constant potential value level for a predetermined time while the polarity changes positively and negatively in the same period. A burst pulse (also referred to as an asymmetric burst pulse) is applied (S1: burst pulse application step). As described above, since the asymmetric reference pulse is repeated at the same period, the target cell 100 is not continuously charged with a charge having a biased polarity on either the positive or negative side. On the other hand, the introduction material immersed in the solution is moved in either direction of the positive and negative electrodes while suppressing the electrical damage to the outer membrane of the film, thereby forming a situation where the introduction material is easily introduced. It will be.

この本実施形態に係る非対称なバーストパルスは、例えば、図2(a)に示すように、正極側の基準パルス(図中のA)と負極側の基準パルス(図中のB)とが異なる波高値をもつように構成することができる。   In the asymmetric burst pulse according to this embodiment, for example, as shown in FIG. 2A, a positive reference pulse (A in the figure) and a negative reference pulse (B in the figure) are different. It can be configured to have a peak value.

波高値としては、例えば、正極側の電圧(Vp)(波高値)を20Vとして、負極側の電圧(Vn)(波高値)を−10Vとすることができる。本実施形態に係る非対称なバーストパルスの周期の数(n)は、1〜400とすることができるが、対象細胞100に対する電気的ダメージを抑制するという点から、好ましくは100〜200であり、例えば、100とすることができる。   As the peak value, for example, the positive side voltage (Vp) (peak value) can be set to 20V, and the negative side voltage (Vn) (peak value) can be set to -10V. The number (n) of asymmetric burst pulse periods according to the present embodiment can be 1 to 400, but is preferably 100 to 200 from the viewpoint of suppressing electrical damage to the target cell 100. For example, it can be set to 100.

このような構成により、正負極性間における波高値の違いによって、対象細胞100に印加されるパルスの強度が、経時的に交互に変わることから、正負極のいずれか一方に極性が偏った電荷が連続してチャージされることがないため,電気的なダメージを抑制しつつ、一方で,溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向にさらに移動させられることで,導入物質110がさらに導入され易い状況が形成されることとなり、当該状況下において、高電圧パルスが短時間印加されることによって、対象細胞100を損傷することなく、さらに大量の導入物質110を一気に対象細胞に導入することができる。   With such a configuration, the intensity of the pulse applied to the target cell 100 alternately changes with time due to the difference in the peak value between the positive and negative polarity, so that a charge with a biased polarity is applied to either the positive or negative electrode. Since it is not continuously charged, while the electrical damage is suppressed, the introduced substance immersed in the solution is further moved in either the positive or negative direction, thereby introducing the introduced substance. 110 is more easily introduced, and a high voltage pulse is applied for a short time in this situation, so that a larger amount of the introduced substance 110 can be rapidly applied to the target cell without damaging the target cell 100. Can be introduced.

上述したように、本実施形態に係る非対称なバーストパルスは、前記バーストパルスを構成する基準パルスが正負極側で異なる波高値を有する構成とすることができるが、同図(b)に示すように、正負極側のパルスにおけるデューティ比を異ならせる構成とすることもできる。   As described above, the asymmetric burst pulse according to the present embodiment can be configured such that the reference pulse constituting the burst pulse has different peak values on the positive and negative sides, as shown in FIG. In addition, the duty ratio in the positive and negative pulses may be different.

オン時間及びオフ時間は、数マイクロ秒〜数秒とすることができる。オン時間については、例えば、正極側のオン時間(Tp)を300マイクロ秒(μs)として、負極側のオン時間(Tn)を30マイクロ秒(μs)以上300マイクロ秒(μs)未満とすることができる。オフ時間については、例えば、正極側のオフ時間(Tpn)を100マイクロ秒(μs)、負極側のオン時間(Tn)を100マイクロ秒(μs)とすることができる。印加される電圧については、例えば、±50Vとすることができ、例えば、正極側の電圧(Vp)を20Vとして、負極側の電圧(Vn)を−20Vとすることができる。   The on-time and off-time can be several microseconds to several seconds. Regarding the on-time, for example, the on-time (Tp) on the positive electrode side is set to 300 microseconds (μs), and the on-time (Tn) on the negative electrode side is set to 30 microseconds (μs) or more and less than 300 microseconds (μs). Can do. Regarding the off time, for example, the off time (Tpn) on the positive electrode side can be set to 100 microseconds (μs), and the on time (Tn) on the negative electrode side can be set to 100 microseconds (μs). The applied voltage can be, for example, ± 50 V. For example, the positive voltage (Vp) can be 20 V and the negative voltage (Vn) can be −20 V.

この場合には、正負極側でデューティ比が異なることから、対象細胞100に与えられるパルス電圧のタイミングが正負極側で異なることにより、パルス電圧が印加されない時間が長短交互に変動することとなり、正負極のいずれか一方に極性が偏った電荷が対象細胞100に連続してチャージされることがないため,電気的なダメージを抑制しつつ,より効率的に導入物質が移動しさらに導入され易い状況が形成されることとなる。   In this case, since the duty ratio is different on the positive and negative sides, the timing of the pulse voltage applied to the target cell 100 is different on the positive and negative sides. Since the target cell 100 is not continuously charged with a charge with a biased polarity on either the positive or negative electrode, the introduced substance moves more efficiently and is more easily introduced while suppressing electrical damage. A situation will be formed.

すなわち、前記基準パルスの極性が正極又は負極で連続して構成されるバーストパルスの場合では、対象細胞100に与えられるパルス電圧によるエネルギーが増幅され、電気的なダメージが発生し易くなることに対して、本実施形態に係る非対称なバーストパルスでは、基準パルスの極性が正極・負極と交互に繰り返して構成されることによって、対象細胞100に与える電気的なダメージが抑制され、より効率的に導入物質が導入され易い状況が形成されることとなる。   That is, in the case of a burst pulse in which the polarity of the reference pulse is continuously composed of a positive electrode or a negative electrode, energy due to the pulse voltage applied to the target cell 100 is amplified and electrical damage is likely to occur. Thus, in the asymmetric burst pulse according to this embodiment, the polarity of the reference pulse is alternately repeated with the positive electrode and the negative electrode, thereby suppressing electrical damage to the target cell 100 and introducing it more efficiently. A situation where a substance is easily introduced is formed.

また、上記の本実施形態に係る非対称なバーストパルスは、同図(c)に示すように、各基準パルスの印加電荷量を順次減衰させて構成することができる。この場合には、対象細胞100に与えられるバーストパルスの大きさが経時的に減衰することにより、後続する高電圧パルスが印加される直前には、前記バーストパルスの強度が、バーストパルス印加初期の基準パルスよりも小さくなることから、本実施形態に係るバーストパルスが対象細胞100及び導入物質110に与える上述した作用を維持しつつも、前記高電圧パルスと前記バーストパルスの波高値との差異が高められ、対象細胞に対して導入物質をより受け入れ易い状況が形成されることとなる。   In addition, the asymmetric burst pulse according to the above-described embodiment can be configured by sequentially attenuating the applied charge amount of each reference pulse as shown in FIG. In this case, since the magnitude of the burst pulse given to the target cell 100 decays with time, the intensity of the burst pulse immediately before the subsequent high voltage pulse is applied is the initial value of the burst pulse application. Since it becomes smaller than the reference pulse, the difference between the high voltage pulse and the peak value of the burst pulse is maintained while maintaining the above-described effect that the burst pulse according to this embodiment gives to the target cell 100 and the introduced substance 110. The situation will be increased and the target cell will be more readily acceptable for the introduced substance.

