本發明專利技術公開了磁-聲復合作用的細胞標記裝置以及使用該裝置將磁性氧化鐵納米微粒裝載到離體細胞中的方法，該裝置包括：超聲發射裝置、位于超聲場范圍內盛放去離子除氣水的液體空化槽，液體空化槽中設有細胞樣品管，位于液體空化槽兩邊的磁場產生裝置。采用本發明專利技術的裝置和方法進行離體細胞標記，能極大的提高納米磁性微粒對細胞標記效果。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物醫學領域，具體而言，涉及一種磁-聲復合作用將磁性氧化鐵納米微粒裝載到離體細胞內的方法和裝置。
技術介紹
將氧化鐵磁性納米微粒載入細胞使細胞成為具有磁性的細胞，在細胞治療、分子成像等領域有廣泛應用，但氧化鐵磁性納米粒子在自然狀態并不能有效地被細胞攝取而進入細胞。為促進細胞對磁性微粒的攝取，采用了多種方法，包括生物方法、物理方法和化學方法。生物轉染劑介導法 以轉染劑(如病毒、脂質體、高分子聚合物等)作為載體，將磁性粒子以某種方式與特異性受體、抗體或基因結合，通過細胞表面相應的受體使磁性粒子與細胞結合，使細胞具有磁性而成為磁性細胞化學方法通過對磁性粒子表面功能化修飾，使不具有吞噬能力或吞噬能力較弱的細胞，利用粒子表面的電荷特性、表面效應等特性促使磁性納米粒子與細胞膜表面相互作用或細胞通過吞噬、吞飲等方式將磁納米粒子內吞于細胞體內。物理方法主要是通過對細胞膜施一外加的能量，提高細胞膜對外源物質的攝取。這類方法包括電穿孔法、顯微注射法、聲致穿孔效應等。顯微注射法直接將待傳輸物質注入細胞，效率很高；電穿孔法利用電脈沖作用使細胞膜穿孔，磁性微粒通過這些微孔進入細胞。聲致穿孔法是應用超聲波引起的振動使細胞膜產生非特異性空隙，使細胞膜通透性增加。上述生物轉染劑介導方法中，以病毒為載體的方法效率高，可使外源基因在宿主細胞中長期表達，但存在潛在的安全危險性。脂質體轉染劑介導法，因脂質體本身會參與細胞生理活動，也可能造成細胞毒性。目前眾多的研究者將新一代轉染試劑的開發聚焦在非脂質體的聚合物上，以高分子聚合物為載體的基因傳遞技術正成為人們研究的方向。但目前應用的陽離子聚合物轉染試劑，仍然存在轉染效率不高和細胞毒性的問題。另外，轉染劑有特異性且磁性微粒需與細胞經數小時甚至幾天的共同孵育才能達到理想的標記效果。在這長時間的孵育過程中，轉染劑潛在一些變化可能破壞細胞膜的結構和功能，還可能破壞蛋白和DNA。采用對磁性微粒進行表面功能化修飾的化學方法，由于不同結構類型的表面處理劑對納米鐵氧體的作用機理存在很大的差異，因此應根據細胞類型對磁性微粒進行不同的表面修飾。物理方法中，顯微注射法雖然轉染率較高，但需要昂貴的儀器，并且細胞操作時，需要一個細胞一個細胞地注射，不適合大量細胞研究的需要。電穿孔法因使用高壓電脈沖作用于細胞，對細胞的損傷較大。超聲方法超聲提高細胞膜通透性存在閾值劑量，不易控制，且現有設備每次實驗時只能對一個樣本進行操作，效率很低。總之，物理方法不存在特異性問題和細胞毒性，且方法簡單安全，但與轉染劑方法相比傳輸效率較低。
技術實現思路
針對以上所描述的現有技術存在的各種問題，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種安全、快速進行離體細胞磁性標記的裝置，同時提供一種通過磁場引導磁性微粒運動、非接觸控制磁性液體對流及空化微泡的運動，加強超聲空化效應，使磁性納米微粒快速進入離體細胞的物理方法，設備簡單，易于操作，并具有較高的標記效率。本專利技術的目的是通過下述技術方案予以實現本專利技術一方面涉及磁-聲復合作用的細胞標記裝置，其包括超聲發射裝置、位于超聲范圍內盛放去離子除氣水的液體空化槽,液體空化槽中設有細胞樣品管以及位于液體·空化槽兩邊的磁場產生裝置。在本專利技術的一個優選實施方式中，所述的超聲發射部分包括聚焦超聲換能器、信號發生器、超聲功率放大器和阻抗匹配網絡。核心部分為聚焦超聲換能器，所用壓電晶片直徑5cm，中心頻率1. 25MHz，用有機玻璃做球面聚焦聲透鏡，焦距5cm。信號發生器產生的信號經超聲功率放大器、匹配網絡后驅動所述超聲換能器，當超聲換能器發射頻率為1. 