一種多用途微電場網細胞處理裝置的製作方法

2023-05-26 15:09:36

專利名稱:一種多用途微電場網細胞處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於微生物學領域，尤其涉及一種用於細胞處理的微生物學裝置。
技術背景
在生物學試驗、細菌或細胞的培養以及各種醫學研究過程中，細菌/細胞培養皿(又 稱皮氏培養皿)是一種必不可少的試驗器皿或細胞處理裝置。
通常的細菌/細胞培養皿為一由透明材質材料製成的、具有凸起邊緣的盤狀或碟狀 的容器，其中容納有培養基或培養液，培養基上或培養液中有培養目標(細菌或細胞)， 通常培養皿還需要配備有一蓋子以將其封閉或密封，防止培養目標被汙染。
實驗過程中， 一般是將載有培養基或培養液及培養目標的培養皿放置於一定的溫 度下進行細菌或細胞的培養或保藏。
由於在生物、醫學或輕工業行業中使用培養皿的普遍性，所以對培養皿的結構進 行改進的努力一直沒有停止，
公開日為2003年10月8日，公開號為CN 1446903A 的中國發明專利申請"正反兩面可用的皮氏培養皿"即為此種努力之一。
隨著實驗手段的變化和生物醫學技術的發展，很多時候需要對培養目標外加一作 用電場，以其得到某些特定條件下細菌或細胞的生長結果或變化趨勢。
現有的、能在細胞培養過程中施加作用電場的培養皿，通常採用外加兩根電極針 的結構形式，如公告日期為2001年8月1日，公告號為CN2440820Y的中國專利中， 公開了一種"細胞培養皿"，其中心處設有一凹槽形細胞培養腔，且高度至少是2.0 mm， 其外徑與託架上的凹槽相配合。細胞培養皿上設有中心有孔的上蓋，在上蓋上可豎直 插入兩個電極，其插入端互相平行地向水平方向彎曲，且位於細胞培養腔的底部。
上述技術方案雖然解決了在細胞培養、處理過程中引入作用電場的問題，但是由 於其電極的結構形式所限，導致其在培養皿中所產生的作用電場強度不均勻，不便T 在顯微鏡下觀察實驗結果等諸多不便。
本申請的發明人在多年的研究實踐中，提出和發明了 一種在外加弱電場網的條件 下，對細胞有效導入或遞送藥物、基因、siRNA (Small interfering RNA)、 shRNA (short hairpin RNA)、蛋白質、肽、抗體或其它生物醫學和治療學分子和製劑的方法，其採用電極陣列形成的網絡，用低電壓電場長時間地施加短時脈衝和/或脈衝組，使細胞膜 電滲透，從而將基因、蛋白質、藥物靶向輸送入離體和體內的皮膚、軟組織和骨(細
胞內)，其具體內容可以參考國際申請號為PCT/US2006/011355，申請日為2006年3 月16日的國際專利申請"超低強度電場網絡介導的向離體細胞內遞送基因、蛋白質 和藥物"以及國際申請號為PCT/US2007/008445，申請日為2007年4月2日的國際 專利申請"低強度電場網絡介導向皮膚、軟組織，關節和骨遞送藥物、基因、siRNA、 shRNA、蛋白質、肽、抗體或其它生物醫學和治療學分子和製劑的方法和裝置"，還 可以參考本申請人申請號為200810036767.4的中國發明專利申請"生物與醫用多路低 電壓微電場發生儀"和申請號為PCT/CN2008/001022的PCT申請"生物與醫用多路 低電壓微電場發生儀"中的相關內容。應該聲明的是，上述參考文件所公開的內容， 應看作是本申請的背景資料或解釋性資料，而不應看作是對本申請的某種限制或界定。
上述參考文件中所提到的"網絡"所提供的電磁場模式在性質上不同於常規"電 穿孔"技術所提供的電磁場模式的性質，其電磁場本身不是"電穿孔"電磁場，而是 低強度電場網絡(Low Strength Electric Field Networking, LSEFN)。
本申請的發明人認為，本發明所用的生物電機制和本質，在性質上不同於現有的 "電穿孔"技術，因此，將本發明的生物電應用稱為"電穿孔"是誤導和不正確的。 故在本申請書下文中和在醫學領域中將本發明的生物電應用稱為低強度電場網絡 (LSEFN)。
低強度電場網絡(LSEFN)可用於對離體的細胞和組織進行藥物和生物質體的細 胞內的傳遞。這些經生物工程改造的細胞和組織可再被系統性地輸入、遞送或植入到 各種器官或組織，用於治療疾病。
低強度電場網絡(LSEFN)也可以被直接用於對在體的器官和組織進行靶向性 的藥物和生物質體的細胞內的傳遞。
現在，尚無可以在上述低強度電場網絡條件下對培養目標細胞施加作用電場的培 養皿，或者是滿足上述低強度電場網絡條件下可對培養目標細胞施加作用電場的細胞 處理裝置。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種多用途微電場網細胞處理裝置，其除了具 有現有細胞處理裝置的常規功能之外，還可為目標細胞提供一種低強度電場網絡環境條件，以便於對目標細胞進行藥物傳遞，或者，對細胞有效地導入或遞送藥物、基因、
