向細胞內遞送DNA探針和質粒等功能分子來探索細胞內的分子機制與操控細胞命運,一直是生物醫學領域目標工作。從小分子到如今火熱的核酸mRNA疫苗遞送都離不開藥物遞送技術。
然而,由于大多數外源功能分子都帶有負電荷,無法直接通過同樣帶有負電荷的細胞膜,阻礙了細胞內分子機制的探索與細胞功能的改造。
基于微流控芯片的細胞電穿孔技術
目前,生物醫學已開發了多種方法輔助功能分子進入到細胞內。其中,電穿孔技術作為一種通用的細胞內遞送工具,指在外部增加短時強電脈沖時,細胞膜會形成瞬時微孔,大多數外源功能分子可以進出細胞。
近年來,隨著微流控技術的發展,基于微流控芯片的細胞電穿孔技術提高了傳統電穿孔的效率。微流控芯片中微電極的間距短,產生同樣的電場強度只需幾伏至十幾伏的電壓,避免了傳統電穿孔中超高壓帶來的各種問題。同時,消耗樣品及試劑更少,降低實驗成本。
此外,在連續流動環境中細胞膜通透性的阻抗檢測達到了更高的靈敏度。電穿孔技術在微流控相助下遞送效率、劑量均勻性和細胞安全性方面均獲得了顯著提高。
應用案例
美國麻省理工學院機械工程院采用HeLa細胞進行電穿孔實驗,由于電穿孔產生的細胞膜孔洞非常微小且不穩定,因此采用綠色熒光蛋白進行電穿孔的表征,利用細胞內的熒光強度程度反映電穿孔效果。
為了更好記錄電穿孔的完整動態過程以及提高實驗效率,設計了基于微流控細胞遞送平臺。在交流電壓下有效導入熒光蛋白的活細胞超過總數50%,保持高達90%的細胞活力,成功實現了細胞電穿孔。
該系統主要包括纖維狀摩擦電納米發電機(FS-TENG)、基于納米通道的器件、微流控芯片和微量注射泵。
微量注射泵在微流控中作為動力源,通過機械裝置推動注射器,可實現高精度,平穩的液體傳輸。該實驗過程中采用了蘭格的LSP02-1B注射泵以200μL/min輸送低電導率細胞懸液,有效保護細胞的同時進一步輔助細胞電穿孔,實現了細胞電穿孔動態過程的實時跟蹤。
"麻省理工學院機械工程專業Dr. Liu表示:“與其他品牌注射泵相比,蘭格公司的LSP02-1B實驗室注射泵非常適合于微流控相關的應用。它流量范圍寬泛,滿足多種實驗條件。流量平穩,精度高,且操作簡便,有助于提高實驗效率。"
蘭格提供多種實驗室注射泵,一直致力于為生命科學、生物醫藥、研發、分析檢測等領域科研工作者提供更好的解決方案。
蘭格dLSP 500數字型實驗室注射泵支持精確分配,在注射泵的驅動下,液體流動時脈動小、平穩性好,在微流控系統中可提供穩定的微液流。