一种基因转染系统及方法
阅读：812发布：2024-02-22
专利汇可以提供一种基因转染系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 适用于细胞 生物 学领域，提供了一种基因 转染 系统及方法，基因转染系统包括声致发热模 块 和 信号 发生模块；声致发热模块包括压电基底、设置于压电基底上的声热芯片以及置于声热芯片上的N个吸声腔道，吸声腔道用于培养受 体细胞 ，N为大于一等于的整数；信号发生模块，用于输出 基础 频率 信号；声热芯片，用于将基础频率信号进行转换，产生 声波 信号，并根据声波信号建立 温度 梯度场，根据温度梯度场控制吸声腔道中受体细胞的温度，令受体细胞产生热穿孔效应。通过本发明能够避免非病毒载体基因转染的方法所存在的难排出体外、高 能量 、高毒性和细胞类型局限性等弊端，且本发明能够降低技术成本，从而提高 基因 治疗 的实用性和易用性。，下面是一种基因转染系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种基因转染系统，其特征在于，包括声致发热模块和信号发生模块；
所述声致发热模块包括压电基底、设置于所述压电基底上的声热芯片以及置于所述声热芯片上的N个吸声腔道，所述吸声腔道用于培养受体细胞，所述N为大于等于一的整数；
所述信号发生模块，用于输出基础频率信号；
所述声热芯片，用于将所述基础频率信号进行转换，产生声波信号，并根据所述声波信号建立温度梯度场，根据所述温度梯度场控制所述吸声腔道中受体细胞的温度，令所述受体细胞产生热穿孔效应。
2.如权利要求1所述的基因转染系统，其特征在于，所述声热芯片包括M个叉指换能器、第一驱动单元和第二驱动单元，所述M为大于等于一的整数；
所述吸声腔道置于所述叉指换能器上；
所述叉指换能器，用于根据所述基础频率信号，产生声表面波；
所述第一驱动单元，用于单独控制每个所述叉指换能器中的指条周期；
所述第二驱动单元，用于周期性地激活部分或全部所述叉指换能器；
所述第一驱动单元和第二驱动单元，还用于构建叉指换能器阵列，改变所述声热芯片中的热场分布。
3.如权利要求2所述的基因转染系统，其特征在于，所述叉指换能器还根据其电极形状，改变所述声热芯片中的热场分布。
4.如权利要求2所述的基因转染系统，其特征在于，所述第二驱动单元同时激活处于同一个维度方向上的一组叉指换能器；
所述第一驱动单元控制所述处于一维方向上的一组叉指换能器的指条周期呈梯度变化；
所述第一驱动单元和第二驱动单元构建二维叉指换能器阵列。
5.如权利要求2至4任一项所述的基因转染系统，其特征在于，所述叉指换能器置于所述压电基底上，所述吸声腔道设置在所述叉指换能器上。
6.如权利要求1所述的基因转染系统，其特征在于，所述吸声腔道为聚二甲基硅氧烷PDMS腔道，每个所述PDMS腔道含有独立的腔室。
7.如权利要求6所述的基因转染系统，其特征在于，所述腔室的底部还包被有多聚赖氨酸。
8.如权利要求1所述的基因转染系统，其特征在于，所述压电基底为128°YX双面抛光的铌酸锂基底。
9.一种基因转染方法，其特征在于，应用于基因转染系统，所述基因转染系统提供声致发热模块和信号发生模块；
所述声致发热模块包括压电基底、设置于所述压电基底上的声热芯片以及置于所述声热芯片上的N个吸声腔道，所述吸声腔道用于培养受体细胞，所述N为大于一等于的整数；
所述基因转染方法包括：
通过所述信号发生模块，输出基础频率信号；
通过所述声热芯片，将所述基础频率信号进行转换，产生声波信号，并根据所述声波信号建立温度梯度场；根据所述温度梯度场控制所述吸声腔道中受体细胞的温度，令所述受体细胞产生热穿孔效应。
