CN1694952A - 处理生物材料的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理生物材料的装置，其至少包括一个相对于外部封闭的杯室，具有接受生物材料的内空间，所述杯室包括至少一个与所述杯室的内空间接触并可产生电场的电极。本发明还涉及处理生物材料的方法，所述生物材料被导入相对于外部封闭的杯室的内空间，该内空间含有至少一个与所述杯室内空间接触的电极，在导入所述生物材料后通过向所述电极施加电压产生电场，还包含另一个与所述杯室内空间接触的电极。本发明所述杯室包括至少一个入口管，所述入口管含有至少一个安置在所述电极附近的开口。根据本发明方法，在产生所述电场之后，所述生物材料可通过溶液被几乎完全冲洗出所述杯室的内空间，所述溶液通过所述杯室的入口管沿至少一个电极被导入。

Description

处理生物材料的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种处理生物材料的装置，该装置至少包括一个相对于外部封闭的杯室，和接受生物材料的内空间，所述杯室包括至少一个与所述杯室的内空间接触并可产生电场的电极。本发明还涉及处理生物材料的方法，其中所述生物材料被导入一个相对于外部封闭的杯室的内空间，所述杯室包括至少一个与所述杯室的内空间接触并可产生电场的电极，在导入生物材料后在所述电极上施加电压，从而在所述内空间中产生电场，还包括一个与所述杯室内空间接触的电极。

技术领域

将生物活性分子例如DNA、RNA或蛋白质转移到活细胞中是分析这些分子生物功能的一种重要方法。电穿孔是一种优选的将外来分子转移到细胞的方法，这种方法与化学方法不同，它不依赖于其他生物活性分子同时传送。在电穿孔时，通过短暂电流将外来分子从适合于细胞或细胞培养介质的缓冲溶液中导入细胞，通过短的电脉冲使细胞膜可渗透外来分子。通常将细胞悬浮液放在所谓的小杯即小的容器中，这种容器顶部敞开，装有两个放置在底部附近侧壁中的平行而相对排列的电极，用于施加电压。生物活性分子通过细胞膜上瞬时形成的“孔”先到达细胞质，最终在哪儿发挥有待分析的功能。在某些条件下分子随后也进入细胞核。

由于瞬时施加强电场，即高电流密度的短脉冲，也可使细胞、细胞衍生物、亚细胞粒子和/或泡囊融合。在最初这种所谓的电融合期间，例如，通过多相交流电场使细胞膜紧密接触，随后施加的电场脉冲导致部分膜相互作用，最终导致细胞融合。也可用相当的装置如用于电穿孔的装置来作电融合。

已知上述主要用于电穿孔或电融合的容器形式是插入了金属电极的小杯孔。用于此目的的容器大多数是小的容器，底部封闭，顶部敞开，其内空间设置两对排列在侧壁的平行而相对的电极。该内空间用于接受细胞悬浮液，即其中悬浮有待处理细胞的常规缓冲水溶液或细胞培养液。这样的小杯大多数包括一对用于施加电压的电极，放置在一对相对排列的侧壁底部附近。在放电期间，电流通过两个电极之间的细胞悬浮液，使核酸或其他分子进入细胞，或根据选择的条件，导致细胞融合。大多数电极是金属制成的，常采用铝。

例如，从德国专利DE 33 21 239 C2中可了解一种用于在电场中处理细胞的杯室，其具有接受含有活细胞的悬浮液的内空间，其中，至少有两个电极各自突出于上述内空间中。通常，这些电极用于施加电压，以在电极间产生电场，而使细胞暴露于上述电场。虽然这种坏室用于细胞融合，它也可用于将核酸转移到细胞中，即所谓的电穿孔。该室的内空间所有侧面密封，所述内空间周围壁的一个区域可用针或导管进行穿孔。因此，壁的该部分可含有一种由乙酰纤维素制成的箔，可以进行穿孔。将细胞悬浮液倒入该室中，通过这种可穿孔的箔取出。好处是因为可在无菌条件下处理细胞。然而，处理细胞后，该室只能依照情况冲洗而不能令人满意，处理后的细胞有明显一部分残留在该室的内空间中。

