向細胞內遞送DNA探針和質(zhì)粒等功能分子來(lái)探索細胞內的分子機制與操控細胞命運，一直是生物醫學(xué)領(lǐng)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(kāi)藥物遞送技術(shù)。


然而，由于大多數外源功能分子都帶有負電荷，無(wú)法直接通過(guò)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(shù)

目前，生物醫學(xué)已開(kāi)發(fā)了多種方法輔助功能分子進(jìn)入到細胞內。其中，電穿孔技術(shù)作為一種通用的細胞內遞送工具，指在外部增加短時(shí)強電脈沖時(shí)，細胞膜會(huì )形成瞬時(shí)微孔，大多數外源功能分子可以進(jìn)出細胞。 


近年來(lái)，隨著(zhù)微流控技術(shù)的發(fā)展，基于微流控芯片的細胞電穿孔技術(shù)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(chǎn)生同樣的電場(chǎng)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(lái)的各種問(wèn)題。同時(shí)，消耗樣品及試劑更少，降低實(shí)驗成本。 


此外，在連續流動(dòng)環(huán)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(shù)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(zhù)提高。

應用案例

美國麻省理工學(xué)院機械工程院采用HeLa細胞進(jìn)行電穿孔實(shí)驗，由于電穿孔產(chǎn)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(jìn)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(dòng)態(tài)過(guò)程以及提高實(shí)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(guò)總數50%，保持高達90%的細胞活力，成功實(shí)現了細胞電穿孔。

該系統主要包括纖維狀摩擦電納米發(fā)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(dòng)力源，通過(guò)機械裝置推動(dòng)注射器，可實(shí)現高精度，平穩的液體傳輸。該實(shí)驗過(guò)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(shí)進(jìn)一步輔助細胞電穿孔，實(shí)現了細胞電穿孔動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)時(shí)跟蹤。


"麻省理工學(xué)院機械工程專(zhuān)業(yè)Dr. Liu表示：“與其他品牌注射泵相比，蘭格公司的LSP02-1B實(shí)驗室注射泵非常適合于微流控相關(guān)的應用。它流量范圍寬泛，滿(mǎn)足多種實(shí)驗條件。流量平穩，精度高，且操作簡(jiǎn)便，有助于提高實(shí)驗效率。"

蘭格提供多種實(shí)驗室注射泵，一直致力于為生命科學(xué)、生物醫藥、研發(fā)、分析檢測等領(lǐng)域科研工作者提供更好的解決方案。


蘭格dLSP 500數字型實(shí)驗室注射泵支持精確分配，在注射泵的驅動(dòng)下，液體流動(dòng)時(shí)脈動(dòng)小、平穩性好，在微流控系統中可提供穩定的微液流。