10.如权利要求9所述的基因转染方法，其特征在于，所述声热芯片包括M个叉指换能器，所述M为大于等于一的整数；
所述吸声腔道置于所述叉指换能器上；
所述将所述基础频率信号进行转换，产生声波信号，并根据所述声波信号建立温度梯度场，包括：
通过周期性地激活部分或全部所述声热芯片中的叉指换能器，和单独控制每个所述叉指换能器中的指条周期，构建叉指换能器阵列，改变所述声热芯片中的热场分布。
11.如权利要求10所述的基因转染方法，其特征在于，所述改变所述声热芯片中的热场分布，还包括：
通过所述叉指换能器的电极形状，改变所述声热芯片中的热场分布。
12.如权利要求10所述的基因转染方法，其特征在于，所述基因转染方法还包括：
同时激活处于同一个维度方向上的一组叉指换能器；
控制所述处于同一个维度方向上的一组叉指换能器的指条周期呈梯度变化；
通过所述指条周期呈梯度变化构建二维叉指换能器阵列。
13.如权利要求9所述的基因转染方法，其特征在于，所述吸声腔道为聚二甲基硅氧烷PDMS腔道，每个所述PDMS腔道含有独立的腔室。
14.如权利要求13所述的基因转染方法，其特征在于，所述腔室的底部还包被有多聚赖氨酸。
15.如权利要求9所述的基因转染方法，其特征在于，所述压电基底为128°YX双面抛光的铌酸锂基底。
一种基因转染系统及方法
技术领域
背景技术
[0002] 基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学高技术。可见，如何准确高效地将外源基因，通过基因转移技术插入病人的适当的受体细胞中至关重要。目前，最常用的非病毒载体基因转染的方法有电穿孔技术、阳离子脂质体LipofectamineTM2000、声穿孔技术和光穿孔技术，其中电穿孔法和阳离子脂质体LipofectamineTM2000最为常用。
[0003] 然而，具有不同生长特性和体外培养条件的细胞接受外源DNA的能力差别很大，现有的非病毒载体基因转染的方法存在难排出体外、高能量、高毒性和细胞类型局限性等弊端，且需要的仪器价格较昂贵，降低了基因治疗在实际应用中的易用性和适用性。
发明内容
[0004] 本发明的主要目的在于提出一种基因转染系统及方法，以解决现有技术中的基因转染方法存在难排出体外、高能量、高毒性和细胞类型局限性等弊端，使得基因治疗在实际应用中无法很好应用的问题。
[0006] 所述声致发热模块包括压电基底、设置于所述压电基底上的声热芯片以及置于所述声热芯片上的N个吸声腔道，所述吸声腔道用于培养受体细胞，所述N为大于一等于的整数；
[0009] 结合本发明第一方面，本发明第一方面的第一实施方式中，所述声热芯片包括M个叉指换能器、第一驱动单元和第二驱动单元，所述M为大于等于一的整数；
[0010] 所述吸声腔道置于所述叉指换能器上；
[0011] 所述叉指换能器，用于根据所述基础频率信号产生声波信号；
[0012] 所述第一驱动单元，用于单独控制每个所述叉指换能器中的指条周期；
[0013] 所述第二驱动单元，用于周期性地激活部分或全部所述叉指换能器；
[0014] 所述第一驱动单元和第二驱动单元，还用于构建叉指换能器阵列，改变所述声热芯片中的热场分布。
[0016] 本发明第一方面的第一实施方式中，所述第二驱动单元同时激活处于同一个维度方向上的一组叉指换能器；
[0017] 所述第一驱动单元控制所述处于一维方向上的一组叉指换能器的指条周期呈梯度变化；
[0018] 所述第一驱动单元和第二驱动单元构建二维叉指换能器阵列。
[0019] 本发明第一方面的第一实施方式中，所述叉指换能器置于所述压电基底上，所述吸声腔道设置在所述叉指换能器上。
[0021] 本发明第一方面的第二实施方式中，所述腔室的底部还包被有多聚赖氨酸。
