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细胞电穿孔仪的研制

细胞电穿孔仪的研制

作者：刘群扬州大学

学位级别：硕士

细胞融合技术广泛的应用于遗传学、细胞学、病毒学、免疫学等多种学科的研究工作之中,并日益成为生物医药研发工作中的一种重要技术手段。在目前的多种融合技术中,电穿孔融合技术是最具有市场应用前景的一种。本论文根据以往细胞电... 详细信息

细胞融合技术广泛的应用于遗传学、细胞学、病毒学、免疫学等多种学科的研究工作之中,并日益成为生物医药研发工作中的一种重要技术手段。在目前的多种融合技术中,电穿孔融合技术是最具有市场应用前景的一种。本论文根据以往细胞电融合实验的经验,和生物物理学理论上的支持,结合最新电子技术的发展,制定了仪器整体的设计方案。在仪器的设计中,通过对以单片机为核心与以可编程逻辑器件（FPGA）为核心的脉冲控制单元进行设计、测试和比较,确立了以FPGA为核心的脉冲控制单元的设计方案,其中对FPGA的设计过程中加入了以Nios Ⅱ软核为核心的SOPC系统的设计。同时对以光电耦合器和铁氧体变压器为主的电气隔离设备与POWER MOSFET的驱动设备进行设计、测试和比较,确立了以光电耦合器为电气隔离设备的POWER MOSFET的驱动设计为仪器的脉冲信号传输和放大的电路。由于仪器涉及到高压部分,为了仪器操作者的安全,在仪器中加入了安全模块的设计。同时为了仪器的正常运转,还增加了电源模块的设计。最后经过测试和验证,仪器可实现脉宽在1到300μS的脉冲精确输出,误差范围控制在0.15μS范围,并可实现312V高压脉冲的输出,满足仪器最初的设计要求,并符合生物物理理论上的要求。

关键词：细胞电穿孔细胞电融合 FPGA Nios Ⅱ 功率场效应管

低强度瞬态电磁脉冲引发细胞电穿孔的实验初探

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细胞生物学杂志 2000年第1期22卷 47-49页

作者：张弘刘长军王保义王子淑王喜忠陈明福四川大学无线电系成都610064 四川大学生物系成都610064

采用宽频带横电磁传输室,通过实验观察到低强度瞬态电磁脉冲作用下产生的细胞电穿孔现象,并提出了初步分析及其应用前景。

关键词：瞬态电磁脉冲细胞电穿孔电融合生物医学工程

单点选通负向介电力辅助贴壁细胞电穿孔芯片的研究

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单点选通负向介电力辅助贴壁细胞电穿孔芯片的研究

作者：姚焕芬清华大学

学位级别：硕士

细胞芯片和微电极阵列芯片是目前生物芯片领域的前沿课题和热点研究方向,细胞电穿孔技术是一种可以将基因等物质导入多种细胞的其它化学、生物手段无法替代的高效技术。结合这些技术的电穿孔微系统具有诸多商业化产品所不具备的优势,将... 详细信息

细胞芯片和微电极阵列芯片是目前生物芯片领域的前沿课题和热点研究方向,细胞电穿孔技术是一种可以将基因等物质导入多种细胞的其它化学、生物手段无法替代的高效技术。结合这些技术的电穿孔微系统具有诸多商业化产品所不具备的优势,将会在生物医学相关学科研究和药物研发相关产业领域得到广泛的应用。本论文的目标是研究和开发由微电极阵列构建的电穿孔芯片及一整套电穿孔系统,通过负向介电力定位和细胞电穿孔技术的结合,提高电穿孔效率,为开展细胞电穿孔研究提供创新技术及应用平台。本论文设计了不同类型的微电极阵列电穿孔芯片,分别研究了不同芯片设计对电穿孔效率的影响,并从中选择了较为理想的芯片设计,优化了贴壁细胞电穿孔参数,并成功对质粒进行了转染,实现了芯片的单点选通功能。本论文基于介电电泳原理,设计了不同类型的负向介电力细胞定位芯片,分别研究了不同芯片设计、不同细胞密度等因素对负向介电力定位效果的影响,对定位芯片的设计和负向介电力定位细胞参数的选择具有指导意义。在前两项研究的基础上,本论文进一步研究了负向介电力辅助的贴壁细胞电穿孔芯片,用负向介电力将悬浮状态的细胞聚集到穿孔电极上或近旁,待原位贴壁生长后,对贴壁细胞进行电穿孔操作。本论文通过比较有无负向介电力定位对贴壁细胞电穿孔效率的影响,发现负向介电力辅助电穿孔使贴壁细胞电穿孔效率得到了明显的提高,这是首次结合了负向介电力与贴壁细胞电穿孔技术的研究,也为电穿孔技术走向生物医学的应用领域奠定了基础。