siRNA、 shRNA、蛋白質、肽、抗體或其它生物醫學和治療學分子和製劑，實現了細 胞培養/處理液的可流動、可替換和可測量，通過各種測量數據，可以更精確地監測、 控制整個實驗/處理過程。
本發明的技術方案是提供一種多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是設置 一中空的框架結構；在所述框架的上、下側面，分別對應設置一透明膜層；在至少一 側的透明膜層上，設置用於產生低強度電場的電極組；在框架的至少一端，設置所述 電極組的接線端；在框架的兩對應端，設置培養/處理液進、出口；兩透明膜層和框架 所圍成的夾層空間，構成細胞培養/處理腔。
其中，所述框架的外形為矩形或正多邊形，其內邊的上、下側面設置有承載邊沿， 所述的透明膜層經承載邊沿與框架粘結/固結為一體。
其所述的透明膜層為透明塑料薄膜層。
其所述的電極組為印刷電路銅箔層，其以正、負電極相間的結構分布在透明膜層 中或透明膜層表面，其正、負電極組經匯流條和位於框架一端的接線端與外部儀器電 連接。
其所述的電極組設置在透明膜層中，經過與之相連且穿透透明膜表面的白金/鎢金 點，在透明膜表面構成電極點陣群。
或者，所述的正、負電極組設置在同一透明膜層中、同一透明膜層的兩面上、分 別對應設置在兩片對應透明膜層中或分別對應設置在兩片對應透明膜層的一個面上。
其所述的培養/處理液進、出口設置在框架體中，其一端為收縮錐狀口結構，另一 端與細胞培養/處理腔相通。
其所述細胞培養/處理腔為一薄層空腔，其厚度不大於2毫米。
進一步地，在所述框架的周邊，設置標度/刻度尺。
與現有技術比較，本發明的優點是
1. 通過設置正、負電極組，為在細胞培養/處理腔建立一低強度電場網絡環境創 造了條件，實現了在低強度電場網絡環境條件，對目標細胞有效地導入或遞送藥物、 基因、siRNA、 shRNA、蛋白質、肽、抗體或其它生物醫學和治療學分子和製劑的發 明目的。
2. 設置了培養/處理液進、出口，實現了細胞培養/處理液的可流動性、可替換性 和可測量性，除具備現有細胞培養/處理裝置的常規功能外，在其培養/處理液進、出 口還可連接各種生、物、化測量表計，通過各種測量數據，可以更精確地監測、控制整個實驗/處理過程；
3.採用可切割的透明膜層結構，便於培養/處理目標細胞的分離和挑選，還便於 將其整體置於顯微鏡下進行觀察。


圖1是本發明的框架結構示意圖； 圖2是圖1框架的A-A'剖面視圖； 圖3為圖1框架的B-B'剖面視圖； 圖4為透明薄膜中電極組的結構示意圖； 圖5為圖4中C部的局部結構放大示意圖。
圖中1為框架，2為承載邊沿，3-1、 3-2為培養/處理液進、出口， 4-1、 4-2為電 極組的接線端，5、 5-1、 5-2為透明膜層，6為標度/刻度尺，7為細胞培養/處理腔，8、 9為正、負電極匯流條，10為白金/鎢金點，11、 12為正、負電極。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
圖l中，本處理裝置，設置有一中空的框架結構1，在框架的上、下側面，分別 對應設置一透明膜層5，在至少一側的透明膜層上，設置用於產生低強度電場的電極 組(本圖中為簡潔期間未示出，具體可參見圖4所示)，在框架的一端，設置有電極 組的接線端4-l、 4-2，在框架的兩對應端，對應設置了培養/處理液的進、出口3-l、 3-2，兩透明膜層和框架所圍成的夾層空間，構成細胞培養/處理腔。
其中，所述框架的外形為矩形或正多邊形，其內邊的上、下側面設置有承載邊沿 2，透明膜層經承載邊沿與框架粘結/固結為一體。
其所述的透明膜層為透明塑料薄膜層。
圖2中，培養/處理液進、出口3-l、 3-2設置在框架l體中，其一端為收縮錐狀 口結構，另一端與細胞培養/處理腔7相通。
兩透明膜層5-l、 5-2和框架所圍成的夾層空間，構成細胞培養/處理腔7。 由圖可見，其細胞培養/處理腔為一薄層空腔，其厚度不大於2毫米。 進一步地，在所述框架的周邊，設置標度/刻度尺6 。
圖3中，在框架1的一端，設置有電極組的接線端4-1和4-2，其分別與設置在 透明膜層傷的正負電極匯流條8和9 (參見圖4所示)接觸連接，形成電通路。在框架的兩對應端，設置有培養/處理液進、出口，從圖中所示剖視方向正好可見
培養/處理液的出口 3-2。
圖4中，其所述的電極組為印刷電路銅箔層，電極組以正、負電極ll、 12相間 的結構分布在透明膜層5中或透明膜層的表面，其正、負電極組經匯流條8、 9和位 於框架一端的接線端(參見圖4中的4-l、 4-2)與外部儀器電連接。
其電極組ll、 12設置在透明膜層中，經過與之相連且穿透透明膜表面的白金/鎢 金點10，在透明膜表面構成電極點陣群。
本圖中所示的正、負電極分布結構僅為結構示意，實際實施時不僅僅局限於圖示 的分布形式，還可以採用兩兩相間或其他形式，以期取得更好的電場分布效果。