[0022] 结合本发明第一方面，本发明第一方面的第三实施方式中，所述压电基底为128°YX双面抛光的铌酸锂基底。
[0023] 本发明第二方面提供了一种基因转染方法，应用于基因转染系统，所述基因转染系统提供声致发热模块和信号发生模块；
[0024] 所述声致发热模块包括压电基底、设置于所述压电基底上的声热芯片以及置于所述声热芯片上的N个吸声腔道，所述吸声腔道用于培养受体细胞，所述N为大于一等于的整数；
[0025] 所述基因转染方法包括：
[0026] 通过所述信号发生模块，输出基础频率信号；
[0027] 通过所述声热芯片，将所述基础频率信号进行转换，产生声波信号，并根据所述声波信号建立温度梯度场；根据所述温度梯度场控制所述吸声腔道中液体的温度，令所述受体细胞产生热穿孔效应。
[0028] 结合本发明第二方面，本发明第二方面的第一实施方式中，所述声热芯片包括M个叉指换能器，所述M为大于等于一的整数；
[0029] 所述吸声腔道置于所述叉指换能器上；
[0030] 所述将所述基础频率信号进行转换，产生声波信号，并根据所述声波信号建立温度梯度场，包括：
[0031] 通过周期性地激活部分或全部所述声热芯片中的叉指换能器，和单独控制每个所述叉指换能器中的指条周期，构建叉指换能器阵列，改变所述声热芯片中的热场分布。
[0032] 本发明第二方面的第一实施方式中，所述改变所述声热芯片中的热场分布，还包括：
[0033] 通过所述叉指换能器的电极形状，改变所述声热芯片中的热场分布。
[0034] 本发明第二方面的第一实施方式中，所述基因转染方法还包括：
[0035] 同时激活处于同一个维度方向上的一组叉指换能器；
[0036] 控制所述处于同一个维度方向上的一组叉指换能器的指条周期呈梯度变化；
[0037] 通过所述指条周期呈梯度变化构建二维叉指换能器阵列。
[0038] 结合本发明第二方面，本发明第二方面的第二实施方式中，所述吸声腔道为聚二甲基硅氧烷PDMS腔道，每个所述PDMS腔道含有独立的腔室。
[0039] 本发明第二方面的第二实施方式中，所述腔室的底部还包被有多聚赖氨酸。
[0040] 结合本发明第二方面，本发明第二方面的第三实施方式中，所述压电基底为128°YX双面抛光的铌酸锂基底。
[0041] 本发明提出的基因转染系统及方法，通过声致发热模块的声热芯片将信号发生模块中的基础频率信号转换为声波信号，并根据声波信号控制吸声腔道的温度，令吸声腔道中的受体细胞产生热穿孔效应，从而改变受体细胞膜的通透性，提高质粒进入受体细胞中的成功率，使得基因转染的效率变高；且本发明中所使用的仪器简单，与传统的基因转染方法相比降低了技术成本，提高了基因治疗的实用性和易用性。附图说明
[0042] 图1为本发明实施例一提供的基因转染系统的结构示意图；
[0043] 图2为本发明实施例二提供的基因转染系统的结构示意图；
[0044] 图3为本发明实施例二提供的基因转染系统的实物图；
[0045] 图4为本发明实施例三提供的基因转染系统的实验数据图；
[0046] 图5为本发明实施例三提供的另一基因转染系统的实验数据图；
[0047] 图6为本发明实施例三提供的基因转染系统的实验效果示意图；
[0048] 图7为本发明实施例四提供的基因转染方法的实现流程示意图；
[0049] 图8为本发明实施例四提供的另一基因转染方法的实现流程示意图。
[0050] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0051] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0052] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0053] 在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块" 与"部件"可以混合地使用。
