基于MEMS微电极芯片的电穿孔系统.pdf

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1、第25卷第3期传感技术学报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微电极芯片的电穿孑L系统术闫浩，魏泽文，李学明，赵德尧，梁子才。，李志宏(1．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；2．北京大学深圳研究生院，深圳518055；3．北京大学分子医学所，北京100871)摘要：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)细胞的穿孑L效率高于90％，3T3一L1(小鼠胚胎成纤维细胞)的电穿孑L效率高达

5、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60V)。成本更低，操作更安全。关键词：生物MEMS；细胞电穿孑L；微加工；微型电穿孑L系统；低电压中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)03—0319一O3细胞电穿孑L(Electroporation)是指细胞在外加构，能最大程度优化细胞在芯片上的覆盖。基于电脉冲电压的作用下，细胞膜脂双层上形成瞬时微孔穿孑L电穿孑L芯片，我们制作了芯片载具和完整的电的生物物理过程_1]。从1994年第一个商用细胞电穿孔电路系统。穿孑L设备发布以来_2]．已经陆续报

6、道了近百种细胞1设计和加工电穿孔设备。然而，目前电穿孔技术和设备都存在一些显著完整的电穿孔系统包括：电穿孔芯片、芯片载具的缺陷l2]。传统技术加工的电极间距大，而细胞和电穿孔电路系统。系统的核心是电穿孔芯片，为电穿孑L所需的电场较高，这导致现有设备需要非常了更方便的使用电穿孑L芯片进行实验，我们设计了高的电压才能完成电穿孔。高电压使实验具有一定芯片载具并且完成了整套电穿孑L电路系统的开发。的危险性，而且增加了实验和设备成本，更为重要的1．1电穿孔芯片是由于高电压引起水电解对细胞有极大的损伤l6]。电穿孔芯片是多重圆环嵌套而成的环形叉指结因此．电穿孔效率不高。构．相邻两个圆环分别连接不同电极。电

7、穿孔芯片为了避免高电压电穿孑L对细胞的损伤．提高电选用金作为电极材料，具有良好的导电性和生物兼穿孔效率，我们研制了基于MEMS工艺的微型电极容性。的细胞电穿孔芯片_7]。通过降低电极间距，大大的1．2芯片载具降低电穿孑L所需工作电压。同时独特的环形叉指结为了保证每次实验中的细胞悬浮液均有同样体项目来源：国家自然科学基金项目(61176111)收稿日期：2011—10—25修改日期：201l一11—