无线接收系统及其制备方法和应用

1.本发明属于生物装置领域，尤其涉及一种无线接收系统及其制备方法和应用。


背景技术：

2.电穿孔是一种高效递送外源物质的技术。电穿孔利用瞬时脉冲电压在细胞或组织中产生微小通道，外源物质通过微小通道进入细胞或组织。目前，电穿孔技术已经广泛应用于细胞，包括原代细胞以及各种难转染细胞(如神经元细胞、t细胞等)，小动物活体(大脑、肌肉、皮肤、肝脏)，离体组织(组织切片、脑切片、器官、胚胎)等。电穿孔还能作为注射方法(称为电注射)，把各种外源物质引入活细胞。随着基因治疗的发展，电穿孔成为高效导入外源dna的手段。近年来电穿孔临床前研究在世界范围内的报告逐渐增多，显示出了较大的应用前景。
3.目前，电穿孔仪主要包括两种类型：细胞电穿孔仪和活体电穿孔仪。其中，市售电穿孔仪主要包括：life technologies(neon)，btx，bio-rad(micropulser),lonza(4d-nucleofecto)等。细胞电穿孔仪利用刚性金属所制备的比色皿电极进行电穿孔，此类电极只能满足细胞水平电穿孔需求，无法应用于活体研究。活体电穿孔仪利用针电极、卡钳电极侵入性的将外源物质递送入组织。此类电极大多为刚性金属电极，与组织之间存在较大的机械差异，并且侵入性的递送方式对组织具有很强的破坏性。目前所有市售电穿孔仪实施电穿孔时电极均需要通过导线与电穿孔仪连接，不具备灵活性和便捷性，并且无法避免导线带来的安全性问题。
4.因此，有必要提供一种实现活体原位无线无源电穿孔递送外源物质的设备。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种无线接收系统。
6.本发明还提供了一种无线接收系统的制备方法。
7.本发明还提供了一种无线接收系统的应用。
8.本发明的第一方面提供了一种无线接收系统，包括无线接收线圈、整流电路以及电极；所述无线接收线圈包含第一基底层、第一封装层和第一无线线圈，所述第一基底层设置有第二无线线圈；所述第一无线线圈位于所述第二无线线圈上方；所述第一封装层位于第一无线线圈和第二无线线圈之间；
9.所述第一无线线圈、所述第二无线线圈和所述电极的材质均为金属。
10.本发明关于无线接收系统的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
11.本发明以金属作为无线线圈和电极使得电穿孔装置具有极好的拉伸性能、细胞/组织相容性，能够实现能量的高效传输；该无线接收系统能摆脱传统电穿孔仪连接导线带来的使用不灵活，存在安全隐患，不能按需递送等问题。实现了无线原位递送外源物质。
12.根据本发明的一些实施方式，所述金属为液态金属。由此，具有更好的组织相容性和拉伸性能。
13.根据本发明的一些实施方式，所述液态金属包括镓、镓铟合金、镓铟锡合金或镓锌合金中的至少一种。
14.根据本发明的一些实施方式，所述整流电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管与第一无线线圈连接；所述第二二极管与第二无线线圈连接；所述第一二极管和第二二极管连接。
15.根据本发明的一些实施方式，所述电极的一端与第一二极管连接；所述电极的另一端与第二二极管连接。
16.根据本发明的一些实施方式，所述第一封装层和第一基底层的材料独立地选自高分子聚合物。
17.根据本发明的一些实施方式，所述高分子聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚l-丙交酯-已内酯、聚氯乙烯或聚已内酯中的至少一种。
18.本发明的第二方面提供一种无线接收系统的制备方法，包括如下步骤：
19.s1、将金属溶解在挥发性溶剂中，得到金属油墨；
20.s2、用所述金属油墨在第一高分子膜上绘制出第一无线线圈，用所述金属油墨在第二高分子膜上绘制出第二无线线圈和电极；
21.s3、将基底溶液涂覆在所述第一无线线圈、所述第二无线线圈和电极表面，所述基底溶液固化后分别分离所述第一高分子膜和第二高分子膜；
22.s4、将第一二极管和第二二极管分别与所述无线线圈连接；
23.s5、在所述第二无线线圈表面制备第一封装层，将所述第一无线线圈与所述第一封装层结合。
24.根据本发明的一些实施方式，所述第一高分子膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃、pvc、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