关键词：微电极阵列细胞电穿孔负向介电力细胞定位电穿孔效率

细胞电穿孔联合艾迪注射液对小鼠宫颈癌U14作用的实验研究

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现代中西医结合杂志 2012年第5期21卷 480-482页

作者：薛萍孙倩天津中医药大学天津300193 天津市人民医院天津300121

目的观察细胞电穿孔联合艾迪注射液对小鼠宫颈癌U14生长的抑制作用。方法取雌性昆明小鼠58只,建立U14宫颈癌皮下移植瘤模型,然后随机分为对照组(C组)、艾迪注射液治疗组(Ai组)、电穿孔处理组(E组)、电穿孔+艾迪注射液低剂量治疗组(EAL组... 详细信息

目的观察细胞电穿孔联合艾迪注射液对小鼠宫颈癌U14生长的抑制作用。方法取雌性昆明小鼠58只,建立U14宫颈癌皮下移植瘤模型,然后随机分为对照组(C组)、艾迪注射液治疗组(Ai组)、电穿孔处理组(E组)、电穿孔+艾迪注射液低剂量治疗组(EAL组)、电穿孔+艾迪注射液高剂量治疗组(EAH组)。比较治疗后各组荷瘤鼠体质量和肿瘤的质量,计算各组抑瘤率。光学显微镜下观察肿瘤组织的病理变化,用TUENL细胞凋亡试剂盒检测各组肿瘤细胞的凋亡情况。结果 Ai组、E组、EAL组和EAH组平均瘤质量明显低于对照组,能显著抑制肿瘤生长。EAH组的平均瘤质量显著低于E组和Ai组。Ai组、E组、EAL组和EAH组的抑瘤率分别为26.8%,25.6%,51.9%和59.4%。结论电穿孔联合艾迪注射液对U14移植肿瘤起到很大的杀伤和抑制生长的作用。

关键词：细胞电穿孔艾迪注射液细胞凋亡宫颈癌小鼠

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高通量小间距细胞电穿孔装置设计及实验测试

集成技术 2021年第5期10卷 67-71页

作者：王忠崔金明 TOKUYASU Taku Andrew 广州中国科学院先进技术研究所广州511458 中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055

细胞电穿孔技术是指通过施加一定的电场强度可逆地击穿细胞膜,在细胞膜上形成小孔或通路,从而使遗传物质引入细胞内。传统的细胞电穿孔装置往往需要几百伏到几千伏的电压,操作十分危险。该研究采用电绝缘的聚氯乙烯(PVC)薄膜,制作了一... 详细信息

细胞电穿孔技术是指通过施加一定的电场强度可逆地击穿细胞膜,在细胞膜上形成小孔或通路,从而使遗传物质引入细胞内。传统的细胞电穿孔装置往往需要几百伏到几千伏的电压,操作十分危险。该研究采用电绝缘的聚氯乙烯(PVC)薄膜,制作了一种电极间距为80μm的小间距电穿孔装置,并且可以进行高通量操作。经测试,所提出的小间距电穿孔装置实现细胞电穿孔所需的电压比1 mm标准电击杯降低了一个数量级,极大地提高了实验操作的安全性。高通量操作也极大地提高了实验效率,但由于电穿孔转化效率比1 mm标准电击杯低了一个数量级,因此实验参数需要进一步优化。

关键词：细胞电穿孔小间距高通量转化效率

电流对人体损伤与细胞电穿孔在法医学中的研究进展

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中国法医学杂志 2003年第6期18卷 371-373页

作者：姜富学竞花兰刘健辉中山大学中山医学院法医学系广东广州510089 广州市公安局芳村分局刑警大队广东广州510380

据世界卫生组织统计,在触电事故中,美国每年大约有0.5/100,000的致死率,大约1/3的电击伤(主要是一些高压电电击伤)与职业有关;发生于低压电源中的占60%～70%,多由于家用电器触电所致,其死亡率约占家庭突发死亡的1%.在低压电击伤的事故中... 详细信息

据世界卫生组织统计,在触电事故中,美国每年大约有0.5/100,000的致死率,大约1/3的电击伤(主要是一些高压电电击伤)与职业有关;发生于低压电源中的占60%～70%,多由于家用电器触电所致,其死亡率约占家庭突发死亡的1%.在低压电击伤的事故中,死亡人数约占整个电击伤死亡人数的一半,其死亡率是很高的[1].