[0054] 在后续的描述中，发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0055] 实施例一
[0056] 如图1所示，本发明实施例提供一种基因转染系统100，包括声致发热模块10和信号发生模块20；
[0057] 声致发热模块10包括压电基底11、设置于压电基底11(图中未示出) 上的声热芯片12以及置于声热芯片12上的N个吸声腔道13，N为大于一等于的整数。
[0058] 在本发明实施例中，压电基底11(图中未示出)，用于为声热芯片中声波的传输以及电流的传输提供通道。
[0059] 在一个实施例中，压电基底11可以为128°YX双面抛光的铌酸锂基底。
[0060] 在本发明实施例中，吸声腔道13，用于培养受体细胞。
[0061] 在具体应用中，吸声腔道可以为，覆盖有任意的吸声材料，从而吸收声波信号中的能量，并将其转换为热能，提高腔室中温度的腔道，即提升腔室中腔壁的温度；在使用吸声腔道培养受体细胞之前，受体细胞已经培养一段时间，经过处理，再置于吸声腔道中。
[0062] 其中，吸声材料可以为橡胶、粘性液体、穿孔胶合板、穿孔金属板和木丝吸声板等材料；其中，吸声腔道中材料覆盖的厚度在本发明实施例中不做限定，即可以使覆盖后吸声腔道中没有空间作为吸声腔道腔室的厚度，也可以是覆盖后仍有一定空间作为吸声腔道腔室的厚度；吸声腔道的形态和大小也不限于圆柱体和方体，采用的是开放的圆形腔道，更易于细胞的培养以及热效应的均匀传递，还可以设计为密封或开放的矩形腔道，密封的矩形腔道可以更好的保证细胞的无菌培养。
[0063] 在实际应用中，吸声腔道使得声热作用范围局域，声波受到PDMS膜的折射的纵波再次被PDMS膜吸收时，纵波的超声声能被转化为热能，此过程可实现声热位置的精确可控特性，且声热作用的范围可达到微米量级。
[0064] 在一个实施例中，本发明实施例所提供的基因转染系统可以通过设定不同区域的温度值，逐步实现PCR扩增的功能；在具体应用中，还可以用于生物体以及聚苯乙烯微球及液滴的操控以及气体传感器和细胞裂解等方法实现 PCR扩增的功能。
[0065] 在一个实施例中，吸声腔道为聚二甲基硅氧烷PDMS腔道，每个所述 PDMS腔道含有独立的腔室。
[0066] 在实际应用中，PDMS相比于液体样品，以及其他微腔道材料(如玻璃或硅)能够吸收更多的声能，其在高输入功率下可以快速提高样品的温度(约为2000K/s)。
[0067] 在一个实施例中，PDMS腔道的腔室的底部还包被有多聚赖氨酸，若 PDMS中填充受体细胞的悬液时，使细胞能够容易贴其表面生长。
[0068] 在本发明实施例中，信号发生模块20，用于输出基础频率信号。
[0070] 在本发明实施例中，声热芯片12，用于将基础频率信号进行转换，产生声波信号，并根据声波信号建立温度梯度场，根据温度梯度场控制吸声腔道中受体细胞的温度，令受体细胞产生热穿孔效应。
[0071] 在具体应用中，声热芯片可以为任意的，能够根据基础频率信号产生声波信号，并吸收此声波信号，将声波信号中的声波能量转换为热能，对声热芯片上的特定位置进行温度控制的芯片，例如由叉指换能器、PDMS腔道和压电基底组成的芯片。