25.根据本发明的一些实施方式，所述第二高分子膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃、pvc、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
26.根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述基底溶液包括聚二甲基硅氧烷、聚l-丙交酯-已内酯、聚醋酸丁酸纤维素、聚原酸酯、聚硅酸盐、聚氯乙烯或聚已内酯中的至少一种。
27.根据本发明的一些实施方式，所述固化的温度为20℃～80℃。
28.根据本发明的一些实施方式，所述固化的时间为30min～12h。
29.根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述金属油墨通过丝网印刷、喷墨打印或微流道技术中的一种方式进行绘制。
30.根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，所述第一封装层通过旋涂法制备。
31.本发明的第三方面提供一种电穿孔装置，包括上述所述的无线接收系统。
32.根据本发明的一些实施方式，所述电穿孔装置还包括无线能量传输系统。
33.根据本发明的一些实施方式，所述无线能量传输系统包括无线传输线圈和电源。
34.根据本发明的一些实施方式，所述无线传输线圈包括第一无线传输线圈、第二封装层和含有第二无线传输线圈的第二基底层。
35.根据本发明的一些实施方式，所述第二封装层位于所述第一无线传输线圈和所述第二无线传输线圈之间。
36.根据本发明的一些实施方式，所述电源和所述无线传输线圈连接。
37.根据本发明的一些实施方式，所述无线能量传输系统的制备方法与所述无线接收系统的制备方法相同。
38.本发明的第四方面提供上述所述的电穿孔装置的使用方法，包括如下步骤：
39.1)将外源物质与钙黄绿素标记的细胞进行混合孵育，得到细胞悬浮液；
40.2)将细胞悬浮液置于所述电极上，将无线能量传输系统中的无线传输线圈与无线接收线圈对齐，开启无线传输线圈连接的电源，通过无线接收线圈对电极施加电穿孔电压，进行电穿孔转染，所述电穿孔电压的范围5v～200v；
41.3)电穿孔转染完成后，收集细胞加入到培养基中孵育。
附图说明
42.图1是本发明的电穿孔装置示意图；
43.图2是本发明实施例1制备的金属油墨的sem图；
44.图3是本发明实施例1制备的电极的sem图；
45.图4是本发明实施例1的无线接收系统递送pi染料的荧光成像图；
46.图5是本发明实施例1的无线接收系统递送sirna的荧光成像图；
47.图6是本发明实施例1的无线接收系统递送sirna的荧光成像图。
具体实施方式
48.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。
49.本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
50.以下实施例及对比例中采用的原料如下：
51.pi染料：碧云天，c2015m；
52.sirna：购自广州锐博生物技术有限公司。
53.实施例1
54.实施例1提供一种无线接收系统，参见图1b，无线接收系统包括无线接收线圈、整流电路以及电极。无线接收线圈包含第一基底层、第一封装层和第一无线线圈，第一基底层设置有第二无线线圈；第一无线线圈位于第二无线线圈上方；第一封装层位于第一无线线圈和第二无线线圈之间；整流电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管与第一无线线圈直接连接；第二二极管与第二无线线圈直接连接；第一二极管和第二二极管通过端点连接(端点1与端点4相连，端点2与端点5相连)；电极通过第二二极管与第二无线线圈连接；电极通过端点3与端点6与第一无线线圈连接；第一无线线圈、第二无线线圈和电极的材质均为金属。
55.其无线接收系统的制备方法如下：
56.s1、将金属镓铟合金溶解在挥发性溶剂中，利用探头超声破碎仪对混合物进行超
声，得到金属油墨；
57.s2、将金属油墨通过丝网印刷在第一pet膜上绘制第一无线线圈；并在第二pet膜上绘制导电图案，导电图案包括第二无线线圈和电极；
