【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及細胞生物學領域，特別是涉及一種基因導入芯片及基因導入方法。
技術介紹
長期以來，人類一直對諸如惡性腫瘤、遺傳性疾病(如血友病、囊性纖維病、家族性高膽固醇血癥等)及感染性疾病(如艾滋病、類風濕等)傾注了大量的精力，然而并未取得理想的結果。上述疾病的發生均與人體內基因的變異或表達異常密切相關，因此最理想的根治手段應是在基因水平上予以糾正。基因治療理論的提出與不斷深入研究，使人類在徹底攻克這類疾病的研究上進入了一個嶄新的發展階段，并取得了長足的進步。基因治療是指通過生物學、物理學、化學方法，將正常基因或有治療作用的基因導入人體靶細胞，糾正基因缺陷或功能上的錯亂，從而達到治療疾病的目的。如何高效、安全的將外源物質從細胞外輸送至細胞內部是基因治療的關鍵。 目前，基因導入方法主要包括病毒性導入、電穿孔及聲致穿孔等方法。病毒性基因導入：由于病毒能夠主動進入細胞并可將基因信息直接傳遞給細胞核，病毒導入法具有較高的轉運效率，但病毒潛在的免疫原性(immunogenic)和細胞毒性作用(cytotoxic?effects)限制了其在臨床中的應用。 電穿孔方法：通過高強度電場的作用，使細胞膜形成瞬態的微孔，這種方法的轉運效率相對較低，高強度電場引起的熱效應容易引起細胞膜組織斷裂導致細胞死亡。 聲致穿孔：將大量細胞與微泡同時加入溶液中，并將微...
【技術保護點】
一種基因導入芯片，其特征在于，包括：壓電基底、周期性設置在所述壓電基底外周的多個叉指換能器以及設置在所述壓電基底中部的微腔道；所述微腔道包括單分散微泡制備區以及細胞培養區域，所述單分散微泡制備區用于利用流動聚焦原理制備單分散微泡，所述單分散微泡包括脂質體膜以及包覆在所述脂質體膜內的氣體，需要導入的外源基因可與所述單分散微泡混合或者偶聯在所述單分散微泡的脂質體膜層上，所述細胞培養區域用于培養需要進行基因導入的細胞；周期性設置的多個所述叉指換能器可以同時施加獨立的射頻信號，從而在所述微腔道內形成一個二維平面駐波場，利用駐波聲場勢阱效應將所述單分散微泡捕獲在駐波勢阱位置，通過調節輸入信號的相位，改變駐波聲場中勢阱位置，達到對所述單分散微泡進行移動的目的；通過改變所述射頻信號輸入的幅值、脈沖持續時間和脈沖重復頻率提高輸入能量，激勵所述單分散微泡產生劇烈的膨脹、收縮直至破碎。
【技術特征摘要】
1.一種基因導入芯片，其特征在于，包括：壓電基底、周期性設置在所述
壓電基底外周的多個叉指換能器以及設置在所述壓電基底中部的微腔道；
所述微腔道包括單分散微泡制備區以及細胞培養區域，所述單分散微泡制
備區用于利用流動聚焦原理制備單分散微泡，所述單分散微泡包括脂質體膜以
及包覆在所述脂質體膜內的氣體，需要導入的外源基因可與所述單分散微泡混
合或者偶聯在所述單分散微泡的脂質體膜層上，所述細胞培養區域用于培養需
要進行基因導入的細胞；
周期性設置的多個所述叉指換能器可以同時施加獨立的射頻信號，從而在
所述微腔道內形成一個二維平面駐波場，利用駐波聲場勢阱效應將所述單分散
微泡捕獲在駐波勢阱位置，通過調節輸入信號的相位，改變駐波聲場中勢阱位
置，達到對所述單分散微泡進行移動的目的；
通過改變所述射頻信號輸入的幅值、脈沖持續時間和脈沖重復頻率提高輸
入能量，激勵所述單分散微泡產生劇烈的膨脹、收縮直至破碎。
2.根據權利要求1所述的基因導入芯片，其特征在于，所述叉指換能器為
四個，四個所述叉指換能器成十字形排列，所述微腔道位于四個所述叉指換能
器中間。
3.根據權利要求1所述的基因導入芯片，其特征在于，所述壓電基底為128°
YX雙面拋光的鈮酸鋰基底；
所述微腔道為PDMS微腔道，所述PDMS微腔道含有多個獨立并行的腔室，
每個所述腔室的直徑為10μm～100μm。
4.根據權利要求1所述的基因導入芯片，其特征在于，所述氣體為氮氣、
氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或全氟化物。
5.根據權利要求4所述的基因導入芯片，其特征在于，所述全氟化物為全
氟丙烷或全氟丁烷。
6.根據權利要求1所述的基因導入芯片，其特征在于，所述單分散微泡制
備區包括兩個入口、流道和噴嘴，氣體和含有外源基因的脂質體溶液分別從兩
個所述入口進入所述流道，經所述噴嘴聚焦后形成穩定的錐形，錐形頂端的氣
\t體因不穩定在所述噴嘴處匯合并形成具有殼層結構的單分散微泡。
7.根據權利要求1所述的基因導入芯片，其特征在于，所述單分散微泡的
移動距離與輸入射頻信號的相對相位具有良好的線性關系，可表達為：
其中，Δx，Δy分別為單分散微泡在X與Y方向上的位移，φx與φy分
別為所述叉指換能器在X與Y方向上的相對相位，λ為聲表面波波長，n為叉
指換能器相位由0°調整到360°的重復次數。
8.根據權利要求1所述的基因導入芯片，其特征在于，所述單分散微泡在
聲波作用下，將會產生徑向運動，若激勵聲場頻率與強度恒定，且聲波波長遠
大于所述單分散微泡的半徑，利用理想氣泡振動的非線性常微分方程可得到所
述單分散微泡的半徑隨時間變化曲線，推測所述單分散微泡的最大膨脹半徑；
當所述單分散微泡的最大膨脹半徑小于所述單分散微泡與細胞之間初始距離
時，所述單分散微泡破碎形成的微射流將不斷的彎曲、拉伸細胞膜，最終導致
細胞膜表面產生可逆的微孔；所述單分散微泡的作用范圍滿足如下關系式：
ρR R · · + ρ 3 2 R · 2 = ( 2 σ R 0 + P 0 - P v ) ( R 0 R ) 3 Γ + P v - P 0 - 2 σ R - 4 η R · R - P a sin ω a t , ]]> 其中，R0為單分散微泡的初始半徑，R為單分散微泡的運動半徑，ρ為液
體密度，σ為液體表面張力，P0為大氣壓，Pv為水蒸汽壓，Pa為超聲聲壓，η
為液體黏滯度。
9.一種基因導入方法，其特征在于，包括如下步驟：
提供基因導入芯片，所述基因導入芯片包括壓電基底、周期性設置在所述
壓電基底外周的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭海榮，孟龍，蔡飛燕，牛麗麗，李飛，肖楊，
申請(專利權)人：深圳先進技術研究院，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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