
技术摘要:
胞内递送装置(1),其包含:压电基底(3),其具有工作表面(8);至少一个叉指换能器(5),其位于所述工作表面(8)上并与之接触;以及容器(11),其位于所述工作表面上以用于在其中容纳待靶向用于胞内递送的细胞,其中施加至所述叉指换能器的交流信号产生通过所述压电基底的声 全部
背景技术:
将治疗剂和成像剂,例如核酸、肽、蛋白质、纳米/分子探针和纳米粒等插入细胞内 在目前正在开发的用于诊断和治疗多种疾病的许多下一代策略(基因/细胞治疗、基因编 辑、干细胞重编程或多种治疗诊断方法,作为一些实例)中代表一个关键步骤。然而,这些外 源物质的内化受到构成细胞膜的脂双层的疏水性和非极性性质所施加的屏障的严重限制。 因此,已投入非常大的努力来研究物理的(膜破坏介导的)或生物化学的(载体介导的)方法 的使用以促进更容易地通过脂双层进行胞内运输。 物理膜破坏介导的方法的一些实例包括电穿孔、声穿孔和显微注射,其中利用物 理力,特别地通过形成孔来破坏细胞膜的结构。虽然这允许将广泛范围的亚微颗粒物质递 送到细胞内,但这些方法中大部分具有的缺点在于穿孔过程期间对细胞造成的损伤。例如, 需要在穿过细胞膜时施加高电位的电穿孔通常导致对细胞膜的不可逆损伤,从而导致细胞 内稳态的丧失,并最终导致凋亡。在另一方面中,声穿孔主要利用由细胞膜附近的声波诱导 的微泡的空穴化(cavitation)来增强其透化作用。鉴于已发现由单独的单一振荡微泡引起 的机械应力足以对细胞壁造成深远的膜损伤,因此,很可能发生相当的细胞死亡,由于作为 空穴化事件期间产生的强烈冲击波和伴随的微射流(microjet)的结果,使细胞经受了巨大 应激。另外,显示细胞遭受了空穴化后DNA损伤,这是由于活性氧类(reactive oxygen species,ROS)的产生,其产生是在空穴化期间自由基形成的结果。已记载在暴露于超声辐 射之后,细胞的再接种生存力和集落形成能力很差。 在另一方面中,涉及使用病毒载体或非病毒载体(例如肽、囊泡或纳米粒)通过多 种内吞途径增强细胞摄取的生物化学载体介导的方法没有对细胞加予这样的有害负担。然 而,其通常导致内体区室内的高局部浓度的纳米粒货物,所述内体区室最终与溶酶体融合。 除非其具有逃脱该内体再循环途径的罕见(<1%)能力,以使得其能够进入其中存在胞内 途径以将纳米粒运输至细胞核的胞质中,否则大多数治疗性货物在溶酶体中终结,溶酶体 的高度酸性和富含酶的环境导致货物降解。因此,通常需要这样的策略:允许内体和溶酶体 逃逸,或者更好地通过进入到胞质溶胶内的直接途径而规避这些细胞器以增强治疗性货物 的核摄取,引起转染效率提高。 当使用声穿孔时,哺乳动物细胞的最佳转染已在1至3MHz内通过超声(其被称为 “体声波”(bulk acoustic wave,BAW))实现。然而,如上所示,使用微泡的声空穴化来改变 细胞质膜的通透性可损伤细胞,导致细胞死亡。使用超过150MHz的甚高频(very high frequency,VHF)的BAW的一种替代方法提出可在不使用微泡的情况下将基因和蛋白质递送 到胞质内。参见‘Sangpil Yoon et al,‘Direct and sustained intracellular delivery of exogenous molecules using acoustic-transfection with high frequency ultrasound’,Scientific Reports 6,文章编号:20477(2016)doi二10.1038/srep20477’, 4 CN 111601667 A 说 明 书 2/8 页 和‘Sangpil Yoon et al,‘Acoustic-transfection for genomic manipulation of single-cells using high frequency ultrasound’,Scientific Reports 7,文章编号: 5275(2017)doi二10.1038/s41598-017-05722-1’。该方法要求使用超声换能器探头将VHF BAW聚焦到直径为10μm或更小的单一细胞上。虽然该技术可潜在地导致细胞生存力提高,但 其确实具有许多实际的缺点。因为使用了超过150MHz的高得多的频率,所以需要使探头更 靠近单独细胞。这是因为随着频率的提高,声波在流体中随距离衰减更快;衰减长度随频率 提高呈指数降低。因此,这要求熟练的操作员使用显微镜来原位定位靶细胞并移动探头靠 近该细胞,精度为数十微米。需要控制距细胞的距离以确保细胞受到来自探头的声辐射的 影响,同时不能太靠近以防止细胞损伤。此外,我们注意到,由于高频引起的声波衰减的急 剧梯度通常产生可不利影响细胞的局部化增温效应(heating effect),其中一些细胞对热 休克易感。另外,由于声束的限制,细胞需要被逐个地靶向,使得对于大细胞数目而言非常 耗时,并且因此在商业规模上使用是不切实际的。 以上对
技术实现要素:
的讨论被包括在内以解释本发明的上下文。在说明书的权利要求 书中任一项的优先权日,不应认为