次に、このバーストパルスを印加後、対象細胞100に対して、このバーストパルスよりも、高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、1オン時間分印加する(S1:高電圧パルス印加工程)。この高電圧パルスは、前記バーストパルスを構成する各正負の基準パルスのうち、印加電荷量の少ない極性の側と同極性で印加することが好ましい。このように、この高電圧パルスが、前記バーストパルスにより対象細胞100内にチャージされた電荷の極性と異なる極性で印加されることから、前記バーストパルスにより対象細胞100の外膜にチャージされた電荷と逆の極性の電荷を前記高電圧パルスが重畳することに起因して対象細胞に余分なダメージを与えることが抑制されることとなり、この高電圧パルスの印加によって、さらに対象細胞を損傷することなく、より多くの導入物質を対象細胞の内部に導入することができる。   Next, after applying this burst pulse, a high voltage pulse having a higher voltage and a shorter time than this burst pulse is applied to the target cell 100 for one on time (S1: high voltage pulse application step). The high voltage pulse is preferably applied with the same polarity as that of the polarity side with a smaller amount of applied charge among the positive and negative reference pulses constituting the burst pulse. Thus, since the high voltage pulse is applied with a polarity different from the polarity of the charge charged in the target cell 100 by the burst pulse, the charge charged on the outer membrane of the target cell 100 by the burst pulse. As a result, the target cell is prevented from being excessively damaged by superimposing the charge of the opposite polarity to the high voltage pulse, and the target cell is further damaged by the application of the high voltage pulse. And more introduction substance can be introduced into the target cell.

本実施形態に係る高電圧パルスのオン時間は、特に制限されないが、好ましくは、15ナノ秒(ns)〜200ナノ秒(ns)であり、例えば、100ナノ秒(ns)とすることができる。また、本実施形態に係る高電圧パルスの電圧値は、特に制限されないが、好ましくは、1kV〜10kVであり、例えば、3kVとすることができる。   The on-time of the high voltage pulse according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 15 nanoseconds (ns) to 200 nanoseconds (ns), and can be, for example, 100 nanoseconds (ns). . The voltage value of the high voltage pulse according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 1 kV to 10 kV, and can be 3 kV, for example.

本実施形態に係る非対称なバーストパルス及び高電圧パルスは、例えば、図3(a)に示すように、バーストパルスの印加後、時間間隔(ΔT)を空けた後に、高電圧パルスを正極側又は負極側のいずれかの極側で1オン時間分印加する。この時間間隔(ΔT)としては、特に制限されないが、好ましくは、10マイクロ秒以上であり、より好ましくは、1ミリ〜数百ミリ秒であり、例えば、100ミリ秒(ms)とすることができる。1ミリ秒以下では電気ダメージが増加する傾向が強くなる。   For example, as shown in FIG. 3A, the asymmetric burst pulse and the high voltage pulse according to the present embodiment are separated from the high voltage pulse on the positive electrode side after a time interval (ΔT) after the application of the burst pulse. Application is made for one on-time on either pole side of the negative electrode side. The time interval (ΔT) is not particularly limited, but is preferably 10 microseconds or more, more preferably 1 to several hundred milliseconds, for example, 100 milliseconds (ms). it can. Below 1 millisecond, the tendency for electrical damage to increase increases.

本実施形態に係るバーストパルス及び高電圧パルスは、上記のように、対象細胞100に対して、前記バーストパルスを印加後、前記高電圧パルスが印加されることによって、対象細胞100を損傷することなく、一気に大量の導入物質110を対象細胞100の内部に導入することができる。この顕著な効果を奏するメカニズムは未だ詳細には解明されていないが、非対称なバーストパルスによって、正負極のいずれか一方に極性が偏った電荷が連続してチャージされることがないため,対象生体(の外膜)に対する過度な電気的なダメージが抑制され、一方で,溶液中に浸漬された導入物質が正負極のいずれか一方の方向に移動させられることで,導入物質が導入され易い状況が形成されることになり、当該状況下において、高電圧パルスが短時間印加されることによって、非対称なバーストパルスによる重さのある導入物質110を動かす作用とこの高電圧パルスによる外膜に対する一時的な穴の形成が相俟って、対象細胞100を損傷することなく、一気に導入物質110が対象細胞100の内部に導入されるものと推察される。   As described above, the burst pulse and the high voltage pulse according to the present embodiment damage the target cell 100 by applying the high voltage pulse to the target cell 100 after the burst pulse is applied. In addition, a large amount of the introduced substance 110 can be introduced into the target cell 100 at once. Although the mechanism that exerts this remarkable effect has not yet been elucidated in detail, an asymmetric burst pulse does not continuously charge a charge with a biased polarity to either the positive or negative electrode. The excessive electrical damage to the (outer membrane) is suppressed, while the introduced substance immersed in the solution is moved in either the positive or negative direction, so that the introduced substance is easily introduced. In this situation, when the high voltage pulse is applied for a short time, the action of moving the heavy introduction material 110 by the asymmetric burst pulse and the temporary action on the outer membrane by the high voltage pulse are performed. It is presumed that the introduction substance 110 is introduced into the target cell 100 at once without damaging the target cell 100 due to the formation of a proper hole. .

尚、本実施形態において、このようなバーストパルス及び高電圧パルスという2つの異なるパルスを発生させることは、例えば、図3(b)のような回路構成のシステムを構築することにより、実現することができる。即ち、パルス制御手段4が、2つの異なる極性の出力を持つRC放電回路(同極性、逆極性)の切換制御によって、直流電源31から供給される電源を元にバーストパルスを生成するバーストパルス生成部41と、直流高電圧電源32から供給される電源によって、複数のブルームライン線路から成るブルームラインジェネレータで高電圧矩形波パルスを生成する高電圧パルス生成部42と、遅延パルス発生器の制御によって、これらバーストパルス及び高電圧パルスを上記の時間間隔(ΔT)だけ遅延させて発生させるタイミング調整部43と、バーストパルス生成部41と高電圧パルス生成部42から出力されるバーストパルス及び高電圧パルスを出力する出力制御部44とを備える構成とすることができる。尚、高電圧パルスを発生させるための電気パルスを遅延パルス発生器からブルームラインジェネレータに伝送する際には、ブルームラインジェネレータが動作するときに発生する電気的な外部影響を抑えるために、E/Oコンバーター等を使用して光ファイバー伝送を用いることが好ましい。   In the present embodiment, the generation of two different pulses such as a burst pulse and a high voltage pulse can be realized by constructing a system having a circuit configuration as shown in FIG. 3B, for example. Can do. That is, the pulse control means 4 generates burst pulses based on the power supplied from the DC power supply 31 by switching control of RC discharge circuits (same polarity and reverse polarity) having two different polar outputs. The high voltage pulse generator 42 that generates a high voltage rectangular wave pulse with a Bloom line generator composed of a plurality of Bloom line lines by the power supplied from the unit 41, the DC high voltage power supply 32, and the control of the delay pulse generator The timing adjustment unit 43 that generates the burst pulse and the high voltage pulse with a delay of the time interval (ΔT), and the burst pulse and the high voltage pulse output from the burst pulse generation unit 41 and the high voltage pulse generation unit 42. And an output control unit 44 that outputs. When an electric pulse for generating a high voltage pulse is transmitted from the delay pulse generator to the bloom line generator, in order to suppress an electrical external influence that occurs when the bloom line generator operates, E / It is preferable to use optical fiber transmission using an O converter or the like.

