基于微流控芯片技术的脂质体精确定量转导方法研究

脂质体基因/药物定向转导技术是利用脂质体载体将基因/药物转导到目标细胞内部。本研究通过研制微流控芯片，利用基于微流控芯片的脂质体制备技术，实现脂质体小球精确包裹定量基因/药物；结合荧光标记与检测技术，测定脂质体包裹基因/药物量；结合基于微流控芯片的高效细胞电融合技术，利用芯片上集成的微电极阵列，形成微尺度的电场，精确控制包裹基因/药物的脂质体小球和目标细胞一对一精确配对控制，并最终实现高效率的融合，达到在微流控芯片平台上利用脂质体+细胞电融合方法进行基因/药物向目标细胞的精确转导；完成基因/药物转导后，利用荧光检测技术测定融合子（或融合子再培养后细胞）基因/药物转导量，结合脂质体包裹基因/药物量，对基于微流控芯片的脂质体基因/药物定向转导效果进行定量化评估，并建立相应的评价体系。

课题组根据基金申请书和资助计划书的要求，开展了基于微流控芯片技术的脂质体精确定量转导方法研究。重点研究了基于微流控芯片的脂质体制备技术；基于软件仿真的微电极阵列结构优化；根据实验需求开展了微流控芯片设计和加工工艺研究；课题组还开展基于微流控芯片上细胞、脂质体的排队和电融合研究；初步实现了细胞-脂质体电融合和借助电融合技术实现外源物向细胞转导的目的。具体完成情况如下：.借助微加工技术研制了脂质体制备微流控芯片，包括基于硅玻键合基底的微流控芯片和基于ITO基底的微流控芯片；基于上述微流控芯片利用电生成法开展了基于微流控芯片的脂质体精确制备技术的初步研究；探讨了脂质参数（组分、浓度、体积）、缓冲液参数（浓度、体积）和加载激励信号对脂质体制备结果的影响；初步实现了细胞尺度范围内单层大粒径脂质体的制备（制备率达到了60%的水平）与外源物的定量包裹。.借助COMSOL仿真软件开展了微流控芯片上的仿真研究，重点集中于不同微电极结构及排布方式下电场和跨膜电压强度分布态势；并根据仿真结果，依托电场聚焦理论优化了微电极结构，改善电场及跨膜电压分布。.针对课题实验需求，在优化的微电极结构基础上对材料和加工工艺进行了优化设计，研制了基于微流控+细胞电融合技术的系列化微阵列芯片，包括：基于离散式微电极阵列结构的电融合微流控芯片和基于离散式凹槽微电极阵列的电融合微流控芯片。并利用NIH3T3、Myoblast细胞开展了基于微流控芯片的细胞配对和电融合实验研究，高效地实现了细胞排队与电融合（其两两排队率和融合率分别达到了70%和50%），建立了相关的融合模型。通过该研究模拟了脂质体和细胞的配对控制和电融合实现，为脂质体和细胞电融合研究进行参数研究和技术储备。基于细胞电融合基础开展了基于微流控芯片的脂质体自融合研究，以及脂质体和细胞排队和融合实验研究，初步实现了脂质体和细胞的电融合和以借助电融合技术实现外源物向细胞转导的目的。.通过一年的研究工作，共发表学术论文4篇，其中SCI收录2篇，CSCD核心2篇；申请国家发明专利2件，获权国家发明专利6件；参加国际会议1人次；同时，目前共有3篇文章已经完成撰写，并分别投稿到Colloids and Surfaces B、Electroanalysis和Sensors and Actuators B。