58.s3、将聚二甲基硅氧烷溶液覆盖在第一无线线圈和导电图案上并干燥得到基底、固化后，将第一pet膜和第二pet膜分别分离；
59.s4、将第一二极管和第二二极管分别与无线线圈连接；
60.s5、在基底层的第二无线线圈上通过旋涂法制备封装层，将第一无线线圈与封装层结合，第一无线线圈位于第二无线线圈正上方，通过端点连接第一二极管和第二二极管即得无线接收系统。
61.一种电穿孔装置，参见图1，其中图1中的a为无线能量传输系统；其中图1中的b为无线接收系统，无线能量传输系统包括无线传输线圈和电源，电源和无线传输线圈连接；无线接收系统包括无线接收线圈、整流电路以及电极。无线接收线圈包含第一基底层、第一封装层和第一无线线圈，第一基底层设置有第二无线线圈；第一无线线圈位于第二无线线圈上方；第一封装层位于第一无线线圈和第二无线线圈之间；整流电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管与第一无线线圈直接连接；第二二极管与第二无线线圈直接连接；第一二极管和第二二极管通过端点连接(端点1与端点4相连，端点2与端点5相连)；电极通过第二二极管与第二无线线圈连接；电极通过端点3与端点6与第一无线线圈连接；第一无线线圈、第二无线线圈和电极的材质均为金属。
62.其无线能量传输系统的制备方法如下：
63.无线能量传输系统的无线传输线圈的制备方法包括如下步骤：
64.s11、将金属镓铟合金溶解在挥发性溶剂中，利用探头超声破碎仪对混合物进行超声，得到金属油墨；
65.s21、将金属油墨通过丝网印刷在第一pet膜上绘制第一无线传输线圈；并在第二pet膜上绘制第二无线传输线圈；
66.s31、将聚二甲基硅氧烷溶液覆盖在第一无线传输线圈和第一无线传输线圈，固化后，将第一pet膜和第二pet膜分别分离；
67.s41、在底层的第二无线传输线圈上通过旋涂法制备第二封装层，将第一无线传输线圈与第二封装层结合，第一无线传输线圈位于第二无线传输线圈正上方，即得无线传输线圈。
68.实施例2
69.实施例2提供一种无线接收系统，其制备方法同实施例1，其区别在于，金属为镓铟锡合金。
70.实验例1
71.选择生长状态良好的细胞，利用胰酶消化1分钟，用培养基轻轻收集细胞、离心3分钟，去培养基后将1
×
107个细胞分散于100μl的电转染缓冲液中。将pi染料与细胞孵育。孵育一定时间后，将细胞悬液置于实施例1的金属电极上，开启无线传输线圈连接的电源，对电极施加电穿孔电压，进行电穿孔转染。电穿孔电压：105v，电穿孔时间为10ms，电穿孔后收集细胞室温孵育15分钟。加入1ml培养基，离心收集细胞，利用激光共聚焦显微镜对细胞进行成像和荧光分析，结果如图4所示，可以观察到pi染料进入了细胞中，说明本发明的电穿
孔装置成功的将pi染料转染到细胞中了。
72.实验例2
73.选择生长状态良好的细胞，利用钙黄绿素染色10min，后利用胰酶消化1分钟，用培养基轻轻收集细胞、离心3分钟，去培养基后将1
×
107个细胞分散于100μl的电转染缓冲液中。将cy5标记的sirna与细胞孵育。孵育一定时间后，将细胞悬液置于实施例1的金属电极上，开启无线传输线圈连接的电源，对电极施加电穿孔电压，进行电穿孔转染。电穿孔电压：105v，电穿孔时间为10ms，电穿孔后收集细胞室温孵育15分钟。加入1ml培养基，离心收集细胞，利用激光共聚焦显微镜对细胞进行成像和荧光分析，结果如图5所示，无线电穿孔能够高效递送sirna。
74.实验例3
75.将离体的鼠皮裁剪为3cm*3cm。将sirna涂抹于皮肤表面，将实施例1的金属电极置于皮肤上，开启无线传输线圈连接的电源，对电极施加电穿孔电压。电穿孔电压：105v，电穿孔时间为10ms，电穿孔后除去多余的sirna，固定皮肤，切片，利用dapi染色10min，再通过激光共聚焦显微镜对皮肤进行成像和荧光分析。结果如图6所示，未经电穿孔的皮肤中含少量荧光，而电穿孔组的皮肤中有很强的荧光，说明本发明的电穿孔装置大大提高了sirna的透皮效果。
76.性能测试
77.对实施例1制备的金属油墨进行了sem测试，结果如图2所示，超声制备具有核壳结构的金属颗粒粒径大约为2微米。
78.对实施例1的电极也进行了sem测试，结果如图3所示，利用金属油墨成功制备了柔性电极。
79.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。