从德国专利DE 33 17 415 C2中还可了解一种用于在电场中处理细胞的杯室。在这种室，由内主体和等距包围该内主体纵轴外壳构成内空间。突出于内空间的电极以具有等长导线的多螺纹螺杆形式包围该内主体。该室具有导入细胞悬浮液用的可密封的入口管和用于排出细胞悬浮液的可密封的出料管。因此，也可将该室用作流通室。这种情况下，将预定量的细胞悬浮液压入或抽入该室，然后进行电处理，最后，将该室中的细胞悬浮液压出或抽出，并代之以新的细胞悬浮液。细胞电处理之后，内空间可用清洁液冲洗，将清洁液通过孔体系压入内空间。然而，也是在此实施方案中，细胞由处理后老不用清洁液，即在保存细胞活力下有效冲洗该室是不可能的，因为溶液不能以高流速沿电极的整个表面流动。

从德国专利DE 35 22 610 C2中可了解另一种用于在电场中处理细胞的杯室，其构成容纳细胞悬浮液的内空间的壁，由一内电极和一外电极组成。该室包括一个引入细胞悬浮液的开口，用一柱塞封闭，和排出处理后细胞的出口。使用移液器将确定量的悬浮液加到内空间中，随后进行电处理。再加入精确剂量的溶液，将细胞悬浮液向下加压通过出料口，从内空间排出。由于该室的几何形状以及内电极和电极和外电极的排列方式，也不可能以高流速冲洗取出处理后的细胞。

美国专利4,849,089描述了一种用于电处理泡囊的杯室，这种室由圆形领环(collar)形成。储存泡囊悬液的内空间由与该领环隔开的内环构成。在该领环和内环之间的分隔材料中有两个通道穿通，使得可从外部接近该内空间。通过这些通道在内空间加入悬浮液或从内空间中排出。电极各由放置在上面领部和底部的圆板组成，并分别形成覆盖内空间的底板和顶板。这种装置也由于内空间的圆形和位于顶部和底部的电极，不可能有效流通因此不能完全冲洗取出处理后的泡囊。

现已知用于电穿孔和电融合的所有装置和方法的缺陷是，处理后的细胞或泡囊不能从室中完全取出，即有相当高的生物材料损失。特别是，如果使用的电压脉冲有很高的电场强度，即电场的电流密度高，细胞材料常会沉积在电极上，主要是沉积在阴极上。此外，常形成大量气体，导致形成泡沫，这也会阻碍完全取出处理的细胞。

发明概述

因此，本发明提供一种装置和方法，解决了这些问题，这种装置避免了上述缺陷，并能够尽可能完全地从与外界密封的杯室中回收处理后的细胞。

本发明通过包括一个杯室的装置解决了上述问题，该杯室包括至少一个包含至少一个安置在所述电极附近的开口的入口管。由于这种特定安排，可有效冲洗所述杯室的内空间，即使在封闭状态和在无菌条件下，特别是溶液能首先冲洗电极的关键区域。因此，可有效取出粘附在该室内壁上的生物材料，从而能几乎完全地回收所用的材料。这对使用只能获得少量的珍贵材料极为有益。

其优点是如果所述入口管设计成象一根管子，即其截面与其纵向比例可以很小。以这种构型可达到入口管内高流速以及在其开口处的高流速。

本发明的优选实施方案中，所述入口管内径沿所述电极方向减小。这也会在入口管开口处产生高流速，因此可达到有效冲洗。入口管的直径沿整个长度方向逐渐持续减小或在开口区域附近受到限制。在后一情况，开口可设计成喷嘴形。

本发明的另一个实施方案中，提供至少一个用于接受溶液的储器，它由壁构成，通过所述入口管至少可与所述内空间连通。其特别好处是，细胞不用细胞培养液而用缓冲溶液处理可优化细胞的电处理。这种情况下，结束处理后必须立刻用适合于细胞的溶液稀释该缓冲溶液。由于该储器可直接连通内空间，能够确保快速和方便地稀释处理期间使用的缓冲溶液。

含有冲洗杯室溶液的储器可连通内空间，所述杯室的内空间和所述储器可通过一分隔单元彼此分开，可将所述溶液通过所述分隔单元选择性导入所述杯室的内空间。分隔单元的主要好处是如果该储器牢固地连通内空间，在完成细胞处理之前溶液不会进入内空间。该分隔单元因而是一个阀门或在施加压力时可被破坏的易脆膜。这样的一个实施方案中，该杯室可通过简单操作从外部冲洗，这对无菌条件下的操作很重要。