(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る物質導入装置は、上記第1の実施形態における対向電極22及び対向電極23の少なくとも一方が、他の電極と対向する側に、ピン形状又はレール形状の突起物を備えるものである。この突起物は、例えば、図4に示されるように、ピン形状のピン型突起物22a、又は、レール形状のレール型突起物22bである。この突起物によって、バーストパルス及び高電圧パルスによる放電位置の集中性(局所性)がこの突起物において高まることとなり、溶液中に浸漬された導入物質の集中性が高まり,また,対象細胞の外膜にチャージされる電荷量を調整されることによって、対象細胞を損傷することなく、一気に大量の導入物質を対象細胞の内部に導入することができる。
(Second Embodiment)
In the substance introduction device according to the second embodiment, at least one of the counter electrode 22 and the counter electrode 23 in the first embodiment includes a pin-shaped or rail-shaped protrusion on the side facing the other electrode. Is. For example, as illustrated in FIG. 4, the protrusion is a pin-shaped pin-shaped protrusion 22 a or a rail-shaped rail-shaped protrusion 22 b. This protrusion increases the concentration (locality) of the discharge position due to the burst pulse and the high voltage pulse in the protrusion, and increases the concentration of the introduced substance immersed in the solution. By adjusting the amount of charge charged to the membrane, a large amount of introduced substance can be introduced into the target cell at once without damaging the target cell.

尚、上記各実施形態において、バーストパルス(非対称バーストパルス)は、正負に極性が変化する間に零レベルを所定時間維持する構成としたが、所定時間維持される電位値レベルは、零レベルに限定されず、当該変化する正負の極性の中間値であれば、任意の電位値レベルを用いることができる。   In each of the above embodiments, the burst pulse (asymmetric burst pulse) is configured to maintain the zero level for a predetermined time while the polarity changes between positive and negative, but the potential value level maintained for the predetermined time is set to the zero level. Any potential value level can be used as long as it is an intermediate value of the changing positive and negative polarities.

(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る物質導入装置は、上記第1の実施形態又は第2の実施形態において、高電圧パルスを印加した後、さらに、後段のバーストパルスを印加するものである。すなわち、図5(b)で示されるように、前段のバーストパルス(前段バーストパルス)が印加(S1)された後に、前記高電圧パルス印加工程により前記高電圧パルスが印加(S2)された後、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返される後段のバーストパルスを、前記対象細胞に対して印加するものである(S3:後段バーストパルス印加工程)。
(Third embodiment)
The substance introduction device according to the third embodiment applies a burst pulse in the subsequent stage after applying a high voltage pulse in the first embodiment or the second embodiment. That is, as shown in FIG. 5B, after the first burst pulse (previous burst pulse) is applied (S1), the high voltage pulse is applied (S2) in the high voltage pulse application step. Then, a subsequent burst pulse in which an asymmetric reference pulse that maintains a constant potential value level for a predetermined time while the polarity changes positively and negatively is repeated in the same cycle is applied to the target cell (S3: Subsequent burst pulse application step).

このように、前段バーストパルス及び高電圧パルスの印加によって導入物質が導入された前記対象細胞に対して、さらに、後段バーストパルス印加工程を加えることによって、前記高電圧パルスの後工程として微弱なバーストパルスが継続して印加されることから、対象細胞に対してさらなる電気的な刺激が継続して与えられて導入物質の導入が促進されることとなり、対象細胞に対する導入物質の導入をより確実化させることができる。   In this way, a weak burst as a post-process of the high-voltage pulse is added to the target cell into which the introduction substance is introduced by applying the pre-stage burst pulse and the high-voltage pulse. Since the pulse is continuously applied, further electrical stimulation is continuously applied to the target cell to promote the introduction of the introduced substance, and the introduction of the introduced substance to the target cell is further ensured. Can be made.

なお、本実施形態では、図5(b)で示されるように、前段バーストパルス及び後段バーストパルスの2段階のバーストパルスを用いたが、これに限定されず、3段階、4段階と多段階のバーストパルスを用いることができる。例えば、前段バーストパルスを2以上の複数段階として、後段バーストパルスを1段階とすることもできるし、この逆に、前段バーストパルスを1段階として、前段バーストパルスを2以上の複数段階とすることもできる。さらには、前段バーストパルス及び後段バーストパルス共に、2以上の複数段階とすることもできる。このように、前段バーストパルス及び後段バーストパルスの構成を自在に設定できることから、導入物質の種類に応じて最適となるバーストパルスの構成を選定できることとなり、導入物質の導入をより効率化することができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 5 (b), two-stage burst pulses of a front-stage burst pulse and a rear-stage burst pulse are used. Burst pulses can be used. For example, the preceding burst pulse can be set to two or more stages and the latter burst pulse can be set to one stage. Conversely, the preceding burst pulse can be set to one stage and the preceding burst pulse can be set to two or more stages. You can also. Furthermore, both the front burst pulse and the rear burst pulse can be in two or more stages. In this way, since the configuration of the first burst pulse and the subsequent burst pulse can be freely set, the optimum burst pulse configuration can be selected according to the type of the introduced substance, and the introduction of the introduced substance can be made more efficient. it can.

(第4の実施形態)
第3の実施形態に係る物質導入装置は、上記第3の実施形態において、図5(c)で示されるように、前記後段バーストパルス印加工程により印加されるバーストパルスを構成する最初の基準パルスの波高値が、前記前段バーストパルスを構成する最後の基準パルスの波高値以下であるものである。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 5C, the substance introduction device according to the third embodiment is the first reference pulse that constitutes the burst pulse applied by the subsequent burst pulse application step in the third embodiment. Is a peak value of the last reference pulse constituting the preceding-stage burst pulse.

このように、前記導入物質が導入された後の対象細胞に対して、前記後段バーストパルスによって、前記前段バーストパルスよりも穏やかな電気的な刺激が継続して与えられることから、前記対象細胞に対する導入物質の導入がさらに安定化されることとなり、前記対象細胞に対する前記導入物質の導入をより確実に行うことができる。   As described above, since the target cell after the introduction substance is introduced, the electrical stimulation that is gentler than that of the preceding burst pulse is continuously given by the latter burst pulse. The introduction of the introduced substance is further stabilized, and the introduced substance can be more reliably introduced into the target cell.

尚、上記各実施形態において、バーストパルス(非対称バーストパルス)は、正負に極性が変化する間に零レベルを所定時間維持する構成としたが、所定時間維持される電位値レベルは、零レベルに限定されず、当該変化する正負の極性の中間値であれば、任意の電位値レベルを用いることができる。   In each of the above embodiments, the burst pulse (asymmetric burst pulse) is configured to maintain the zero level for a predetermined time while the polarity changes between positive and negative, but the potential value level maintained for the predetermined time is set to the zero level. Any potential value level can be used as long as it is an intermediate value of the changing positive and negative polarities.

以下に、本発明の特徴をさらに具体的に示すために実施例を記すが、本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。   EXAMPLES Examples will be described below to more specifically illustrate the features of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
上記の第1の実施形態で示した物質導入装置を用いて、導入物質をシクロヘキシミド(CX)、アクチノマイシンD (AD)として、これらをそれぞれ混合した溶液中に設置された産卵後のメダカ卵に対して,非対称なバーストパルスと高電圧パルスを印加し,同溶液中に約2時間静置した後,洗浄し,その後の様子を観測した。正極側のパルス幅TP(オン時間(Tp)) (=300us)と負極側のパルス幅TN(オン時間(Tn)) (30us〜300us,印加なし)の比による生存率と死亡率の変化を確認した。実験条件を以下に示す(パラメタは上記の図3(a)に記載されたものと同じ)。
Example 1
Using the substance introduction apparatus shown in the first embodiment, the introduction substances are cycloheximide (CX) and actinomycin D (AD), and the spawning medaka eggs are placed in a solution in which these are mixed, respectively. In contrast, an asymmetric burst pulse and a high voltage pulse were applied, left in the same solution for about 2 hours, washed, and then observed. Change in survival rate and mortality due to the ratio of pulse width TP (ON time (Tp)) (= 300us) on the positive electrode side to pulse width TN (ON time (Tn)) (30us to 300us, no application) on the negative electrode side confirmed. Experimental conditions are shown below (parameters are the same as those described in FIG. 3 (a) above).

