用于机电递送的装置、系统和套件及其使用方法与流程

技术特征：
1.一种用于将组合物机电递送到悬浮于液体中的多个细胞中的装置，所述装置包括：(a)第一电极，所述第一电极包括第一入口、第一出口和包含最小横截面尺寸的第一管腔；(b)第二电极，所述第二电极包括第二入口、第二出口和包含最小横截面尺寸的第二管腔；以及(c)电穿孔区，所述电穿孔区设置在所述第一出口和所述第二入口之间，其中所述电穿孔区包含的最小横截面尺寸大于约100μm，其中所述电穿孔区具有基本上均一的横截面面积；其中所述第一出口、所述电穿孔区和所述第二入口流体连通。2.如权利要求1所述的装置，其中所述电穿孔区的横向横截面是选自由以下各项组成的组的形状：圆形、圆盘形、椭圆形、正多边形、不规则多边形、曲线形、星形、平行四边形、梯形和不规则形状。3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述电穿孔区具有基本上圆形的横向横截面。4.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述电穿孔区具有的最小横截面尺寸在0.1mm和50mm之间。5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述电穿孔区具有的横截面面积在约7850μm2和约2000mm2之间。6.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述电穿孔区具有的长度在0.1mm和50mm之间。7.如权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述第一电极和/或所述第二电极中的任一者的管腔具有的最小横截面尺寸在0.01mm和500mm之间。8.如权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述第一或第二电极中的任一者的管腔的最小横截面尺寸与所述电穿孔区的最小横截面尺寸的比率在1∶10和10∶1之间。9.如权利要求1-8中任一项所述的装置，其中所述电穿孔区的最小横截面尺寸与所述电穿孔区的长度的比率在1∶100和100∶1之间。10.如权利要求1-9中任一项所述的装置，其中所述第一电极和/或所述第二电极中的任一者的管腔的横向横截面面积与所述电穿孔区的横向横截面面积的比率在1∶10和10∶1之间。11.如权利要求1-10中任一项所述的装置，其还包括与所述第一入口流体连通的第一储集器和/或与所述第二出口流体连通的第二储集器。12.如权利要求1-11中任一项所述的装置，其还包括与所述第一管腔或所述第二管腔流体连通的第三储集器。13.如权利要求12所述的装置，其中所述第一电极或所述第二电极中的任一者具有用于与所述第三储集器流体连通的附加入口或出口。14.如权利要求1-13中任一项所述的装置，其中所述装置还包括一个或多个附加电穿孔区。15.一种用于将组合物机电递送到悬浮于液体中的多个细胞中的系统，所述系统包括：(a)一种装置，所述装置包括：(i)第一电极，所述第一电极包括第一入口、第一出口和包含最小横截面尺寸的第一管
腔；(ii)第二电极，所述第二电极包括第二入口、第二出口和包含最小横截面尺寸的第二管腔；以及(iii)电穿孔区，所述电穿孔区设置在所述第一出口和所述第二入口之间，其中所述电穿孔区包含的最小横截面尺寸大于约100μm，其中所述电穿孔区具有基本上均一的横截面面积；其中所述第一出口、所述电穿孔区和所述第二入口流体连通；以及(b)电势源，其中所述装置的第一电极和第二电极可释放地与所述电势源可操作地接触。16.如权利要求15所述的系统，其还包括与所述第一入口流体连通的第一储集器。17.如权利要求15或16所述的系统，其还包括与所述第二出口流体连通的第二储集器。18.如权利要求15-17中任一项所述的系统，其还包括与所述第一电极或所述第二电极中的任一者的管腔流体连通的第三储集器，其中所述第一电极或所述第二电极中的任一者具有用于与所述第三储集器流体连通的附加入口。19.如权利要求15-18中任一项所述的系统，其还包括与所述第一入口流体连通的流体递送源，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。