[0072] 在具体应用中，温度梯度场是根据声波信号中的变化建立的具有梯度变化的一组温度数据(单位为摄氏度℃)，每个温度数据对应一个声波信号强度(单位为dB)，同时也对应一个PDMS腔道中受体细胞的热穿孔效应数据。例如，当声波信号强度为AdB时，声热芯片所控制的吸声腔道中的温度为 B℃，此时液体中受体细胞刚好能够产生热穿孔效应，记热穿孔效应数据为 100％；则，当需要将吸声腔道中的温度控制到B℃时，根据温度梯度场，将声波信号的强度控制在AdB，从而使受体细胞产生热穿孔效应数据为100％的热穿孔效应。
[0074] 本发明实施例中，基因转染系统100的工作原理如下：
[0075] 当声热芯片根据基础频率信号产生声波信号，并沿着基底传播，进入 PDMS腔道时，会在PDMS材料与基底交界面产生折射。对于128°Y切X传的铌酸锂压电基底，瑞利角的折射角为θ＝sin-1(cp/cs)≈16°，其中cp为PDMS 材料中的声速。随着纵波被PDMS材料吸收，纵波的声能被转换成热能，引起 PDMS腔道中PDMS材料温度的升高。由于声热芯片根据声波信号建立了温度梯度场，则在温度梯度场中，PDMS腔道中的受体细胞受到声波信号中的能量转换为的热能作用，能够在特定的温度下实现受体细胞的热穿孔效应。
[0076] 本发明实施例提供的基因转染系统，一方面通过声致发热模块的声热芯片将信号发生模块中的基础频率信号转换为声波信号，并根据声波信号控制吸声腔道中包括受体细胞的温度，令受体细胞产生热穿孔效应，从而改变受体细胞膜的通透性，提高质粒进入细胞的成功率，使得基因转染的效率变高；另一方面本发明实施例中采用PDMS材料制作吸声腔道，扩大了温度控制范围，提高了受体细胞产生热穿孔效应的效率；且本发明实施例中所使用的仪器简单，与传统的基因转染方法相比降低了技术成本，提高了基因治疗的实用性和易用性。
[0077] 实施例二
[0078] 如图2所示，实施例一中的声热芯片12包括M个叉指换能器121、第一驱动单元122和第二驱动单元123，M为大于等于一的整数，其中，吸声腔道12(图中未示出)可以置于叉指换能器121上。
[0079] 在一个实施例中，吸声腔道为N个，且N为大于一等于的整数。
[0080] 在本发明实施例中，叉指换能器和吸声腔道之间没有数量上的对应关系，即一个叉指换能器不一定对应一个吸声腔道，两个叉指换能器也不一定对应一个吸声腔道或两个吸声腔道。当有多个叉指换能器和一个吸声腔道时，将吸声腔道设置于其中一个叉指换能器中，利用此叉指换能器进行实验。例如，当基因转染系统中有四个叉指换能器和一个吸声腔道时，根据温度选择梯度场选择能够达到实验温度的频率，再在四个叉指换能器中选择能够生产此频率的叉指换能器，则吸声腔道应设置于此叉指换能器上，进行实验；当有多个吸声腔道和多个叉指换能器时，叉指换能器可以与吸声腔道对应，从而形成多个设置有吸声腔道的差值换能器，实现高通量、大规模转染。
[0081] 在本发明实施例中，叉指换能器121，用于根据基础频率信号产生声波信号。在具体应用中，叉指换能器根据基础频率所产生声波信号的强度与叉指换能器的金属膜材料、指条周期、声孔径尺寸等参数有关。
[0082] 在本发明实施例中，第一驱动单元122，用于单独控制每个叉指换能器中的指条周期。在具体应用中，具有不同指条周期的一系列叉指换能器作为热源像素点来构建可独立控制的二维阵列，通过热成像仪记录各像素点激活情况。即通过制备不同类型的叉指换能器阵列，实现灵活可控加热特定区域。
[0083] 在本发明实施例中，第二驱动单元123，用于周期性地激活部分或全部叉指换能器。在具体应用中，第二驱动单元通过信号发生器的分时控制同时激活多个叉指换能器。
[0084] 在本发明实施例中，第一驱动单元122和第二驱动单元123，还用于构建叉指换能器阵列，改变声热芯片中的热场分布。