上記の実験条件のうち、TP:TN=300μs:150μs、TP:TN=300μs:60μs、TP(300μs)のみ:TN無し、の各場合のバーストパルス及び高電圧パルスの波形を、各々、図4(b)〜(d)に示す。得られた結果を、図6(a)に示す。   Among the above experimental conditions, the waveforms of the burst pulse and the high voltage pulse in each case of TP: TN = 300 μs: 150 μs, TP: TN = 300 μs: 60 μs, and TP (300 μs) only: no TN are shown in FIG. (B) to (d). The obtained result is shown in FIG.

図6では、バーストパルス及び高電圧パルスを印加後,3日までに死亡が確認された卵の割合(死亡)、パルス印加後,3日目において,死亡・発生の遅れなどの異常が確認されなかった卵の割合(正常)、バーストパルス及び高電圧パルスを印加後,3日目において発生遅れなどの異常が確認された卵の割合(異常)を各々示す(サンプル数: 12個/ 条件)。また、図中、“control”は導入物質が混合されていない溶液中のメダカ卵にバーストパルスと高電圧パルスを印加しただけのもの(比較例)を示し、“CX”はシクロヘキシミド、“AD”はアクチノマイシンD、“TP:TN = ”は図3(a)で上述した各極側のオン時間を示す。また、“VN無し”は,VPのみを100回印加したものである。   In Fig. 6, abnormalities such as the proportion of eggs where death was confirmed by the third day after application of the burst pulse and high voltage pulse (death), and death / delay on the third day after the pulse application were confirmed. The percentage of eggs that were not found (normal), and the percentage of eggs that were confirmed to have abnormalities such as development delay on the third day after application of burst pulse and high-voltage pulse (abnormality) are shown (number of samples: 12 / condition) . In the figure, “control” indicates that a medaka egg in a solution not mixed with the introduction substance is simply applied with a burst pulse and a high voltage pulse (comparative example), “CX” indicates cycloheximide, “AD” Represents actinomycin D, and “TP: TN =” represents the on-time of each pole side described above with reference to FIG. “No VN” means that only VP is applied 100 times.

この結果から、コントロール(control)では、正極側のパルスのみ[VP(Vp)のみ(VN(Vn)無し)]の場合、正常な個体の割合は8%と低かったことから,電気的ダメージによる影響が大きかったことがわかった。これは、個体の外膜の片側に対するチャージ(蓄積)の電荷量が大きくなることに起因するものと考えられる。また、バーストパルスにおいて、正極側と負極側のパルスを同じ比率にした場合(TP:TN=300μs:300μs)には、個体の死亡はほとんど発生しなかったことから、固体に対して電気的な影響はほとんど与えられなかったことがわかった。これは,バーストパルスの印加によって個体の外膜に生じるチャージ(蓄積)とディスチャージ(放電)の電荷量が同量であったことに起因するものと考えられる。負極側の基準パルス(VN(Vn))を加えた場合には,正常な個体の割合は平均78 %(67%〜92%)となり,電気的ダメージの影響が抑制された。   From this result, in the control (control), when only the pulse on the positive side [VP (Vp) only (no VN (Vn))], the percentage of normal individuals was as low as 8%. It turned out that the influence was great. This is considered to be caused by an increase in the amount of charge (accumulation) on one side of the outer membrane of the individual. In addition, in the burst pulse, when the positive and negative pulses were set to the same ratio (TP: TN = 300μs: 300μs), there was almost no death of the individual. It was found that there was little impact. This is thought to be due to the fact that the amount of charge (accumulation) and discharge (discharge) generated in the outer membrane of the individual by the application of the burst pulse were the same. When the negative reference pulse (VN (Vn)) was applied, the average percentage of normal individuals was 78% (67% to 92%), and the effects of electrical damage were suppressed.

シクロヘキシミド(CX)の導入については、正常な個体の割合は0 %で,すべての個体で主にCX導入による異常(発生遅れ)または死亡が発生した。さらに負極側のパルス(負極性パルス)のオン時間(パルス幅;TN(Tn))が短いほど,死亡率が上昇する傾向が見られた(300μs では8%の死亡率が,30μsでは75 %に上昇した)。これは,CXの導入量増加に起因するものと考えられる。これは、非対称なバーストパルス(TP≠TN)の印加によって、個体の外膜で電荷のチャージ(蓄積)とディスチャージ(放電)が各々異なる電荷量で生じ、個体に与える電気的ダメージが抑えられるとともに、当該バーストパルスにより比較的低電圧且つ長時間の電気的エネルギーが印加されることによって、導入物質(CX)が溶液中で一方向に動かされ、後続する高電圧パルスの印加によって、個体に導入される導入物質(CX)の増加(CXによる死亡率の増加)が引き起こされたものと考えられる。   Regarding the introduction of cycloheximide (CX), the percentage of normal individuals was 0%, and all individuals developed abnormalities (delays) or deaths mainly due to the introduction of CX. Furthermore, the shorter the on-time (pulse width; TN (Tn)) of the negative pulse (negative pulse), the mortality tended to increase (8% mortality at 300 μs, 75% at 30 μs). ). This is thought to be due to an increase in the amount of CX introduced. This is because the application of asymmetric burst pulses (TP ≠ TN) causes charge charges (accumulation) and discharges (discharges) to occur in the outer membrane of the individual with different amounts of charge, suppressing electrical damage to the individual. The introduction substance (CX) is moved in one direction in the solution by applying a relatively low voltage and long-term electrical energy by the burst pulse, and is introduced into the individual by the application of the subsequent high voltage pulse. This is thought to be caused by the increase of introduced substances (CX) (increased mortality due to CX).

アクチノマイシンD(AD)の導入については、78%〜92 %の個体にAD導入による異常(発生遅れ)または死亡が発生した。負極側のパルス(負極性パルス)のオン時間(パルス幅;TN(Tn))が短い(100μs、60μs 、30μs)場合に死亡率が50%を超えた。これらの結果より、非対称なバーストパルスは,導入物質に対する電気的なダメージを抑制しており、導入物質の導入量を増加することができた。   Regarding the introduction of actinomycin D (AD), 78% to 92% of individuals experienced abnormalities (delays in development) or death due to AD introduction. When the on-time (pulse width; TN (Tn)) of the negative pulse (negative pulse) was short (100 μs, 60 μs, 30 μs), the mortality rate exceeded 50%. From these results, the asymmetric burst pulse suppressed the electrical damage to the introduced substance and increased the amount of introduced substance.

(実施例2)
上記の第1の実施形態で示した物質導入装置を用いて、産卵後のメダカ卵を、溶液中にシクロヘキシミド(CX)の有無のケースで、非対称なバーストパルス及び高電圧パルスを印加後、同溶液に2時間静置後、洗浄し、その後の様子を観測した。正極側の電圧(Vp)(波高値)、負極側の電圧(Vn)(波高値)を、12Vとし、バーストパルスの数(n)を、100、200、400とした結果を図6(b)に示す。この結果から、非対称なバーストパルスにおけるバーストパルスの数(n)は、100〜200の範囲において良好な結果が得られることがわかった。
(Example 2)
Using the substance introduction apparatus shown in the first embodiment, after application of an asymmetric burst pulse and a high-voltage pulse to a medaka egg after laying in the presence or absence of cycloheximide (CX) in the solution, The solution was allowed to stand for 2 hours, washed, and the subsequent state was observed. FIG. 6B shows the results when the positive-side voltage (Vp) (peak value), the negative-side voltage (Vn) (peak value) are 12 V, and the number of burst pulses (n) is 100, 200, and 400. ). From this result, it was found that good results were obtained when the number (n) of burst pulses in the asymmetric burst pulse was in the range of 100 to 200.