对于无菌条件下进行的临床应用，提供的该杯室相对于外部至少是无菌密封的。如果将该室以密封单元形式运输，单元中应预充入例如含有溶解的生物活性分子的缓冲溶液，则该室还可以防水和/或不透气。

本发明的特别好的实施方案中，构成该储器的壁可含有弹性和/或可变形材料。因此，可以从外部向储器内的溶液施加压力，使溶液以高流速进入入口管。然而，在另一个实施方案中，如果通过负压将溶液从储器吸出，所述壁可与排出的溶液成比例缩小。

根据本发明，该储器至少可连通所述杯室。例如，所述储器可连接于所述杯室结构的一部分，这样这两个部件可作为一个单元运输和使用。但也可通过一连接件，优选Luer锁连接于所述杯室，使得这两个部件可以分开运输和储存。后一情况下，用户已有的各种储器可以和本发明的室一起使用。本发明的较好实施方案中，所述杯室和所述储器形成一个至少相对于外部无菌密封的单元。

本发明特别的实施方案中，提供的所述杯室含有至少一个自身密封的并可穿孔的壁区域，优选通过一导管穿孔，和/或该壁区域配备至少一个含有连接件，优选Luer锁的进口。例如可使细胞或其他生物材料的悬浮液在无菌条件下通过该壁区域或特定连接件进入所述杯室的内空间的。

如果该杯室有最小的截面和/或形成蛇形或螺旋形，可进一步改善生物材料的回收，因为这将使内空间中的溶液高速流动。

本发明的另一个实施方案中，所述杯室由至少一个分隔件分成数个次单元。所述分隔件包括阀门或滤器。

为接受处理后的生物材料，提供一个容器，该容器至少可连接于所述杯室的出口管的开口，例如，连接于所述杯室结构的一部分，或通过一连接件优选Luer锁连接于所述杯室。在所述杯室和所述容器之间设置一分配部件。所述分配部件优选一阀门或过滤元件。适当选择滤膜元件的材料，使处理后的生物材料能通过该滤器，同时保留较大颗粒和复合物(complexes)。这样能避免在电处理期间产生的不良组分存留于最终产品中。这对临床应用很重要。

本发明的较好实施方案中，该容器包含至少一个自身密封的并可穿孔的壁区域，优选通过一导管穿孔。或者，该容器可配备至少一个含有连接件，优选Luer锁的出口。这两个实施方案都能方便并无菌地从该容器取出处理后的生物材料。所述容器也可以是例如注射器或能使处理后的生物材料直接应用于需要治疗的人例如在临床实践中的灌注罐。

容器和杯室可形成一个相对于外部无菌密封的单元，因此可共同运输和储存。

该杯室和/或容器的壁区域是自身密封并可穿孔的，含有一种合成材料，例如聚硅氧烷、弹性体或橡胶，或塑料制成的箔。所述箔可由例如乙酰纤维素构成。

本发明的一个较好实施方案中，所述杯室包括两个相对排列的电极，它们各自与所述内空间接触。或者，可在所述内空间加入另一个电极。

特别优选，所述的一个或多个电极包含一种导电合成材料，优选掺杂有导电物质的塑料，因此可从所述电极中省去对活细胞有毒性的金属离子。这有利于所处理的活细胞，特别是真核细胞的存活率。

本发明的方法解决了上述问题，其中，产生所述电场后，可用溶液将所述生物材料几乎完全从所述杯杯室的内空间冲洗出来，所述溶液通过所述杯室的入口管沿至少一个电极导入。因此，粘附在所述杯室内表面，特别是电极区的生物材料能被有效取出，从而几乎完全回收所用的材料。