20.如权利要求15-19中任一项所述的系统，其还包括控制器，所述控制器可操作地耦合至所述电势源，以将电压脉冲递送至所述第一电极和所述第二电极，其中所述电压脉冲在所述第一电极和所述第二电极之间产生电势差，从而在所述电穿孔区中产生电场。21.如权利要求15-20中任一项所述的系统，其中所述装置还包括一个或多个附加电穿孔区。22.如权利要求21所述的系统，其还包括壳体，所述壳体被构造为使所述电穿孔区并联地、串联地或在时间上偏移地通电，其中所述壳体还包括容纳多个电穿孔装置的托盘，其中所述托盘被两个栅网电极改装，其中第一栅网电极与第二栅网电极电绝缘，其中所述多个装置中的每个的第一电极的外部可释放地与第一弹簧加载的电极、第一机械连接的电极或第一感应连接的电极中的任一者可操作地接触，其中所述多个装置中的每个的第二电极的外部可释放地与第二弹簧加载的电极、第二机械连接的电极或第二感应耦合的电极中的任一者可操作地接触，其中所述多个装置中的每个可释放地通过栅网电极中的开口进入所述壳体，其中每个装置的第一弹簧加载的电极、第一机械连接的电极或第一感应连接的电极中的任一者与第一栅网电极可操作地接触，并且每个装置的第二弹簧加载的电极、第二机械连接的电极或第二感应连接的电极中的任一者与第二栅网电极可操作地接触，其中所述栅网电极连接至所述电势源。23.如权利要求22所述的系统，其中所述电势源将电压脉冲递送至所述栅网电极，其中所述第一栅网电极以特定的施加电压通电，而所述第二栅网电极以特定的施加电压通电，其中所述多个装置中的每个由所述栅网电极以相同的施加电压脉冲通电，以使得在每个装置的至少一个电穿孔区中的每个内产生的电场的大小基本上相等。24.如权利要求23所述的系统，其中所述电势源包括被构造为调节电压脉冲至所述栅网电极的递送的附加电路或程序，其中所述多个装置中的每个接收来自所述栅网电极的不
同电压，其中在每个装置的所述至少一个电穿孔区中的每个内产生的电场的大小不相等。25.一种用于将组合物机电递送到悬浮于液体中的多个细胞中的系统，所述系统包括：(a)一种装置，所述装置包括：(i)第一电极，所述第一电极包括第一入口、第一出口和第一管腔；(ii)第二电极，所述第二电极包括第二入口、第二出口和第二管腔；(iii)第三入口和第三出口，其中所述第三入口和所述第三出口与所述第一管腔流体连通，其中所述第三入口和所述第三出口与在所述第一入口和所述第一出口之间的所述第一电极相交；(iv)第四入口和第四出口，其中所述第四入口和所述第四出口与所述第二管腔流体连通，其中所述第四入口和所述第四出口与在所述第二入口和所述第二出口之间的所述第二电极相交；以及(v)电穿孔区，所述电穿孔区设置在所述第一出口和所述第二入口之间，其中所述电穿孔区具有的长度在0.1mm和50mm之间，并且包含的最小横截面尺寸大于约100μm，其中所述电穿孔区的横向横截面面积是基本上均一的；其中所述第一管腔的最小横截面尺寸与所述电穿孔区的最小横截面尺寸的比率在1∶10和10∶1之间，其中所述第二管腔的最小横截面尺寸与所述电穿孔区的最小横截面尺寸的比率在1∶10和10∶1之间，并且其中所述第一出口、所述电穿孔区和所述第二入口流体连通；以及(b)电势源，其中所述装置的所述第一电极和所述第二电极可释放地与所述电势源可操作地接触。26.一种将组合物机电递送到悬浮于流动液体中的多个细胞中的方法，所述方法包括：(a)提供一种装置，所述装置包括：(i)第一电极，所述第一电极包括第一出口、第一入口和包含最小横截面尺寸的第一管腔；(ii)第二电极，所述第二电极包括第二出口、第二入口和包含最小横截面尺寸的第二管腔；以及(iii)电穿孔区，所述电穿孔区设置在所述第一出口和所述第二入口之间，其中所述电穿孔区包含的最小横截面尺寸大于约100μm，其中所述电穿孔区具有基本上均一的横截面面积；并且其中所述第一出口、所述电穿孔区和所述第二入口流体连通；(b)在所述第一和第二电极之间施加电势差，从而在所述电穿孔区中产生电场；以及(c)使所述多个细胞和所述组合物通过所述电穿孔区，从而增强所述多个细胞的渗透性，以及将所述组合物引入所述多个细胞中。27.如权利要求26所述的方法，其中与步骤(b)之前的所述组合物相比，所述多个细胞在单独的液体中。28.如权利要求26或27所述的方法，其中步骤(b)包括施加流体驱动的正压。29.如权利要求26-28中任一项所述的方法，其中所述第一管腔、第二管腔或电穿孔区均不具有最小横截面尺寸，所述最小横截面尺寸使得悬浮于所述液体中的所述多个细胞中的任一个的横截面尺寸被暂时压缩。