(実施例3)
上記の第1の実施形態で示した物質導入装置を用いて、産卵後のメダカ卵を、非対称なバーストパルス及び高電圧パルスの有無のケースで、濃度5μM、50μMのビスフェノールA(BPA)および0.37nMのエストラジオールに2時間暴露後,洗浄した。以下の表に、外液50μMでビスフェノールAを取り込ませた場合の卵内液中のビスフェノールAのガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)による実測値を示す。50μMのビスフェノールAにメダカ卵を2時間浸漬しただけでは,取り込み量は極めて少なく、卵内液濃度は約2μM程度であったが、非対称なバーストパルス及び高電圧パルスを印加することにより、約90μMと飛躍的に内液濃度は上がっており,外液の濃度と同じかそれ以上の濃度になるようにビスフェノールAをメダカ卵内部に取り込むことができた。
(Example 3)
Using the substance introduction apparatus shown in the first embodiment, the medaka eggs after egg laying are treated with bisphenol A (BPA) and 0 μm in concentrations of 5 μM and 50 μM in the presence or absence of asymmetric burst pulses and high voltage pulses. Washed after exposure to 37 nM estradiol for 2 hours. The following table shows the actual measurement values of bisphenol A in the in-vitro solution by gas chromatograph mass spectrometer (GC / MS) when bisphenol A is taken in with 50 μM of the external solution. By simply immersing a medaka egg in 50 μM bisphenol A for 2 hours, the amount of uptake was very small, and the concentration in the egg liquid was about 2 μM. However, by applying an asymmetric burst pulse and a high voltage pulse, about 90 μM The concentration of the inner solution increased dramatically, and bisphenol A could be taken into the medaka egg so that the concentration was equal to or higher than the concentration of the outer solution.

(実施例4)
上記の第1の実施形態で示した物質導入装置を用いて、導入物質アクチノマイシンD (AD)を、それぞれ混合した溶液中に設置された産卵後のメダカ卵(受精当日卵(0日目))に対して,非対称なバーストパルスと高電圧パルスを印加し,同溶液中に約2時間静置した後,洗浄し,その後の様子を観測した。比較例として、バーストパルスの有無、アクチノマイシンD (AD)の有無、さらに、基準パルスが正極側のみのバーストパルスの場合も実施し、各々について、実験1日後の生存率と死亡率の変化を確認した。実験条件を以下に示す(パラメタは上記の図3(a)に記載されたものと同じ)。
Example 4
Using the substance introduction apparatus shown in the first embodiment, the egg-laying medaka egg (the egg on the day of fertilization (day 0)) placed in a solution in which the introduction substance actinomycin D (AD) is mixed. ), An asymmetric burst pulse and a high voltage pulse were applied, left in the same solution for about 2 hours, washed, and the subsequent state was observed. As a comparative example, the presence or absence of a burst pulse, the presence or absence of actinomycin D (AD), and the case where the reference pulse is a burst pulse only on the positive electrode side were also carried out. confirmed. Experimental conditions are shown below (parameters are the same as those described in FIG. 3 (a) above).

得られた結果を、図7(a)に示す。図7(a)では、アクチノマイシンD(AD)を混合していない溶液中の受精卵にパルス印加したものを”-AD“,アクチノマイシンD(AD)を混合した溶液中の受精卵にパルス印加したものを”+AD“としており、すなわち、以下の結果について、左側から順に示している。
(AD無し、非対称バーストパルスのみ)
(AD無し、前処理:非対称バーストパルス、後処理:高電圧パルス)
(AD無し、正極側の基準パルスのみからなるバーストパルスのみ)
(AD有り、非対称バーストパルスのみ)
(AD有り、前処理:非対称バーストパルス、後処理:高電圧パルス)
(AD有り、正極側の基準パルスのみからなるバーストパルスのみ)
The obtained result is shown in FIG. In FIG. 7A, a pulse applied to a fertilized egg in a solution not mixed with actinomycin D (AD) is pulsed to a fertilized egg in a solution mixed with “-AD” and actinomycin D (AD). The applied voltage is “+ AD”, that is, the following results are shown in order from the left side.
(No AD, only asymmetric burst pulse)
(No AD, pre-processing: asymmetric burst pulse, post-processing: high voltage pulse)
(No AD, only burst pulse consisting of the positive reference pulse only)
(With AD, asymmetric burst pulse only)
(With AD, preprocessing: asymmetric burst pulse, postprocessing: high voltage pulse)
(With AD, only burst pulse consisting of only positive reference pulse)

得られた結果から、(AD有り、前処理:非対称バーストパルス、後処理:高電圧パルス)のサンプルでは、有意にアクチノマイシンDの導入がなされたことが確認された。なお、正極側の基準パルスのみからなるバーストパルスのみの例では、受精卵に与える電気的ダメージが大きいことが示唆された。これに対して、比較例である(AD有り、非対称バーストパルスのみ)のサンプルでは、アクチノマイシンDの導入が不十分であったことが確認された。   From the obtained results, it was confirmed that actinomycin D was significantly introduced in the sample (with AD, pretreatment: asymmetric burst pulse, posttreatment: high voltage pulse). In addition, it was suggested that the electrical damage given to a fertilized egg is large in the example of only the burst pulse including only the reference pulse on the positive electrode side. On the other hand, it was confirmed that the introduction of actinomycin D was insufficient in the sample of the comparative example (with AD, only asymmetric burst pulse).

(実施例5)
さらに、上記の第1の実施形態で示した物質導入装置を用いて、ジメチルスルホキシドに溶解したビスフェノールA(BPA)をNaCl溶液で希釈し、濃度5μMのビスフェノールA(BPA)溶液を作成して、産卵後のメダカ卵を浸漬し、非対称なバーストパルス及び高電圧パルスによって、ビスフェノールA(BPA)をメダカ受精卵に導入した。同手順で、以下の各々の化学物質について、メダカ受精卵に導入してから6日以内に異常が発生した割合を確認した。参照例として、化学物質の導入無し(control:パルスのみ印加)のケースも合わせて実施した。
ビスフェノールA(BPA):5μM
ビスフェノールS(BPS):5μM
ビスフェノールC(BPC):5μM
ビスフェノールAF(BPAF):5μM
エストラジオール(E2):0.37nM
エクイリン(equilin):0.037nM
(Example 5)
Furthermore, by using the substance introduction apparatus shown in the first embodiment, bisphenol A (BPA) dissolved in dimethyl sulfoxide is diluted with a NaCl solution to prepare a bisphenol A (BPA) solution having a concentration of 5 μM, After laying eggs, medaka eggs were immersed, and bisphenol A (BPA) was introduced into medaka fertilized eggs by asymmetric burst pulses and high voltage pulses. Using the same procedure, the rate of occurrence of abnormalities was confirmed for each of the following chemical substances within 6 days after introduction into a medaka fertilized egg. As a reference example, the case of no introduction of chemical substances (control: only pulse application) was also performed.
Bisphenol A (BPA): 5μM
Bisphenol S (BPS): 5μM
Bisphenol C (BPC): 5μM
Bisphenol AF (BPAF): 5μM
Estradiol (E2): 0.37nM
Equilin: 0.037nM