从而有利的是如果所述溶液是沿所述电极以高流速导入。

由于生物材料，特别是活细胞偏爱粘附于阴极，在本发明方法的较好实施方案中，溶液首先沿阴极导入。

所述方法的另一个实施方案中，生物材料用注射器等通过自身密封并可穿孔的壁区域导入所述杯室的内空间。

所述方法的较好实施方案中，通过外部机械冲击打通分隔单元，所述分隔单元将所述杯室的内空间与含有所述溶液的储器分开，所述储器通过入口管连通或可连通所述杯室。以这种方式，溶液和所述杯室可以一起运输和储存，内空间不会被所述溶液无意间污染。因此，有利于在无菌条件下选择性冲洗内空间。或者，将溶液在电处理后立即导入内空间，使得适合于电处理但不太适合于生物材料的缓冲溶液最终被所述溶液稀释。因而，该分隔单元可以是一个阀门，能够通过外部机械冲击在至少一个方向打开，或是能通过外部施加的压力被破坏的易脆膜。易脆膜较好由合成材料构成，例如聚乙烯、聚苯乙烯、纤维素构成的聚乙烯级箔。从而，可在合成材料上涂覆氟卤烃，这种材料的透水汽性低，并具有优良的可机械破坏性。

所述方法的一个较好实施方案中，还将生物材料和溶液分别导入至少可连接于所述杯室出口管开口的容器中。使用这种容器，可处理过的材料以很简单的方式直接提供进一步使用。

本发明的又一个实施方案中，装有所述溶液的储器至少部分由弹性壁或可变形壁形成，可向所述壁上施加外部压力。以这种方式，溶液在压力下冲洗所述杯室，能进一步提高这种方法的效率。而且，施加的压力可有利地导致分隔所述杯室内空间与含有溶液的贮器的分隔单元产生开口，可容易地在无菌条件下打破此分离。

通过一分配部件，具体是阀门或滤膜，生物材料还可以冲洗到所述容器中，所述分配部件设置在所述杯室和所述容器之间，以实现选择性冲洗和/或除去干扰组分。

特别在临床实践中，有益的是，使用注射器等能通过自身密封和可穿孔的壁区域从所述容器取出处理的生物材料。这样保证了必须的灭菌，还确保能简便和直接使用处理的材料。

所述方法的另一个实施方案中，生物材料包括活细胞，优选真核细胞，细胞衍生物，亚细胞粒子或泡囊，通过产生所述电场，将生物活性分子优选核酸转染到上述生物材料中，或通过产生所述电场使它们融合。

所述生物活性分子可以已溶解在缓冲溶液中，并在加入生物材料之前导入所述杯室的内空间。这种测定方式明显有利于实施该方法，因为用户只需要加入生物材料即可。

本发明的一个实施方案中，所述生物活性分子转染到所述活细胞中可通过高达120A/cm2，较好80A/cm2的电流密度，或通过2-10kV*cm-1电场强度的电脉冲和10-200μs持续时间来完成。

本发明的又一个实施方案中，所述生物活性分子转染到所述活细胞可通过下面所述电脉冲和不中断的电流来完成，所述电流的密度为2-14A/cm2，较好5A/cm2和持续时间为1-100ms，较好50ms。

附图的简要说明

通过附图进一步详细说明本发明。

图1显示本发明方法的不同步骤，本发明一个具体实施方案装置的侧视图、局部透视图和局部剖面图；

图2显示本发明另一个实施方案装置的两个剖视图，两个图彼此旋转90°；

图3显示本发明另一个实施方案的前视图；

图4显示图3实施方案的侧视图；

图5显示本发明另一个实施方案的前视图；

图6显示本发明装置的一个部件的剖视图，该装置包括一蛇形室；

图7显示本发明一个实施方案的U形杯室示意图；

图8显示本发明另一个实施方案的示意图。

发明详述

图1显示本发明一个具体实施方案装置的侧视图、局部透视图和局部剖面图。在此特别优选的实施方案中，本发明的装置是一种在所有方向都无菌密封和防水的单元，能够在完全无菌条件下处理细胞。

图1a显示本发明装置底部的剖视图。所述装置的该区域有一含有内空间2的杯室1，该内空间作用是接受生物材料，例如活细胞悬浮液。在该内空间2中插有两个共平面电极3，4，内空间2通过这两个电极在杯室1的底部区域的两个侧区相接。在上部区域，杯室1包括一滤器5，在图1中仅绘出一部分。滤器5将内空间2与该装置的另一部分分开。内空间2可保存例如缓冲溶液6，该溶液可含有生物活性分子如核酸。例如，为用于基因治疗，溶解于所示缓冲溶液6的分子已经存在于杯室1内。用户只需要将从患者取得的细胞导入所述杯室1的内空间2中，然后通过产生电场，将DNA转移到所述细胞中。