此外，構成電極組的印刷電路銅箔層可以設置在同一透明膜層中，也可以設置在 同一透明膜層的兩個對應側面上，或者分別對應設置在兩片對應透明膜層中，還可以 分別對應設置在兩片對應透明膜層的某一個面上，其目的都是為了取得更好的電場分 布效果或便於加工製造。
圖5中，電極印刷電路銅箔層11設置在透明膜層的一個側面，經過與之相連且 穿透透明膜5表面的白金/鎢金點10，在透明膜層的表面構成電極點陣群。
由於採用電極點陣群的結構形式，與現有技術相比，其所產生的低強度電場網絡 的電場分布更加均勻，其施加電壓可以低至毫伏級，對於目標細胞更加安全，長時間 的施加作用電場也不會對目標細胞造成"電擊穿"傷害。
本發明的實施，有助於實現在低強度電場網絡環境條件，對目標細胞有效地導入 或遞送藥物、基因、siRNA、 shRNA、蛋白質、肽、抗體或其它生物醫學和治療學分 子和製劑的發明目的，同時，除具備現有細胞培養/處理裝置的常規功能外，還可以更 精確地監測、控制整個實驗/處理過程，便於將其整體置於顯微鏡下進行觀察，有利於 培養/處理目標細胞的分離和挑選。
本發明可廣泛適用於醫學臨床、基礎實驗和生物科學領域。
權利要求
1.一種多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是
設置一中空的框架結構；
在所述框架的上、下側面，分別對應設置一透明膜層；
在至少一側的透明膜層上，設置用於產生低強度電場的電極組；
在框架的至少一端，設置所述電極組的接線端；
在框架的兩對應端，設置培養/處理液進、出口；
兩透明膜層和框架所圍成的夾層空間，構成細胞培養/處理腔。
2. 按照權利要求
l所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是所述框架的外 形為矩形或正多邊形，其內邊的上、下側面設置有承載邊沿，所述的透明膜層經承載 邊沿與框架粘結/固結為一體。
3. 按照權利要求
l所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是所述的透明膜 層為透明塑料薄膜層。
4. 按照權利要求
l所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是所述的電極組 為印刷電路銅箔層，其以正、負電極相間的結構分布在透明膜層中或透明膜層表面， 其正、負電極組經匯流條和位於框架一端的接線端與外部儀器電連接。
5. 按照權利要求
4所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是所述的電極組 設置在透明膜層中，經過與之相連且穿透透明膜表面的白金/鎢金點，在透明膜表面構 成電極點陣群。
6. 按照權利要求
4所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是所述的正、負 電極組設置在同一透明膜層中、同一透明膜層的兩面上、分別對應設置在兩片對應透 明膜層中或分別對應設置在兩片對應透明膜層的一個面上。
7. 按照權利要求
1所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是所述的培養/ 處理液進、出口設置在框架體中，其一端為收縮錐狀口結構，另一端與細胞培養/處理 腔相通。
8. 按照權利要求
1所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是所述細胞培養 /處理腔為一薄層空腔，其厚度不大於2毫米。
9. 按照權利要求
l所述的多用途微電場網細胞處理裝置，其特徵是在所述框架的 周邊，設置標度/刻度尺。
專利摘要
一種多用途微電場網細胞處理裝置，屬微生物學領域。其設置一中空的框架結構；在所述框架的上、下側面，分別對應設置一透明膜層；在至少一側的透明膜層上，設置用於產生低強度電場的電極組；在框架的至少一端，設置所述電極組的接線端；在框架的兩對應端，設置培養/處理液進、出口；兩透明膜層和框架所圍成的夾層空間，構成細胞培養/處理腔。其可在低強度電場網絡環境條件，對目標細胞有效地導入或遞送藥物，除具備現有細胞培養/處理裝置的常規功能外，還可以更精確地監測、控制整個實驗/處理過程，便於將其整體置於顯微鏡下進行觀察，有利於培養/處理目標細胞的分離和挑選。可廣泛適用於醫學臨床、基礎實驗和生物科學領域。
文檔編號C12M1/42GKCN101319191SQ200810043640
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月18日
發明者沈路一 申請人:聖太科醫療科技(上海)有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan