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细胞电穿孔是生物研究中常用的转染方法,利用电场刺激将外源大分子物质如DNA片段或蛋白质等导入细胞内部。微流电穿孔在满足电穿孔效率的同时,又可以实现连续处理细胞以及实时观察。然而,部分细胞在受到电场刺激后失去活性。在基因治疗的研究中,需要对目标基因的表达状况进行评估,大量失活细胞的存在导致这种评估难以进行;另外,这些失活细胞在后续的生物实验中也难以继续工作。因此,在细胞电穿孔过程后,需要将高活性的细胞与失活的细胞进行分离。为了与现有微流电穿孔芯片的加工工艺兼容,我们在电穿孔过程后引入了介电泳细胞分离操作,以实现电穿孔后的细胞试样中不同活性的细胞分开。介电泳是一种精确、高效控制细胞的方法。介电泳现象产生于非均匀电场内,粒子与外部溶液之间极化程度不一致而产生净力并控制粒子的运动。由于电穿孔刺激而失活的细胞,其细胞膜上的开孔未能及时恢复,导致细胞膜内部细胞浆与外界溶液之间发生了离子交换,从而使失活细胞内部的电导率/介电率与外部溶液相等。这种介电率/电导率的微弱差异导致其所受介电泳力非常微弱;对于保持活性的细胞,其细胞膜保持着选择通透性。因此,在适中频率下,其受到的介电泳力由内部细胞浆与外部溶液之间的电导率差决定。利用我们设计好离子浓度的缓冲溶液,在保证细胞电穿孔的效率的同时,可以有效的提高细胞所受介电泳力,从而更好的操控细胞的运动。在微流系统内,除电场产生的介电泳力以外,细胞主要还受到来自流体的拖拽力。由于细胞在溶液中运动速度基本一致,因此拖拽力大体保持一致,不同活性细胞受到的介电泳力不一样,导致细胞在微流系统中受到的合力也各不相同。利用这种差异,可以改变细胞的运动状态,并最终实现不同活性细胞的分离。 本文对HEK-293a细胞的介电泳现象进行研究,结合理论计算对不同频率下的细胞介电泳现象的机制进行分析。通过对介电泳分离中所涉及到的各种参数进行实验与分析之后得到细胞分离的最优条件。在得到了各项优化的参数之后,进行了系统的实验以对芯片进行验证。最终,利用我们的芯片,HEK-293a细胞在电穿孔后的存活率从25%提高到了90%,转染效率也保持着80%。该芯片可以实现细胞在单一芯片上进行电穿孔并且同时分离出最佳活性的细胞,为生物实验中的基因表达研究带来方便,也确保了细胞在后续实验中能保持理想状态。