图1b显述图1a所示的本发明装置的侧视图，其中，该装置相对于图1a旋转了90°。该图中，电极3遮盖了内空间2底部区域的视线。从此图可看到，杯室1包括具有开口8的入口管7，紧邻电极3，4放置。杯室1连接于储器9的一部分(inone piece)中，所述储器9含有冲洗所述杯室1内空间2用的溶液10。杯室1和储器9通过一个分隔单元11彼此分开。该分隔单元11可以是例如，阀门样的锁或易脆膜。此外，杯室1连接于容器12一部分，所述容器12通过滤膜5与所述杯室1的内空间2分开。所述容器12和所述储器9各自与所述杯室1形成一个单元，所述单元相对于外部是无菌密封并防水的。室12还包括可以穿孔的壁区13，通过此壁区注射器15的导管14插入内空间2中。注射器15可含有例如活细胞悬浮液16，可通过导管14将悬浮液注入内空间2。细胞悬浮液通过在箭头22指出方向施加的压力，被压入内空间2中，因此可进行下面的电处理。细胞可以是例如取自患者的原代细胞，它们可以被合适DNA转染进行基因治疗。然后，通过向电极3，4施加电压，在内空间2中产生合适的电场，通过该电场，DNA被有效转染入细胞，特别是直接转染入细胞核中。

图1c显示图1b中所示的本发明装置在电处理生物材料后冲洗杯室1的内空间2的情况。由该图可以看到，储器9的壁17由可变形的弹性材料，例如弹性塑料构成。在壁17上施加压力，它按照箭头18的方向变形，并因此将压力施加到了储器9内的溶液10上。由于这一压力，储器9和杯室1之间的分隔单元11可以被打开。或者，分隔单元11通过外部的另一种操作被打开。因此，溶液10通过入口管7到达杯室1的内空间2。由于入口管7的开口8设置在电极3，4的附近(毗邻)，电极3，4尤其被溶液10以高流速强烈冲洗。因此，流速由于施加在壁17上的压力而提高。为避免空间2内有死腔，杯室壁19的内表面设计成圆形转角，得以最佳冲洗内空间2。由于这一测定，处理后细胞可几乎完全悬浮于溶液10中。通过两个电极3，4附近设置开口8，它们被均匀冲洗出来，如果两个电极之间的距离很小而产生紊流，这有利于冲洗过程。或者，可将开口设在更靠近一个电极，优选阴极。由于本发明特别有利的这种结构，可以回收粘附在杯壁和电极上的细胞，即使在采用高电场强度形成泡沫体时也能确保细胞的悬浮。

图1d显示图1b的装置内空间2已用溶液10冲洗后的情况。该装置旋转了180°，包含处理后细胞的溶液10可通过滤器5到达容器12。这一状态绘在图1e中。或者，本发明装置在冲洗前已旋转180°，向溶液10施加略高的压力，与重力相反先压入室1的内空间2中。使用滤器5，可将较大颗粒留在内空间2中，以避免对处理后的细胞悬浮液产生干扰作用。如杯室1那样，容器12也有可穿孔的壁区域20，用注射器21可将细胞悬浮液通过壁区域20从所示容器12取出。容器12为漏斗形很有利，因为细胞一个接一个沉降而富集在底部区域，因此也可浓缩回收。因此，可以快速，浓缩和方便的方式将处理的细胞无菌悬浮液应用于患者。