30.如权利要求26-29中任一项所述的方法，其中从流体递送源从所述第一管腔递送至所述电穿孔区的液体和/或悬浮中的所述多个细胞的流速在0.001ml/min和1,000ml/min之间，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。31.如权利要求26-30中任一项所述的方法，其中从流体递送源从所述第一管腔递送至所述电穿孔区的液体和/或悬浮中的所述多个细胞的雷诺数在0.04和2.43
×
104之间，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。32.如权利要求26-31中任一项所述的方法，其中从流体递送源从所述第一管腔递送至所述电穿孔区的液体和/或悬浮中的所述多个细胞的最大速度在5
×
10-5
m/s和32.7m/s之间，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。33.如权利要求26-32中任一项所述的方法，其中从流体递送源从所述第一管腔递送至所述电穿孔区的液体和/或悬浮中的所述多个细胞的剪切速率在0.1s-1
和2
×
106s-1
之间，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。34.如权利要求26-33中任一项所述的方法，其中从流体递送源从所述第一管腔递送至所述电穿孔区的液体和/或悬浮中的所述多个细胞的峰值压力在1
×
10-3
pa和9.5
×
104pa之间，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。35.如权利要求26-34中任一项所述的方法，其中从流体递送源从所述第一管腔递送至所述电穿孔区的液体和/或悬浮中的所述多个细胞的平均速度在1.5
×
10-5
m/s和15.9m/s之间，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。36.如权利要求26-35中任一项所述的方法，其中从流体递送源从所述第一管腔递送至所述电穿孔区的液体和/或悬浮中的所述多个细胞的运动粘度在1
×
10-6
m2/s和15
×
10-4
m2/s之间，其中所述流体递送源被构造为将所述液体和/或悬浮中的所述多个细胞通过所述第一管腔递送至所述第二出口。37.如权利要求26-36中任一项所述的方法，其中悬浮于所述液体中的所述多个细胞在所述电穿孔区中的停留时间在0.5ms和50ms之间。38.如权利要求26所述的方法，其中使所述多个细胞和所述组合物通过所述电穿孔区在所述流动液体上诱导机械应力，从而进一步增强所述多个细胞的渗透性，以及将所述组合物引入所述多个细胞中。39.如权利要求26-37中任一项所述的方法，其中所述电场由电压脉冲产生。40.如权利要求39所述的方法，其中所述电压脉冲以第一施加电压使所述第一电极通电，并且所述第二电极以第二施加电压通电，从而在所述第一和第二电极之间施加电势差。41.如权利要求39或40所述的方法，其中所述电压脉冲各自具有的幅度在-3kv和3kv之间。42.如权利要求39-41中任一项所述的方法，其中所述电压脉冲具有的持续时间在
0.01ms和1,000ms之间。43.如权利要求39-42中任一项所述的方法，其中所述电压脉冲以在1hz和50,000hz之间的频率施加于所述第一和第二电极。44.如权利要求39-43中任一项所述的方法，其中所述电压脉冲包括选自由以下各项组成的组的波形：dc波形、方波波形、脉冲波形、双极波形、正弦波形、斜坡波形、不对称双极波形、任意波形以及它们的任何叠加或组合。45.如权利要求39-44中任一项所述的方法，其中由所述电压脉冲产生的所述电场具有的大小在1v/cm和50,000v/cm之间。46.如权利要求39-45中任一项所述的方法，其中所述电压脉冲的占空比在0.001％和100％之间。47.