25MHz時，電聲轉換效率31. 7%。超聲功率放大器在0-10W范圍線性放大；考慮到換能器本身的電容特性，使用換能器數據設計、加工相應阻抗匹配網絡，使負載阻抗與源阻抗匹配，以實現最大的功率傳輸，最大輸出電阻50 Ω。在本專利技術的一個優選實施方式中，所述的磁場產生裝置為亥姆霍茲線圈。亥姆霍茲線圈用于產生交變磁場。亥姆霍茲線圈與一可變電阻串聯，最后接入50Hz交流穩壓電源，磁場輻照裝置接通電源時，能生成場強為0-500高斯連續可調的磁場。在本專利技術的一個優選實施方式中，所述的液體空化槽中還設有溫度傳感裝置，樣品管,標尺等。所述液體空化槽為圓筒式結構,直徑12cm，高度15cm，筒壁材質為有機玻璃，壁厚O. 6cm，并用硅酮或聚硫玻璃膠緊密粘接在一起，不透水。優選的，液體空化槽與所述超聲換能器同軸超聲換能器驅動槽內液體發生空化效應；進一步優選的，磁場輻照裝置由亥姆霍茲線圈產生，換能器液體槽置于兩線圈之間，正中放置；樣品管采用一次性醫用薄壁吹塑試管，壁厚不大于O. 2mm,其聲阻抗可忽略。用于盛放待標記的細胞與磁性微粒膠體溶液的混懸液，所述薄壁試管和溫敏元件均要浸在所述空化液體槽內的液體中；溫敏元件用以監測空化液體的溫度變化。關于亥姆霍茲線圈的結構說明亥姆霍茲線圈由一對直徑150mm, 300阻密繞的同軸載流圓線圈組成，兩線圈相距75mm。兩線圈中通一同向電流,輸入電源為220V,50Hz穩壓電源。通過調節可變電阻調節線圈中電流大小，進而改變線圈間磁場強度，線圈間磁場0-500高斯連續可調，由高斯計標定線圈間磁場磁場。如圖2所示，在本專利技術的一個優選實施方式中，磁-聲復合作用的細胞標記裝置包括超聲換能器2. 9，筒式液體空化槽2-5，阻抗匹配網絡2-6，信號發生器2-8，超聲功率放大器2-7及亥姆霍茲線圈2-14。其中，超聲換能器2-9置于圓筒形有機玻璃空化槽2-5底部，兩者共軸并用硅酮或聚硫玻璃膠緊密粘接在一起，構成不透水的超聲空化槽，見圖1，所述超聲換能器2-9與阻抗匹配網絡2-6連接，所述阻抗匹配網絡2-6使超聲換能器2-9達到最大輸出功率。阻抗匹配網絡2-6與超聲功率放大器2-7連接，所述超聲功率放大器2-7選用高頻線性功率放大器并與信號發生器連接2-8。所述信號發生器2-8產生的信號經超聲功率放大器2-7放大，阻抗匹配網絡2-6調節，使超聲換能器2-9達到最大輸出功率，進而使筒式液體空化槽2-5內液體空化。亥姆霍茲線圈2-14與可變電阻2-13串聯，所述可變電阻2-13與交流穩壓電源2-12連接，所述兩個亥姆霍茲線圈2-14兩間的磁場用高斯計監測，所述交流穩壓電源輸出電流0-10A。標記時，筒式液體空化槽2-5固定支座2-10上并置于兩線圈2-14之間，槽2-5內盛放4°C去離子 除氣水，超聲換能器2-9被驅動后空化槽內液體水發生空化效應。樣品管2-1浸在槽內液體中，筒式液體空化槽2-5的液面高于樣品管2-1液面。當槽內液體發生空化時，樣品管2-1內細胞、磁性微?；鞈乙?-3將處于超聲換能器2-9所產生的聲場的焦點區域，同時處于亥姆霍茲線圈2-14通電后所產生的橫向均勻磁場區域；空化放熱引起的液體溫度變化由針式溫度傳感器2-4監測，溫度變化控制在O. 5°C范圍。本專利技術另一方面還涉及使用上述裝置將磁性氧化鐵納米微粒裝載到離體細胞中內方法，其包括如下步驟向超聲換能器液體空化槽內注入4°C的去離子除氣水，軟木塞密封。將樣品管固定在裝滿除氣水的換能器水槽中，并調整樣品管的位置，使樣品管中心軸與換能器中心聲軸線一致；將細胞懸浮液轉移進入樣品試管中，用移液槍加入一定量本文檔來自技高網...
【技術保護點】
磁?聲復合作用的細胞標記裝置，其包括：超聲發射裝置，位于超聲范圍內盛放去離子除氣水的液體空化槽，液體空化槽中設有細胞樣品管以及位于液體空化槽兩邊的磁場產生裝置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：莫潤陽，林書玉，王公正，
申請(專利權)人：陜西師范大學，
類型：發明
國別省市：
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