图2显示本发明装置另一个实施方案的两个剖视图，这两个图彼此旋转了90°。所示装置包括一个具有内空间26的杯室25，内空间26含有细胞和/或溶解的生物活性分子的悬浮液27。杯室25还包括两个具有平的表面的平板电极28，29，它们彼此平行排列在所述杯室25的相对侧。在图2a中，只能看到设置在杯形表面后的电极28。杯室25有两个连接件30，31，它们设在杯室25的两个相对端。通过连接件31，优选从具有长度对应于连接件31厚度的导管的容器中实现细胞悬浮液27的导入，从而在导入细胞时内空间26中没有死腔。该导管可穿过一个使内空间26相对于外部密封的膜件等。储器32可连接于连接件30，所述储器32可以是例如注射器等。储器32可以是弹性和柔性的，其壁可以变形，另一个实施方案中，通过容器40在内空间26内产生的负压，将溶液从所述储器32吸出。可将储器32的导管33插入连接件30的凹处34中。所述凹处34可以用塞子密封，或在到入口管36的途中用阀门或能被导管33穿透的易脆膜封闭。因此，溶液35可从储器32转移到杯室25的入口管36中。所述溶液35通过入口管36的开口37到达内空间26，其中的电极被所述溶液35强烈冲洗。有利的是，电极29是阴极，电穿孔细胞的同时细胞主要粘附在阴极上，而阴极与常用装置一起几乎不能拆卸。由图2a可看到，室壁39的内表面38是圆形，而避免了死腔。以这种方式确保有效冲洗内空间26。随后，用溶液35稀释的细胞悬浮液27被容器40所接受，因此，在一个实施方案中，冲洗和取出细胞可分两个步骤完成。或者，可通过所述容器40在内空间26产生的负压，使溶液通过内空间26沿电极28，29从储器32吸出到容器40中，使得冲洗和取出在一个步骤中完成。容器40可以是例如注射器等，其导管41插入连接件31的凹处42，与连接件30相连。所述连接件30，31可以是例如Luer锁，可以已知的常规方式与注射器或灌注罐连接。但是，所述连接件30，31也可以是例如可以穿孔的橡胶塞。

图3显示本发明另一个实施方案的前视图。该图所绘的装置包括杯室45，它有一内空间46和两个共平面电极47，48。该杯室45还包括两个平行入口管49，50，它们设在杯室45的侧面。通过所述入口管49，50，可导入冲洗内空间46用的溶液。但是，所述入口管49，50也可用于例如将生物材料导入内空间46中，随后倒入所述溶液中。入口管通过一管状溢流管即长方形溢流槽59进料，见图4详细描述。出口管的开口51设在两个入口管49，50之间，通过该开口，可回收杯室45内空间46中的内容物。所述杯室的内容物因而流入长方形排出管60，见图4详细描述。参见图3，在内空间46和排出管60之间设有一分配部件61，其入可以是例如过滤膜。

图4显示图3实施方案的侧视图。由该图可知，杯室45设计成纵向延伸，以接受更大的容量。在该图中看不到的电极48以及电极47沿杯室45的全长延伸，两个电极47，48均有最小高度。在入口管区，溢流槽59可连接于一个储器，溶液通过溢流槽59从所述储器导入入口管(在该图中看不到，在图3中编号为49和50)。所述入口管沿杯室45的全长延伸。入口管的截面比溢流槽59的截面小，如果溢流槽59充满溶液时可沿杯室45全长产生稳定的压力。在出口管区，平行于溢流槽59延伸的排出管60可连接于一用于接受用溶液冲洗的处理的生物材料的容器。

图5显示本发明另一个总体对应于图3和4装置的实施方案，在此实施方案中，只有一个入口管52。因此，在紧靠电极54(优选阴极)处设置开口53。通过槽62向入口管52输入溶液，含处理的材料的溶液可分别通过分配件64和槽62回收。

图6是本发明装置部件的剖面图，包括蛇形室55。该图中未绘出电极，但可设置电极在杯形表面的前后。室55包括管形入口管56和管形排出管57，它们各自设在蛇形内空间58的两端。入口管56和内空间58各自分别具有均匀的小截面，可在内空间58和电极(该图中未绘出)表面产生高流速。因此，能非常有效并彻底地冲洗该室。入口管56的内截面在内空间58的方向缩窄，以提高溶液在所述内空间5内的流速。

图7显示本发明的又一个实施方案，具有U形室65。在此实施方案中，电极(该图中未绘出)设在杯形表面的前后。溶液通过入口管67导入内空间66中，由于室65的较小截面可达到高流速。含有处理的生物材料的溶液通过排出管68从室65压出或吸出。