上記の物質導入装置は、以下の電気的条件で用いた。
正極側のパルス幅TP(オン時間(Tp)):300μs
負極側のパルス幅TN(オン時間(Tn)):30μs
正極側の電圧(Vp):6V
負極側の電圧(Vn):6V
バーストパルスの基準パルスの正極側のオフ時間(Tpn):100μs
バーストパルスの基準パルスの負極側のオフ時間(Tnp):100μs
バーストパルスの周期の数(n):100
バーストパルスと高電圧パルスとの時間間隔(ΔT1):100ms
高電圧パルスの印加電圧:3 kV
高電圧パルスの印加時間:100 ns
The substance introduction apparatus was used under the following electrical conditions.
Positive side pulse width TP (on time (Tp)): 300μs
Negative side pulse width TN (ON time (Tn)): 30μs
Positive side voltage (Vp): 6V
Negative voltage (Vn): 6V
Off time (Tpn) on the positive side of the reference pulse of the burst pulse: 100μs
Off time (Tnp) on the negative side of the reference pulse of the burst pulse: 100μs
Number of burst pulse periods (n): 100
Time interval between burst pulse and high voltage pulse (ΔT1): 100 ms
High voltage pulse applied voltage: 3 kV
High voltage pulse application time: 100 ns

得られた結果を図7(b)に示す。図7(b)の結果から、パルスのみ印加したグループ(control)の発生異常率は8.8%であることが確認された。その一方で、化学物質を導入したグループは、controlグループに比べて、発生異常率において増加が見られた。さらに、化学物質を導入したグループでは、導入された化学物質ごとに、メダカ受精卵の発生異常率には明確な差異が確認された。このように、導入した化学物質ごとにメダカ受精卵の初期発生に対する影響が異なっていたことからも、メダカ受精卵の内部に確かに各種の化学物質が導入されていることが確認された。また、導入した化学物質ごとにメダカ受精卵の影響が異なっていたことから、この物質導入方法を用いることによって、種々の化学物質の影響評価として利用できることが確認された。   The obtained result is shown in FIG. From the result of FIG. 7B, it was confirmed that the generation abnormality rate of the group (control) to which only the pulse was applied was 8.8%. On the other hand, the group that introduced chemical substances showed an increase in the incidence of abnormalities compared to the control group. Furthermore, in the group that introduced chemical substances, there was a clear difference in the abnormal incidence of medaka fertilized eggs for each chemical substance introduced. Thus, since the influence with respect to the initial generation of a medaka fertilized egg differed for every introduced chemical substance, it was confirmed that various chemical substances are certainly introduce | transduced inside the medaka fertilized egg. Moreover, since the influence of the medaka fertilized egg was different for each introduced chemical substance, it was confirmed that this substance introduction method can be used as an influence evaluation of various chemical substances.

(実施例6)
次に、上記の第1の実施形態で示した物質導入装置を用いて、メダカ受精卵に対して、GFP(Green Fluorescent Protein:緑色蛍光タンパク質)の導入を行った。使用したベクターは濃度 300μg/mlのpEGFP-N3(クローンテック社)を用いた。精卵当日の受精卵を、ベクター溶液に浸漬し、以下の実施条件にてパルス印加を行った(実施時刻:AM9:20-AM10:27)。
(Example 6)
Next, GFP (Green Fluorescent Protein) was introduced into a medaka fertilized egg using the substance introduction apparatus shown in the first embodiment. The vector used was pEGFP-N3 (Clontech) at a concentration of 300 μg / ml. The fertilized egg on the day of sperm egg was immersed in a vector solution and pulsed under the following conditions (time: AM9: 20-AM10: 27).

正極側のパルス幅TP(オン時間(Tp)):300μs
負極側のパルス幅TN(オン時間(Tn):30μs
正極側の電圧(Vp):10.4 V
負極側の電圧(Vn):12.1 V
バーストパルスの基準パルスの正極側のオフ時間(Tpn):100μs
バーストパルスの基準パルスの負極側のオフ時間(Tnp):100μs
バーストパルスの周期の数(n):800
バーストパルスと高電圧パルスとの時間間隔(ΔT1):100ms
高電圧パルスの印加電圧:3 kV
高電圧パルスの印加時間:100 ns
Positive side pulse width TP (on time (Tp)): 300μs
Negative side pulse width TN (ON time (Tn): 30μs
Positive side voltage (Vp): 10.4 V
Negative voltage (Vn): 12.1 V
Off time (Tpn) on the positive side of the reference pulse of the burst pulse: 100μs
Off time (Tnp) on the negative side of the reference pulse of the burst pulse: 100μs
Number of burst pulse periods (n): 800
Time interval between burst pulse and high voltage pulse (ΔT1): 100 ms
High voltage pulse applied voltage: 3 kV
High voltage pulse application time: 100 ns

GFPベクターを導入してから1日経過後及び2日経過後の受精卵に対して撮影した可視写真及び蛍光顕微鏡写真を、図8(a)に示す。蛍光顕微鏡写真の結果から、1日後には、明確な蛍光が見られなかったものの、2日後には明確な蛍光が現れたことから、GFPが受精卵に確かに導入されたことが確認された。   FIG. 8 (a) shows a visible photograph and a fluorescence micrograph taken on fertilized eggs one day and two days after the introduction of the GFP vector. From the result of the fluorescence micrograph, it was confirmed that GFP was surely introduced into the fertilized egg since clear fluorescence appeared after 2 days, but no clear fluorescence was seen after 1 day. .

(実施例7)
次に、上記の第4の実施形態で示した物質導入装置(前段及び後段バーストパルスを含むもの)を用いて、メダカ受精卵に対して、GFPの導入を行った(実施時刻:AM11:30-AM12:30)。上記実施例6との実施条件の相違点を以下に示す。
(Example 7)
Next, GFP was introduced into a medaka fertilized egg using the substance introduction device (including the first and second burst pulses) shown in the fourth embodiment (implementation time: AM 11:30) -AM12: 30). Differences in the implementation conditions from the above Example 6 are shown below.

正極側の電圧(Vp):11 V
負極側の電圧(Vn):26 V
前段バーストパルスの周期の数(m):400
後段バーストパルスの周期の数(n):400
バーストパルスと高電圧パルスとの時間間隔(ΔT1):100ms
バーストパルスと高電圧パルスとの時間間隔(ΔT2):100ms
Positive side voltage (Vp): 11 V
Negative side voltage (Vn): 26 V
Number of periods of preceding burst pulse (m): 400
Number of subsequent burst pulse cycles (n): 400
Time interval between burst pulse and high voltage pulse (ΔT1): 100 ms
Time interval between burst pulse and high voltage pulse (ΔT2): 100 ms

GFPベクターを導入してから1日経過後及び2日経過後の受精卵に対して撮影した可視写真及び蛍光顕微鏡写真を、図8(b)に示す。蛍光顕微鏡写真の結果から、1日後から、明確な蛍光が見られ、さらに2日後にはより明確な蛍光が現れた。このことから、後段バーストパルスの印加を追加で行うことによって、受精卵にGFPが導入されたことが確認された。   FIG. 8 (b) shows a visible photograph and a fluorescence micrograph taken on fertilized eggs one day and two days after the introduction of the GFP vector. From the result of the fluorescence micrograph, clear fluorescence was observed after 1 day, and more clear fluorescence appeared after 2 days. From this, it was confirmed that GFP was introduced into the fertilized egg by additionally applying a subsequent burst pulse.

(実施例8)
次に、上記の第4の実施形態で示した物質導入装置(前段及び後段バーストパルスを含むもの)を用いて、メダカ受精卵に対して、GFPの導入を行った(実施時刻:AM9:20-AM10:27)。実施例6との実施条件の相違点を以下に示す。
(Example 8)
Next, GFP was introduced into a medaka fertilized egg using the substance introduction apparatus (including the first and second burst pulses) shown in the fourth embodiment (implementation time: AM 9:20). -AM10: 27). Differences in implementation conditions from Example 6 are shown below.

