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向细胞内递送DNA探针和质粒等功能分子来探索细胞内的分子机制与操控细胞命运，一直是生物医学领域目标工作。从小分子到如今火热的核酸mRNA疫苗递送都离不开药物递送技术。


然而，由于大多数外源功能分子都带有负电荷，无法直接通过同样带有负电荷的细胞膜，阻碍了细胞内分子机制的探索与细胞功能的改造。

基于微流控芯片的细胞电穿孔技术

目前，生物医学已开发了多种方法辅助功能分子进入到细胞内。其中，电穿孔技术作为一种通用的细胞内递送工具，指在外部增加短时强电脉冲时，细胞膜会形成瞬时微孔，大多数外源功能分子可以进出细胞。 


近年来，随着微流控技术的发展，基于微流控芯片的细胞电穿孔技术提高了传统电穿孔的效率。微流控芯片中微电极的间距短，产生同样的电场强度只需几伏至十几伏的电压，避免了传统电穿孔中超高压带来的各种问题。同时，消耗样品及试剂更少，降低实验成本。 


此外，在连续流动环境中细胞膜通透性的阻抗检测达到了更高的灵敏度。电穿孔技术在微流控相助下递送效率、剂量均匀性和细胞安全性方面均获得了显著提高。

应用案例

美国麻省理工学院机械工程院采用HeLa细胞进行电穿孔实验，由于电穿孔产生的细胞膜孔洞非常微小且不稳定，因此采用绿色荧光蛋白进行电穿孔的表征，利用细胞内的荧光强度程度反映电穿孔效果。


为了更好记录电穿孔的完整动态过程以及提高实验效率，设计了基于微流控细胞递送平台。在交流电压下有效导入荧光蛋白的活细胞超过总数50%，保持高达90%的细胞活力，成功实现了细胞电穿孔。