图8显示本发明的另一个总体上对应于图7的实施方案。然而，在此实施方案中，室75的入口管76的截面明显大于排出管77，因此可以处理较大量材料。

编号表：

1    室

2    内空间

3    电极

4    电极

5    滤器

6    缓冲溶液

7    入口管

8    开口

9    储器

10   溶液

11   分隔单元

12   容器

13   壁区域

14   导管

15    注射器

16    悬浮液

17    壁

18    箭头

19    室壁

20    壁区域

21    注射器

22    箭头

25    杯室

26    内空间

27    悬浮液

28    电极

29    电极

30    连接件

31    连接件

32    储器

33    导管

34    凹处

35    溶液

36    入口管

37    开口

38    表面

39    室壁

40    容器

41    导管

42    凹处

45    室

46    内空间

47    电极

48    电极

49    入口管

50    入口管

51    出口管开口

52    入口管

53    开口

54    电极

55    室

56    入口管

57    排出

58    内空间

59    溢流槽

60    排出管

61    分配件

62    槽

63    槽

64    分配件

65    室

66    内空间

67    入口管

68    排出管

75    室

76    入口管

77    排出管

Claims (37)

1.一种处理生物材料的装置，其特征在于，该装置至少包括一个相对于外部封闭的杯室，和接受生物材料的内空间，所述杯室包括至少一个与所述杯室的内空间接触并用于产生电场的电极；其中所述杯室(1，25，45，55，65，75)包括至少一个入口管(7，36，49，50，52，56，67，76)，该入口管包括至少一个设置在所述电极(3，4，28，29，47，48，54)附近的开口(8，37，53)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口管(7，36，49，50，52，56，67，76)设计为管子。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述入口管(7，36，49，50，52，56，67，76)的内径在所述电极(3，4，28，29，47，48，54)方向上减小。

4.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个由壁(17)构成的接受溶液的储器(9，32)通过所述入口管(7，36，49，50，52，56，67，76)至少可与所述内空间(2，26，46，58，66)连接。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述杯室(1，25，45，55，65，75)的所述内空间(2，26，46，58，66)与所述储器(9，32)被一分隔单元(11)彼此分开，其中，所述溶液可通过所述分隔单元(11)选择性导入所述杯室(1，25，45，55，65，75)的所述内空间(2，26，46，58，66)中。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分隔单元(11)是一个阀门或一个施加压力下可破坏的易脆膜件。

7.如权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述杯室(1，25，45，55，65，75)相对于外部至少是无菌封闭的。

8.如权利要求4-7中任一项所述的装置，其特征在于，构成所述储器(9，32)的壁(17)包含一种弹性材料或可变形材料。

9.如权利要求4-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述储器(9，32)通过连接部件(30，31)优选Luer锁，至少可连接于所述杯室(1，25，45，55，65，75)，例如连接于构成所述杯室的一部分或所述杯室(1，25，45，55，65，75)。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述杯室(1，25，45，55，65，75)和所述储器(9，32)形成一个相对于外部至少无菌封闭的单元。

11.如权利要求1-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述杯室(1，25，45，55，65，75)包括至少一个壁区域(13，20)，该区域是自身密封并可被穿孔，优选通过导管(14，33，41)穿孔，或配置了至少一个入口管，该入口管包括连接部件(30，31)，优选Luer锁。

12.如权利要求1-11中任一项所述的装置，其特征在于，所述杯室(1，25，45，55，65，75)具有很小的截面，并形成蛇形或螺旋形。

13.如权利要求1-12中任一项所述的装置，其特征在于，所述杯室(1，25，45，55，65，75)通过至少一个划分部件分成数个次单元。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述划分部件包括阀门或过滤器(5)。

15.如权利要求1-14中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器(12，40)至少可连接于所述杯室(1，25，45，55，65，75)的出料口(51)，例如连接于所述杯室(1，25，45，55，65，75)结构的一部分，或通过一连接部件(30，31)，优选Luer锁，可连接于所述杯室(1，25，45，55，65，75)。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，在所述杯室(1，25，45，55，65，75)和所述容器(12，40)之间安置有一分配部件(61，64)。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述分配部件包括阀门或过滤元件。

18.如权利要求15-17中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器(12，40)包括至少一个壁区域(13，20)，该区域为自身密封并可被穿孔，优选通过导管(14，33，41)穿孔，或配置了至少一个出口，该出口包含一连接部件(30，31)，优选Luer锁。

19.如权利要求15-18中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器(12，40)是注射器或灌注罐。

20.如权利要求15-19中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器(12，40)和所述杯室(1，25，45，55，65，75)形成一个相对于外部无菌密封的单元。