如权利要求26-46中任一项所述的方法，其中所述液体具有的电导率在0.001ms/cm和500ms/cm之间。48.如权利要求26-47中任一项所述的方法，其中所述液体的温度在0℃和50℃之间。49.如权利要求26-48中任一项所述的方法，其还包括在所述组合物的机电递送之后将所述多个细胞储存于回收缓冲液中。50.如权利要求26-49中任一项所述的方法，其中所述组合物包含至少一种选自由以下各项组成的组的化合物：治疗剂、维生素、纳米颗粒、带电的分子、不带电的分子、dna、rna、crispr-cas复合物、蛋白质、酶、肽、病毒、聚合物、核糖核蛋白、多糖、经工程化的核酸酶、转录激活因子样效应子核酸酶(talen)、锌指核酸酶(zfn)、归巢核酸酶、大范围核酸酶(mn)、大范围tal和转座子。51.如权利要求26-50中任一项所述的方法，其中所述组合物具有的在所述液体中的浓度在0.0001μg/ml和1000μg/ml之间。52.如权利要求26-51中任一项所述的方法，其中所述多个细胞包括真核细胞、植物细胞、原核细胞或合成细胞。53.如权利要求52所述的方法，其中所述多个细胞包括人细胞或动物细胞。54.如权利要求26-53中任一项所述的方法，其中所述多个细胞包括原代细胞、来自细胞系的细胞、贴壁细胞、未刺激的细胞、刺激的细胞、活化的细胞、干细胞、血细胞、中国仓鼠卵巢(cho)细胞、免疫细胞、红细胞或外周血单核细胞(pbmc)。55.如权利要求54所述的方法，其中所述多个细胞包括适应性免疫细胞和/或先天免疫细胞。56.如权利要求26-54中任一项所述的方法，其中所述多个细胞包括抗原呈递细胞(apc)、单核细胞、t细胞、b细胞、树突细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、自然杀伤(nk)细胞、jurkat细胞、thp-1细胞、人胚肾(hek-293)细胞、或胚胎干细胞(esc)、间充质干细胞(msc)或造血干细胞(hsc)。57.如权利要求26-54中任一项所述的方法，其中所述多个细胞包括原代人nk细胞、原代人诱导性多能干细胞(ipsc)、原代人巨噬细胞或原代人单核细胞。58.一种用于将组合物机电递送到悬浮于液体中的多个细胞中的套件，所述套件包括：(a)多个装置，所述装置中的每个包括：(i)第一电极，所述第一电极包括第一出口、第一入口和包含最小横截面尺寸的第一管
腔；(ii)第二电极，所述第二电极包括第二出口、第二入口和包含最小横截面尺寸的第二管腔；以及(iii)电穿孔区，所述电穿孔区设置在所述第一出口和所述第二入口之间，其中所述电穿孔区包含的最小横截面尺寸大于约100μm，其中所述电穿孔区具有基本上均一的横截面面积；以及其中对所述第一和第二电极施加电势差在所述电穿孔区中产生电场；以及(b)多个外部结构，所述外部结构被构造为包裹所述多个装置，其中所述多个外部结构中的每个包括：(i)壳体，所述壳体被构造为包裹所述至少一个装置的所述第一电极、所述第二电极和所述电穿孔区；(ii)第一电输入，所述第一电输入可操作地耦合至所述第一电极；以及(iii)第二电输入，所述第二电输入可操作地耦合至所述第二电极。59.一种用于将组合物机电递送到悬浮于液体中的多个细胞中的套件，所述套件包括：(a)多个装置，如权利要求1-14中任一项所述的所述多个装置中的每个；以及(b)多个外部结构，所述外部结构被构造为包裹所述多个装置，其中所述多个外部结构中的每个包括：(i)壳体，所述壳体被构造为包裹所述至少一个装置的所述第一电极、所述第二电极和所述电穿孔区；(ii)第一电输入，所述第一电输入可操作地耦合至所述第一电极；以及(vi)第二电输入，所述第二电输入可操作地耦合至所述第二电极。

技术总结
提供了用于细胞转染的装置、系统和套件。装置包括第一电极、第二电极和在它们之间的电穿孔区，其中施加于所述第一和第二电极的电势差在所述电穿孔区中产生足以对流动路径中的至少一个细胞亚群进行转染的电场。还提供了使用本发明的装置、系统和套件将组合物引入多个细胞的至少一部分的方法。细胞的至少一部分的方法。细胞的至少一部分的方法。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：凯拓盘公司
技术研发日：2020.07.02
技术公布日：2022/4/12