正極側の電圧(Vp):10.1 V
負極側の電圧(Vn):12.1 V
Positive side voltage (Vp): 10.1 V
Negative voltage (Vn): 12.1 V

GFPベクターを導入してから1日経過後の受精卵に対して撮影した可視写真及び蛍光顕微鏡写真を、図9に示す。蛍光顕微鏡写真の結果から、1日経過後で既に明確な蛍光が現れた。このことから、前段バーストパルスよりも穏やかな後段バーストパルスの印加を行うことによって、確実に受精卵にGFPが導入されたことが確認された。   FIG. 9 shows a visible photograph and a fluorescence micrograph taken on a fertilized egg one day after introduction of the GFP vector. From the result of the fluorescence micrograph, clear fluorescence already appeared after 1 day. From this, it was confirmed that GFP was surely introduced into the fertilized egg by applying the latter burst pulse that was gentler than the first burst pulse.

図10は、以下の各パルス条件によるGFPベクターの導入実験結果で、導入実験後1日目にGFPによる蛍光が確認された受精卵の割合を示す。   FIG. 10 shows the ratio of fertilized eggs in which fluorescence due to GFP was confirmed on the first day after the introduction experiment as a result of the introduction experiment of the GFP vector under the following pulse conditions.

導入物質:GFPベクター
対象:メダカ受精卵 受精当日卵,1グループ48サンプル
パルス条件 以下の3パターン
・高電圧パルスのみ(3.2kV、100ns)
・高電圧パルス(3.2kV、100ns)+非対称バーストパルス後段400発[(+8V、300μs)+(−8V、30μs)]
・非対称バーストパルス前段200発[(+8V、300μs)+(−8V、30μs)]+高電圧パルス(3.2kV、100ns)+非対称バーストパルス後段200発[(+8V、300μs)+(−8V、30μs)]
Introduced substance: GFP vector Target: medaka fertilized eggs Fertilized eggs, 1 group 48 sample pulse conditions The following 3 patterns / high voltage pulses only (3.2 kV, 100 ns)
・ High voltage pulse (3.2 kV, 100 ns) + 400 asymmetric burst pulse latter stage [(+8 V, 300 μs) + (− 8 V, 30 μs)]
200 asymmetric burst pulses before 200 [(+ 8V, 300 μs) + (− 8 V, 30 μs)] + high voltage pulse (3.2 kV, 100 ns) +200 after asymmetric burst pulses [(+8 V, 300 μs) + (− 8 V, 30μs)]

実験結果よりGFPの導入を行うには、高電圧パルスの前段と後段にバーストパルスを加えた物質導入(上記第4の実施形態)が有効であることが分かった。   From the experimental results, it was found that the introduction of a substance in which a burst pulse was added before and after the high voltage pulse (the fourth embodiment) was effective for introducing GFP.

(実施例9)
次に、上記の第4の実施形態で示した物質導入装置(前段及び後段バーストパルスを含むもの)を用いて、メダカ受精卵に対して、アクチノマイシンD(AD)の導入を行った。実施条件は、非対称バーストパルス前段400発[(+5V、300μs)+(−5V、30μs)]+高電圧パルス(3.6kV、100ns)である。
Example 9
Next, actinomycin D (AD) was introduced into a medaka fertilized egg using the substance introduction apparatus (including the first and second burst pulses) shown in the fourth embodiment. The implementation conditions are asymmetric burst pulse pre-stage 400 [[+5 V, 300 μs) + (− 5 V, 30 μs)] + high voltage pulse (3.6 kV, 100 ns).

受精当日卵(0日目)及び受精翌日卵(1日目)のパルス印加によるアクチノマイシンD(AD)の導入実験後、3日目の各受精卵の状況を図11に示す。アクチノマイシンD(AD)を混合していない溶液中の受精卵にパルス印加したものを”-AD“、アクチノマイシンD(AD)を混合した溶液中の受精卵にパルス印加したものを”+AD“とした。結果より、本物質導入装置を用いることで、受精当日卵(0日目)と受精翌日卵(1日目)に対して、受精卵への電気的影響を抑えつつ、アクチノマイシンD(AD)が導入されたことが確認された。   FIG. 11 shows the status of each fertilized egg on the third day after the introduction experiment of actinomycin D (AD) by applying pulses to the egg on the day of fertilization (day 0) and the egg on the day after fertilization (day 1). "-AD" means a pulse applied to a fertilized egg in a solution not mixed with actinomycin D (AD), "+ AD means a pulse applied to a fertilized egg in a solution mixed with actinomycin D (AD)" “It was From the results, by using this substance introduction device, actinomycin D (AD) while suppressing the electrical influence on the fertilized egg for the egg on the day of fertilization (day 0) and the egg on the day after fertilization (day 1) It was confirmed that was introduced.

(実施例10)
以下の条件で、本物質導入装置を用いてワルファリンナトリウムの導入実験を行った。
(Example 10)
A warfarin sodium introduction experiment was conducted using the substance introduction device under the following conditions.

導入物質:抗凝固薬成分 ワルファリンナトリウム(0,1,10,100 ppm)
対象;メダカ受精卵 受精当日卵,1グループ12サンプル
パルス条件 以下の1パターン
・非対称バーストパルス前段100発[(+7V、300μs)+(−7V、30μs)]+高電圧パルス(3 kV、100ns)]
Introduced substance: Anticoagulant component Warfarin sodium (0, 1, 10, 100 ppm)
Target: Medaka fertilized egg Fertilization day egg, 1 group 12 sample pulse conditions 1 pattern / asymmetric burst pulse 100 preceding stage [(+7 V, 300 μs) + (−7 V, 30 μs)] + high voltage pulse (3 kV, 100 ns) ]

図12は、本物質導入装置を用いて行われたワルファリンナトリウムの導入実験結果である。パルス印加6日後(孵化前)や孵化後を観察した結果、孵化前の個体では血液不循環や血液停滞、孵化後の個体では腹部(心臓)肥大や背骨の湾曲などの発生異常を示すものが確認された。これらの異常が確認された割合を見るとワルファリンナトリウム100ppmの溶液中でパルス印加された受精卵での発生異常率が約82%と突出して高くなっており、有意にワルファリンナトリウムの導入がなされたことが確認された。   FIG. 12 shows the results of a warfarin sodium introduction experiment conducted using this substance introduction apparatus. As a result of observing 6 days after pulse application (before hatching) and after hatching, there are those that show abnormalities such as blood circulation and stagnation in individuals before hatching, and abnormalities such as abdominal (heart) hypertrophy and spinal curvature in individuals after hatching confirmed. Looking at the percentage of these abnormalities, the incidence of abnormalities in fertilized eggs pulsed in a solution of 100 ppm of warfarin sodium was prominently high at approximately 82%, and warfarin sodium was significantly introduced. It was confirmed.

(実施例11)
上記実施例10と同条件で、ワルファリンナトリウムの替わりに、以下のロキソプロフェンナトリウム2水和物の導入実験を行った。
(Example 11)
Under the same conditions as in Example 10, the following introduction experiment of loxoprofen sodium dihydrate was conducted in place of warfarin sodium.

導入物質:非ステロイド系抗炎症薬成分 ロキソプロフェンナトリウム2水和物(0,0.1,1,10,100 ppm)   Introduced substance: Non-steroidal anti-inflammatory drug component Loxoprofen sodium dihydrate (0, 0.1, 1, 10, 100 ppm)

ロキソプロフェンナトリウム2水和物の導入後の受精卵に対して撮影した可視写真を図13に示す。このように、孵化前には血管形成異常(血液の不循環)、孵化後には腹部(心臓)肥大や背骨の湾曲などの発生異常を示す個体が複数確認された。   A visible photograph taken on a fertilized egg after the introduction of loxoprofen sodium dihydrate is shown in FIG. As described above, a plurality of individuals exhibiting abnormal angiogenesis (blood circulation) before hatching and abnormal development such as abdominal (heart) hypertrophy and spinal curvature after hatching were confirmed.