21.如权利要求11-20中任一项所述的装置，其特征在于，所述壁区域(13，20)为自身密封，并能被穿孔，该区域含有合成材料，例如聚硅氧烷、弹性体或橡胶。

22.如权利要求1-21中任一项所述的装置，其特征在于，所述杯室(1，25，45，55，65，75)包含两个相反安置的电极(3，4，28，29，47，48，54)，它们与所述内空间(2，26，46，58，66)接触，或包含又一电极(3，4，28，29，47，48，54)其可导入所述杯室(1，25，45，55，65，75)的内空间(2，26，46，58，66)中。

23.如权利要求1-22中任一项所述的装置，其特征在于，所述一个或多个电极(3，4，28，29，47，48，54)含有导电合成材料，优选掺杂有导电材料的塑料。

24.一种处理生物材料的方法，其特征在于，所述生物材料可导入一个杯室的相对于外部至少封闭的内空间中，该杯室包含至少一个与所述杯室内空间接触的电极，导入所述生物材料后，向所述电极施加电压，在所述内空间中产生电场，和包括又一个与所述杯室内空间接触的电极；产生所述电场后，所述生物材料通过溶液被几乎完全冲洗出所述杯室(1，25，45，55，65，75)，所述溶液通过所述杯室(1，25，45，55，65，75)的一个入口管(7，36，49，50，52，56，67，76)，沿至少一个电极(3，4，28，29，47，48，54)导入。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述溶液沿所述电极(3，4，28，29，47，48，54)高流速导入。

26.如权利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述溶液沿阴极导入。

27.如权利要求24-26中任一项所述的方法，其特征在于，所述生物材料用注射器等通过自身密封并可穿孔的壁区域(13，20)，导入所述杯室(1，25，45，55，65，75)的内空间中(2，26，46，58，66)。

28.如权利要求24-27中任一项所述的方法，其特征在于，所述分隔单元(11)通过外部机械冲击打开，所述分隔单元(11)将所述杯室(1，25，45，55，65，75)的内空间(2，26，46，58，66)与含有所述溶液的储器(9，32)分开，所述储器(9，32)通过所述入口管(7，36，49，50，52，56，67，76)连接于可连接于所述杯室(1，25，45，55，65，75)。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述分隔单元(11)是一种阀门，能够通过外部机械冲击在至少一个方向打开，或是一种能通过外部施加的压力被破坏的易脆膜件。

30.如权利要求24-29中任一项所述的方法，其特征在于，所述生物材料和所述溶液分别被导入容器(12，40)中，所述容器至少可连接于所述杯室(1，25，45，55，65，75)的出口管开口(51)。

31.如权利要求24-30中任一项所述的方法，其特征在于，含有所述溶液的储器(9，32)至少其一部分由弹性或可变形壁(17)形成，和可在所述壁(17)处施加外部压力。

32.如权利要求24-30中任一项所述的方法，其特征在于，所述生物材料通过一分配部件(61，64)，具体是阀门或滤器(5)冲洗入所述容器(12，40)中，所述分配部件设置在所述杯室(1，25，45，55，65，75)和所述容器(12，40)之间。

33.如权利要求29-32中任一项所述的方法，其特征在于，处理后的生物材料用注射器等通过自身密封和可穿孔的壁区域(13，20)从所述容器中(12，40)取出。

34.如权利要求24-33中任一项所述的方法，其特征在于，所述生物材料包括活细胞，优选真核细胞，细胞衍生物，亚细胞粒子或泡囊，通过产生所述的电场，生物活性分子优选核酸转移到上述生物材料中，或通过产生所述的电场使它们融合。

35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述生物活性分子溶解于缓冲溶液中被导入所述杯室(1，25，45，55，65，75)的内空间(2，26，46，58，66)，然后掺入到上述生物材料中。

36.如权利要求34或35所述的方法，其特征在于，将所述生物活性分子转移到所述活细胞中可通过高达120A/cm2，优选80A/cm2的电流密度，或通过2-10kV*cm-1的电场强度的电脉冲和10-200μs持续时间来完成。

37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，将所述生物活性分子转移到所述活细胞可通过以下所述电脉冲和不中断的电流来完成，所述电流的电流密度为2-14A/cm2，优选5A/cm2，持续时间为1-100ms，优选50ms。

Images