[0085] 在一个实施例中，第二驱动单元同时激活处于同一个维度方向上的一组叉指换能器；第一驱动单元控制处于一维方向上的一组叉指换能器的指条周期呈梯度变化；第一驱动单元和第二驱动单元构建二维叉指换能器阵列。
[0086] 在具体应用中，叉指换能器指条周期与信号发生模块中的交直流驱动频率相对应，通过改变与指条周期相匹配的信号频率，可实现单个叉指换能器的独立控制；同时，通过对信号发生模块的分时控制可以同时激活多个叉指换能器。因此，当各叉指换能器各方向上指条周期梯度变化时，可以构建可独立控制的二维叉指换能器阵列。
[0087] 在一个实施例中，叉指换能器还根据其电极形状，改变声热芯片中的热场分布。在具体应用中，通过改变叉指电极形状以及电极的排列方式，来改变温度场的空间可控特性；例如，电极形状为圆形或弧形时，热场分布也会为响相应的弧形或圆形，实现温度的空间可控特性。
[0088] 如图3所示，本发明实施例还给出了一种基因转染系统的实物图，其中，叉指换能器的个数为4个，PDMS腔道的个数为一个，此PDMS腔道置于其中一个叉指换能器上，则仅有此叉指换能器用于实验，叉指换能器和PDMS腔道置于压电基底中心。
[0089] 本发明实施例提供的基因转染系统，通过制备不同类型的叉指换能器阵列，在时间和空间上实现温度的可控性，使得加热区域灵活可控，令细胞的热穿孔效应具有高通量、大规模、快速穿孔、安全稳定和不需要引入合成微泡等优势，从而实现了低成本、高效率的基因转染。
[0090] 实施例三
[0091] 本发明实施例针对上述实施例一和实施例二中所提供的基因转染系统，以试验数据示例性地说明在其实际应用中的有益效果。
[0092] 在本发明实施例中，建立了基因转染的细胞模型以及声热效应穿孔技术与阳离子脂质体LipofectamineTM 2000对细胞基因转染效率的比较。通过本实施例，可以说明上述实施例一和实施例二中所提供的基因转染系统，在实际应用中应用效果。其中，建立基因转染效果比较实验的具体过程为：
[0094] 2、处理PDMS腔道，采用多聚赖氨酸对PDMS腔道的底部进行包被，使细胞容易贴其表面生长。
[0095] 3、采用携带绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein，GFP)基因作为目标分子，分别转染以上三种细胞，在荧光显微镜下通过观察绿色荧光来比较声热穿孔技术与阳离子脂质体LipofectamineTM 2000对细胞基因转染的效果。
[0096] 如图4和图5所示，是在本发明实施例所提供的基因转染效果比较实验中，随着时间的推移，分别在同一频率不同的声压下，停止信号输入时，直叉指换能器上的PDMS腔道的温度变化情况。在图4中，横坐标表示时间，单位为秒(s)；纵坐标表示温度，单位为摄氏度(℃)；不同类型的线条表示不同的声压，单位为伏特(V)；在图5中，右侧标尺表示温度变化，其中，t＝2.92 秒时，包括受体细胞的液体的温度大约为50摄氏度。
[0097] 在本发明实施例中，通过布置直叉指换能器二维阵列，利用信号发生器的分时控制，将各叉指换能器作为像素点，加热形成图形字母“SIDT”的图案。
[0098] 在实际应用中，用LIpofectamine-2000对MCF-7进行GFP-DNA转染，其转染效率高，可以达到98.34％。
[0099] 如图6所示，是用四甲基若丹明异硫氰酸盐标记葡聚糖(TRITC-Dextran) 与钙黄绿素(Calcein-AM)双染法结合荧光显微镜观察用LIpofectamine-2000 对MCF-7进行GFP-DNA转染的细胞的基因转染效果，以及在上述实施例一和实施例二所提供的基因转染系统下进行转染的细胞的热穿孔效应的实现效果。其中，被观察细胞的基因转染过程发生在图4和图5所示的基因转染系统中。其结果由图6显示，在声压为0.5V、时间为30s、45s和60s时和声压为0.9V，时间为30s时，人类乳腺癌细胞MCF-7高效率实现了可逆的声热穿孔效应，即细胞穿孔以后仍具有很高的生物活性。而上述实施例一和实施例二所提供的基因转染系统中，细胞实现了同样的可逆的声热穿孔效应。