100 対象細胞
110 導入物質
120 溶液
21 収容手段
22 対向電極
22a ピン型突起物
22b レール型突起物
23 対向電極
3 直流電源
31 バーストパルス用電源
32 高電圧パルス用電源
4 パルス制御手段
41 バーストパルス生成部
42 高電圧パルス生成部
43 タイミング調整部
44 出力制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Target cell 110 Introduction | transduction substance 120 Solution 21 Storage means 22 Counter electrode 22a Pin type protrusion 22b Rail type protrusion 23 Counter electrode 3 DC power supply 31 Burst pulse power supply 32 High voltage pulse power supply 4 Pulse control means 41 Burst pulse generation part 42 High Voltage Pulse Generation Unit 43 Timing Adjustment Unit 44 Output Control Unit

Claims (12)

対象細胞の内部に導入物質を導入する物質導入方法において、
正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルスを、導入物質を含有する溶液中に浸漬された対象細胞に対して、印加するバーストパルス印加工程と、
前記バーストパルス印加工程による印加後、前記対象細胞に対して、前記バーストパルスを構成する基準パルスよりも高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、1オン時間分印加する高電圧パルス印加工程とを含むことを特徴とする
物質導入方法。
In a substance introduction method for introducing an introduction substance into a target cell,
A burst pulse in which an asymmetric reference pulse, which is maintained at a constant potential level for a predetermined time while the polarity changes positively and negatively, is repeated in the same cycle, is applied to a target cell immersed in a solution containing an introduced substance. A burst pulse applying step to be applied;
A high-voltage pulse applying step of applying a high-voltage pulse having a higher voltage and a shorter time than the reference pulse constituting the burst pulse to the target cell after application by the burst pulse application step; Substance introduction method characterized by including.
請求項1に記載の物質導入方法において、
前記バーストパルスを構成する基準パルスが、正負極性間で異なる波高値を有することを特徴とする
物質導入方法。
The substance introduction method according to claim 1,
The substance introduction method, wherein the reference pulse constituting the burst pulse has different peak values between positive and negative polarities.
請求項1又は請求項2に記載の物質導入方法において、
前記バーストパルスを構成する基準パルスが、正負極性間で異なるデューティ比を有することを特徴とする
物質導入方法。
In the substance introduction method according to claim 1 or 2,
The substance introduction method, wherein the reference pulse constituting the burst pulse has a different duty ratio between positive and negative polarities.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の物質導入方法において、
前記バーストパルスが、各基準パルスの印加電荷量を順次減衰させて構成されることを特徴とする
物質導入方法。
In the substance introduction method according to any one of claims 1 to 3,
The substance introduction method, wherein the burst pulse is configured by sequentially attenuating the applied charge amount of each reference pulse.
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の物質導入方法において、
前記高電圧パルスが、前記バーストパルスを構成する各正負の基準パルスのうち、印加電荷量の少ない極性の側と同極性で印加することを特徴とする
物質導入方法。
In the substance introduction method according to any one of claims 1 to 4,
The substance introduction method, wherein the high-voltage pulse is applied with the same polarity as that of a polarity side with a small amount of applied charge among positive and negative reference pulses constituting the burst pulse.
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の物質導入方法において、
前記バーストパルスを構成する基準パルスが、マイクロ秒オーダーのオン時間、且つ数十〜数百Vオーダーの印加電圧を有し、
前記高電圧パルスが、ナノ秒オーダーのオン時間、且つkVオーダーの印加電圧を有することを特徴とする
物質導入方法。
In the substance introduction method according to any one of claims 1 to 5,
The reference pulse constituting the burst pulse has an on-time of the order of microseconds and an applied voltage of the order of several tens to several hundreds V.
The high voltage pulse has an on-time of nanosecond order and an applied voltage of kV order.
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の物質導入方法において、
前記バーストパルスを構成する各正負の基準パルスの印加電荷量が、各正負間で10:1〜1:10の比率を有することを特徴とする
物質導入方法。
In the substance introduction method according to any one of claims 1 to 6,
The substance introduction method, wherein the applied charge amount of each positive and negative reference pulse constituting the burst pulse has a ratio of 10: 1 to 1:10 between each positive and negative.
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の物質導入方法において、
前記高電圧パルス印加工程により前記高電圧パルスが印加された後、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルスを、前記対象細胞に対して印加する後段バーストパルス印加工程とを含むことを特徴とする
物質導入方法。
In the substance introduction method according to any one of claims 1 to 7,
After the high voltage pulse is applied by the high voltage pulse application step, a burst pulse in which an asymmetric reference pulse that maintains a constant potential value level for a predetermined time while the polarity changes between positive and negative for a predetermined period, And a subsequent burst pulse applying step for applying to the target cell.
請求項8に記載の物質導入方法において、
前記後段バーストパルス印加工程により印加されるバーストパルスを構成する最初の基準パルスの波高値が、前記前段に相当するバーストパルス印加工程により印加されたバーストパルスを構成する最後の基準パルスの波高値以下であることを特徴とする
物質導入方法。
In the substance introduction method according to claim 8,
The peak value of the first reference pulse constituting the burst pulse applied by the subsequent burst pulse applying step is less than the peak value of the last reference pulse constituting the burst pulse applied by the burst pulse applying step corresponding to the preceding stage. A substance introduction method characterized by
対象細胞の内部に導入物質を導入する物質導入装置において、
前記導入物質を含有する溶液及び前記対象細胞を収容する収容手段と、
前記収容手段の周囲に配設される一対の対向電極と、
前記対向電極間に印加する電圧を生成する直流電流を供給する直流電源と、
前記直流電源から供給される直流電流に基づいて、正負に極性が変化する間に一定電位値レベルを所定時間維持してなる非対称の基準パルスが同一周期で繰り返されるバーストパルス、及び、前記バーストパルスを構成する基準パルスよりも高電圧且つ短時間の高電圧パルスを、前記対象細胞に対して印加する制御を行うパルス制御手段とを備えることを特徴とする
物質導入装置。
In the substance introduction device for introducing the introduction substance into the target cell,
A container containing the solution containing the introduced substance and the target cell;
A pair of counter electrodes disposed around the housing means;
A DC power supply for supplying a DC current for generating a voltage to be applied between the counter electrodes;
A burst pulse in which an asymmetric reference pulse, which is maintained at a constant potential value level for a predetermined time while the polarity changes positively and negatively based on a direct current supplied from the direct current power source, is repeated in the same period, and the burst pulse And a pulse control means for controlling the application of a high-voltage pulse having a higher voltage and a shorter time than the reference pulse constituting the target cell to the target cell.
請求項10に記載の物質導入装置において、
前記パルス制御手段が、
前記バーストパルスを生成するバーストパルス生成部と、
前記高電圧パルスを生成する高電圧パルス生成部と、
前記バーストパルス及び前記高電圧パルスを印加するタイミングを調整するタイミング調整部を備えることを特徴とする
物質導入装置。
The substance introduction device according to claim 10,
The pulse control means comprises:
A burst pulse generator for generating the burst pulse;
A high voltage pulse generating unit for generating the high voltage pulse;
A substance introduction apparatus comprising: a timing adjustment unit that adjusts the timing of applying the burst pulse and the high voltage pulse.
請求項10又は請求項11に記載の物質導入装置において、
前記対向電極の少なくとも一方が、他の電極と対向する側に、ピン形状又はレール形状の突起物を備えることを特徴とする
物質導入装置。
The substance introduction device according to claim 10 or 11,
At least one of the counter electrodes is provided with a pin-shaped or rail-shaped projection on the side facing the other electrode.
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