基于MEMS微電極芯片的電穿孔系統(tǒng).pdf

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1、第25卷第3期傳感技術(shù)學(xué)報(bào)V01．25No．32012年3月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．2012ElectroporationSystemBasedonMEMSMicro-ElectrodeChipYANHao，WEIZewen，LIXueming，ZHAODeyao，LIANGZicai，LIZhihong(t．InstituteofMicroelectronics，PekingUniversity；NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonMicro／NanoFabrication，Beiji

2、ng100871，China；2．ShenzhenGraduateSchool，PekingUniversity，Shenzhen518055，China；3．InstituteofMolecularMedicine，PekingUniversity，Being100871，China)Abstract：WedemanstratedancellelectroporationsystembasedonAuelectrodemicrofabricatedchip．Werealizedhiefficiencvelectroporationinbothstandardexpressioncell(HE

3、K-293A)andhard．to．transfectedcell(3T3一L1)，withatransfectionrateof90％and80％．respectively．TheoperationsystemiSfriendly，Withmanualmodeandautomode．Theuniqueelectrodedesignpromisesmuchlowappliedvoltage，lowcostandeasyoperation．Keywords：bio—MEMS；cellelectroporation；microfabrication；electroporationsystem；lo

4、wvoltageEEACC：7500doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．O3．0O7基于MEMS微電極芯片的電穿孑L系統(tǒng)術(shù)閆浩，魏澤文，李學(xué)明，趙德堯，梁子才。，李志宏(1．北京大學(xué)微電子所，微米納米加工技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100871；2．北京大學(xué)深圳研究生院，深圳518055；3．北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)所，北京100871)摘要：報(bào)道了一種基于微加工金電極的細(xì)胞電穿孔芯片及一套完整的細(xì)胞電穿孔系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在多種細(xì)胞系中實(shí)現(xiàn)高效細(xì)胞電穿孔(對(duì)典型HEK-293A(人胚胎腎細(xì)胞)細(xì)胞的穿孑L效率高于90％，3T3一L1(小鼠胚胎成纖維細(xì)胞)的電穿孑L效率高達(dá)

5、80％)。并且具有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。同時(shí)，由于基于獨(dú)特的電極設(shè)計(jì)，其所需電壓也遠(yuǎn)低于現(xiàn)有設(shè)備(典型工作電壓為60V)。成本更低，操作更安全。關(guān)鍵詞：生物MEMS；細(xì)胞電穿孑L；微加工；微型電穿孑L系統(tǒng)；低電壓中圖分類號(hào)：TP23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—1699(2012)03—0319一O3細(xì)胞電穿孑L(Electroporation)是指細(xì)胞在外加構(gòu)，能最大程度優(yōu)化細(xì)胞在芯片上的覆蓋?；陔娒}沖電壓的作用下，細(xì)胞膜脂雙層上形成瞬時(shí)微孔穿孑L電穿孑L芯片，我們制作了芯片載具和完整的電的生物物理過程_1]。從1994年第一個(gè)商用細(xì)胞電穿孔電路系統(tǒng)。穿孑L設(shè)備發(fā)布以來_2]．已經(jīng)陸續(xù)報(bào)

6、道了近百種細(xì)胞1設(shè)計(jì)和加工電穿孔設(shè)備。然而，目前電穿孔技術(shù)和設(shè)備都存在一些顯著完整的電穿孔系統(tǒng)包括：電穿孔芯片、芯片載具的缺陷l2]。傳統(tǒng)技術(shù)加工的電極間距大，而細(xì)胞和電穿孔電路系統(tǒng)。系統(tǒng)的核心是電穿孔芯片，為電穿孑L所需的電場(chǎng)較高，這導(dǎo)致現(xiàn)有設(shè)備需要非常了更方便的使用電穿孑L芯片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了高的電壓才能完成電穿孔。高電壓使實(shí)驗(yàn)具有一定芯片載具并且完成了整套電穿孑L電路系統(tǒng)的開發(fā)。的危險(xiǎn)性，而且增加了實(shí)驗(yàn)和設(shè)備成本，更為重要的1．1電穿孔芯片是由于高電壓引起水電解對(duì)細(xì)胞有極大的損傷l6]。電穿孔芯片是多重圓環(huán)嵌套而成的環(huán)形叉指結(jié)因此．電穿孔效率不高。構(gòu)．相鄰兩個(gè)圓環(huán)分別連接不同電極。電

7、穿孔芯片為了避免高電壓電穿孑L對(duì)細(xì)胞的損傷．提高電選用金作為電極材料，具有良好的導(dǎo)電性和生物兼穿孔效率，我們研制了基于MEMS工藝的微型電極容性。的細(xì)胞電穿孔芯片_7]。通過降低電極間距，大大的1．2芯片載具降低電穿孑L所需工作電壓。同時(shí)獨(dú)特的環(huán)形叉指結(jié)為了保證每次實(shí)驗(yàn)中的細(xì)胞懸浮液均有同樣體項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61176111)收稿日期：2011—10—25修改日期：201l一11—