[0100] 实施例四
[0101] 如图7所示，本发明实施例提供一种基因转染方法，应用于基因转染系统，所述基因转染系统提供声致发热模块和信号发生模块；
[0102] 声致发热模块包括压电基底、设置于压电基底上的声热芯片以及置于声热芯片上的N个吸声腔道，吸声腔道用于培养受体细胞，N为大于一等于的整数。
[0103] 其中，基因转染方法的步骤包括：
[0104] S701、通过信号发生模块，输出基础频率信号；
[0105] S702、通过声热芯片，将基础频率信号进行转换，产生声波信号，并根据声波信号建立温度梯度场；根据温度梯度场控制吸声腔道中液体的温度，令受体细胞产生热穿孔效应。
[0106] 在一个实施例中，压电基底可以为128°YX双面抛光的铌酸锂基底。
[0107] 在一个实施例中，吸声腔道为聚二甲基硅氧烷PDMS腔道，每个所述 PDMS腔道含有独立的腔室。
[0108] 在实际应用中，PDMS相比于液体样品和其他微腔道材料(如玻璃或硅)，能够吸收更多的声能，在高输入功率下可以快速提高液体样品的温度(约为 2000K/s)。
[0109] 在具体应用中，PDMS腔道的腔室的底部还包被有多聚赖氨酸，若PDMS 中填充受体细胞悬液时，细胞容易贴于腔室的表面生长。
[0110] 在一个实施例中，声热芯片包括M个叉指换能器，M为大于等于一的整数；吸声腔道置于所述叉指换能器上；上述步骤S702包括：
[0111] 通过周期性地激活部分或全部所述声热芯片中的叉指换能器，和单独控制每个所述叉指换能器中的指条周期，构建叉指换能器阵列，改变所述声热芯片中的热场分布。
[0112] 如图8所示，本发明实施例还提供了通过周期性地激活部分或全部所述声热芯片中的叉指换能器，和单独控制每个所述叉指换能器中的指条周期，构建叉指换能器阵列，改变所述声热芯片中的热场分布中的一种实施情况，包括：
[0113] S801、同时激活处于同一个维度方向上的一组叉指换能器。
[0114] S802、控制所述处于同一个维度方向上的一组叉指换能器的指条周期呈梯度变化。
[0115] S803、通过所述指条周期呈梯度变化构建二维叉指换能器阵列。
[0116] 在具体应用中，叉指换能器指条周期与信号发生模块中的交直流驱动频率相对应，通过改变与指条周期相匹配的信号频率，可实现单个叉指换能器的独立控制；同时，通过对信号发生模块的分时控制可以同时激活多个叉指换能器。因此，当各叉指换能器各方向上指条周期梯度变化时，可以构建可独立控制的二维叉指换能器阵列。
[0117] 在一个实施例中，改变声热芯片中的热场分布，还包括通过叉指换能器的电极形状，改变声热芯片中的热场分布。
[0118] 本发明实施例提供的基因转染方法，一方面通过声致发热模块的声热芯片将信号发生模块中的基础频率信号转换为声波信号，并根据声波信号控制吸声腔道中的温度，令受体细胞产生热穿孔效应，从而改变受体细胞膜的通透性，提高质粒进入细胞的成功率，使得基因转染的效率变高；另一方面本发明实施例中采用PDMS材料制作吸声腔道，增加了温度控制范围，提高了受体细胞产生热穿孔效应的成功率；且本发明实施例中所使用的仪器简单，与传统的基因转染方法相比降低了技术成本，从而提高了基因治疗的实用性和易用性。
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