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申请/专利权人：深圳先进技术研究院

申请日：2014-05-09

公开（公告）日：2016-05-18

公开（公告）号：CN103981090B

专利技术分类：.用电或波能（如磁力、声波）处理微生物或酶的装置[2006.01]

专利摘要：本发明公开了一种基因导入芯片以及基因导入方法，基因导入芯片包括：压电基底、周期性设置在压电基底外周的多个叉指换能器以及设置在压电基底中部的微腔道；微腔道包括单分散微泡制备区以及细胞培养区域，单分散微泡制备区用于利用流动聚焦原理制备单分散微泡，单分散微泡包括脂质体膜以及包覆在脂质体膜内的气体，需要导入的外源基因与单分散微泡混合或者嵌设在单分散微泡的脂质体膜层上。周期性设置的多个叉指换能器可以同时施加独立的射频信号，从而在微腔道内形成一个二维平面驻波场，利用驻波声场势阱效应将单分散微泡捕获在驻波势阱位置，通过调节输入信号的相位，改变驻波声场中势阱位置，对单分散微泡进行移动。

专利权项：一种基因导入芯片，其特征在于，包括：压电基底、周期性设置在所述压电基底外周的多个叉指换能器以及设置在所述压电基底中部的微腔道；所述微腔道包括单分散微泡制备区以及细胞培养区域，所述单分散微泡制备区用于利用流动聚焦原理制备单分散微泡，所述单分散微泡包括脂质体膜以及包覆在所述脂质体膜内的气体，需要导入的外源基因与所述单分散微泡混合或者偶联在所述单分散微泡的脂质体膜层上，所述细胞培养区域用于培养需要进行基因导入的细胞；周期性设置的多个所述叉指换能器可以同时施加独立的射频信号，从而在所述微腔道内形成一个二维平面驻波场，利用驻波声场势阱效应将所述单分散微泡捕获在驻波势阱位置，通过调节输入信号的相位，改变驻波声场中势阱位置，达到对所述单分散微泡进行移动的目的；通过改变所述射频信号输入的幅值、脉冲持续时间和脉冲重复频率提高输入能量，激励所述单分散微泡产生剧烈的膨胀、收缩直至破碎；所述单分散微泡制备区包括两个入口、流道和喷嘴，气体和含有外源基因的脂质体溶液分别从两个所述入口进入所述流道，经所述喷嘴聚焦后形成稳定的锥形，锥形顶端的气体因不稳定在所述喷嘴处汇合并形成具有壳层结构的单分散微泡；所述单分散微泡的移动距离与输入射频信号的相对相位具有良好的线性关系，表达为：其中，Δx，Δy分别为单分散微泡在X与Y方向上的位移，φx与φy分别为所述叉指换能器在X与Y方向上的相对相位，λ为声表面波波长，n为叉指换能器相位由0°调整到360°的重复次数；所述单分散微泡在声波作用下，将会产生径向运动，若激励声场频率与强度恒定，且声波波长远大于所述单分散微泡的半径，利用理想气泡振动的非线性常微分方程可得到所述单分散微泡的半径随时间变化曲线，推测所述单分散微泡的最大膨胀半径；当所述单分散微泡的最大膨胀半径小于所述单分散微泡与细胞之间初始距离时，所述单分散微泡破碎形成的微射流将不断的弯曲、拉伸细胞膜，最终导致细胞膜表面产生可逆的微孔；所述单分散微泡的作用范围满足如下关系式：RR+32R2=2R0+P0-PvR0R3+Pv-P0-2R-4RR-Pasinat,]]其中，R0为单分散微泡的初始半径，R为单分散微泡的运动半径，ρ为液体密度，σ为液体表面张力，P0为大气压，Pv为水蒸汽压，Pa为超声声压，η为液体黏滞度。

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