关键词：电流人体损伤细胞电穿孔法医学研究进展法医病理学

电穿孔脉冲宽度对细胞融合及DNA转化的作用研究

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山西医药杂志 1996年第4期25卷 285-286页

作者：郭明霞汪和睦天津医科大学天津南开大学

利用细胞电穿孔技术，在不同宽度的ＲＣ放电脉冲条件下，对ＢＡＬＢ／Ｃ小鼠的脾细胞和ＮＳＩ骨髓瘤细胞的融合率及质粒ＰＵＣ—１８导入Ｅ．ｃｏｌｉＨＢ１０１细胞的转化率进行了检测。实验结果显示出细胞电穿孔技术中，脉冲宽度选择... 详细信息

利用细胞电穿孔技术，在不同宽度的ＲＣ放电脉冲条件下，对ＢＡＬＢ／Ｃ小鼠的脾细胞和ＮＳＩ骨髓瘤细胞的融合率及质粒ＰＵＣ—１８导入Ｅ．ｃｏｌｉＨＢ１０１细胞的转化率进行了检测。实验结果显示出细胞电穿孔技术中，脉冲宽度选择的重要性。

关键词：细胞电穿孔细胞电融合 DNA转化脉冲宽度

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高压脉冲电场对小球藻破碎效果的影响

高电压技术 2016年第8期42卷 2668-2674页

作者：张若兵傅贤寇梅如清华大学深圳研究生院深圳518055

含油微藻的破碎是微藻制油过程中的重要环节。为此,利用清华大学自主研制的高压脉冲电源(THU-PEF4)系统,针对小球藻的光合活性和叶绿素质量浓度这2个生物量,重点考察了高压脉冲电场强度、脉冲宽度、脉冲重复频率、电场极性及样品电导率... 详细信息

含油微藻的破碎是微藻制油过程中的重要环节。为此,利用清华大学自主研制的高压脉冲电源(THU-PEF4)系统,针对小球藻的光合活性和叶绿素质量浓度这2个生物量,重点考察了高压脉冲电场强度、脉冲宽度、脉冲重复频率、电场极性及样品电导率对小球藻处理效果的影响,在此基础上结合双荧光染色法和流式细胞仪研究了高压脉冲电场(PEF)对微藻细胞的穿孔破碎效果。研究发现高压脉冲电场强度和脉冲注入能量密度是影响高压脉冲电场处理效果的关键因素,而脉冲宽度、脉冲重复频率、电场极性对小球藻的处理效果影响不大。当电场强度从2.5 MV/m增加到5.0 MV/m时,20 m S/m电导率下的小球藻细胞破碎率从17.21%增加至83.29%;当脉冲注入能量密度从8.9 k J/L增加到149.52 k J/L时,4.5 MV/m电场强度作用下的小球藻细胞破碎率从9.78%提高到81.78%。

关键词：高压脉冲电场叶绿素质量浓度光合活性细胞破碎高压脉冲电场强度脉冲注入能量密度细胞电穿孔

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基于MEMS微电极芯片的电穿孔系统

传感技术学报 2012年第3期25卷 319-321页

作者：闫浩魏泽文李学明赵德尧梁子才李志宏北京大学微电子所微米纳米加工技术国家级重点实验室北京100871 北京大学深圳研究生院深圳518055 北京大学分子医学所北京100871

报道了一种基于微加工金电极的细胞电穿孔芯片及一套完整的细胞电穿孔系统。该系统能够在多种细胞系中实现高效细胞电穿孔(对典型HEK-293A(人胚胎肾细胞)细胞的穿孔效率高于90%,3T3-L1(小鼠胚胎成纤维细胞)的电穿孔效率高达80%)。并且... 详细信息

报道了一种基于微加工金电极的细胞电穿孔芯片及一套完整的细胞电穿孔系统。该系统能够在多种细胞系中实现高效细胞电穿孔(对典型HEK-293A(人胚胎肾细胞)细胞的穿孔效率高于90%,3T3-L1(小鼠胚胎成纤维细胞)的电穿孔效率高达80%)。并且具有手动模式和自动模式。同时,由于基于独特的电极设计,其所需电压也远低于现有设备(典型工作电压为60 V),成本更低,操作更安全。

关键词：生物MEMS 细胞电穿孔微加工微型电穿孔系统低电压