[go: up one dir, main page]

RU2560567C2 - Method of incorporating target molecules into cells - Google Patents

Method of incorporating target molecules into cells Download PDF

Info

Publication number
RU2560567C2
RU2560567C2 RU2010120268/10A RU2010120268A RU2560567C2 RU 2560567 C2 RU2560567 C2 RU 2560567C2 RU 2010120268/10 A RU2010120268/10 A RU 2010120268/10A RU 2010120268 A RU2010120268 A RU 2010120268A RU 2560567 C2 RU2560567 C2 RU 2560567C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
array
needles
working
working cells
Prior art date
Application number
RU2010120268/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010120268A (en
Inventor
Виктор Александрович Быков
Владимир Александрович Козлов
Андрей Борисович Шубин
Елена Владимировна Якушенко
Антон Леонидович Рабухин
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Нанотехнология Мдт"
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии"
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева" Министерства здравоохранения Российской Федерации"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Нанотехнология Мдт", Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии", Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева" Министерства здравоохранения Российской Федерации" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Нанотехнология Мдт"
Priority to RU2010120268/10A priority Critical patent/RU2560567C2/en
Publication of RU2010120268A publication Critical patent/RU2010120268A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560567C2 publication Critical patent/RU2560567C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to biochemistry. Disclosed is a method of incorporating target molecules into cells. The method includes fixing an array of working cells on a culture substrate in a culture medium and incorporating target molecules into the array of working cells by piercing cell membrane. The target molecules enter the working cells through pores formed in the cell membranes using an array of needles.
EFFECT: invention improves the efficiency of the method.
20 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к биотехнологии, преимущественно к манипуляциям с прокариотическими, эукариотическими и растительными клетками на микро- и наноуровнях с целью модификации генетического аппарата путем переноса в клетку биологических и синтетических молекул.The invention relates to biotechnology, mainly to manipulations with prokaryotic, eukaryotic and plant cells at the micro and nanoscale in order to modify the genetic apparatus by transferring biological and synthetic molecules into the cell.

Известен способ введения ретровирусных векторов в клетки бластодермы, включающий введение генных конструкций шприцем на глубину 2-3 см вблизи зародышевого диска [1].A known method of introducing retroviral vectors into blastoderm cells, including the introduction of gene constructs with a syringe to a depth of 2-3 cm near the germinal disk [1].

Этот способ имеет ограниченную производительность и неприменим в микробиологии из-за отсутствия средств контроля точного перемещения шприца.This method has limited performance and is not applicable in microbiology due to the lack of controls for the precise movement of the syringe.

Известны устройство и способ для переноса молекул в клетки с использованием электрической энергии, включающий использование электрических импульсов, подаваемых на электроды, амплитуду которых рассчитывают в зависимости от расстояния между электродами и от природы тканей таким образом, чтобы создать между электродами электрическое поле, что обеспечивает проникновение активного начала в ткани и в клетки [2]. A known device and method for transferring molecules into cells using electrical energy, including the use of electrical pulses supplied to the electrodes, the amplitude of which is calculated depending on the distance between the electrodes and the nature of the tissues in such a way as to create an electric field between the electrodes, which ensures the penetration of active beginning in tissue and cells [2] .

Недостаток этого способа заключается в сложности процесса введения молекул в клетки.The disadvantage of this method is the complexity of the process of introducing molecules into the cells.

Известен также способ введения целевых молекул в клетки, включающий закрепление на культуральной подложке в питательной среде рабочих клеток, а также введение целевых молекул в рабочие клетки путем прокола их клеточных мембран последовательно одной иглой [3].There is also known a method of introducing target molecules into cells, including attaching working cells to a culture substrate in a nutrient medium, as well as introducing target molecules into working cells by piercing their cell membranes sequentially with one needle [3].

Этот способ выбран в качестве прототипа предложенного решения.This method is selected as a prototype of the proposed solution.

Недостаток этого способа заключается в низкой производительности процесса, связанной с индивидуальной работой одной иглой.The disadvantage of this method is the low productivity of the process associated with the individual operation of a single needle.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности способа.The technical result of the invention is to increase the productivity of the method.

Указанный технический результат заключается в том, что в способе введения целевых молекул в клетки, включающем закрепление на культуральной подложке в питательной среде, по меньшей мере, одной рабочей клетки, введение целевых молекул, по меньшей мере, в одну рабочую клетку путем прокола клеточной мембраны, по меньшей мере, одной иглой, на культуральной подложке закрепляют массив рабочих клеток, а целевые молекулы попадают в рабочие клетки через поры, созданные в клеточных мембранах с помощью массива игл.The specified technical result consists in the fact that in the method of introducing target molecules into cells, including attaching to a culture substrate in a nutrient medium, at least one working cell, introducing target molecules into at least one working cell by puncture of the cell membrane, an array of working cells is fixed on the culture substrate with at least one needle, and the target molecules enter the working cells through the pores created in the cell membranes using the array of needles.

Существуют варианты, в которых в качестве культуральной подложки используют культуральный пластик, или оптически обработанные стекла, или кремний.There are options in which culture plastic, or optically treated glass, or silicon is used as the culture substrate.

Существуют также варианты, в которых на культуральной подложке формируют монослой прилипающих рабочих клеток, или культуральную подложку модифицируют антителами, на которые закрепляют рабочие клетки, или на культуральную подложку наносят фрагменты связывающего слоя для антител, на которые сначала закрепляют специфические для определенного типа клеток антитела, а потом рабочие клетки.There are also variants in which a monolayer of adherent working cells is formed on the culture substrate, or the culture substrate is modified with antibodies to which the working cells are fixed, or fragments of the antibody binding layer are applied to the culture substrate, onto which antibodies specific for a particular type of cells are first fixed, and then working cells.

Существуют также варианты, в которых на культуральной подложке формируют бороздки или лунки, в которые закрепляют рабочие клетки.There are also options in which grooves or dimples are formed on the culture substrate into which the working cells are fixed.

Существуют также варианты, в которых на культуральной подложке закрепляют рабочие клетки с использованием внешнего магнитного поля и посредством частиц ферромагнетика, захваченных рабочими клетками, или с помощью антител, закрепленных на ней с использованием внешнего магнитного поля и ферромагнитных частиц, вступивших с антителами в ковалентную связь.There are also options in which working cells are fixed to the culture substrate using an external magnetic field and by means of particles of a ferromagnet captured by the working cells, or by antibodies attached to it using an external magnetic field and ferromagnetic particles that have entered into a covalent bond with antibodies.

Существуют также варианты, в которых в качестве массива игл используют массив микрошипов или массив микропипеток.There are also options in which an array of microchips or an array of micropipettes is used as an array of needles.

Существует также вариант, в котором глубину проникновения игл в клетки осуществляют с помощью ограничителей высоты.There is also an option in which the depth of penetration of the needles into the cells is carried out using height limiters.

Существует также вариант, в котором прокол клеток осуществляют при воздействии ультразвука.There is also an option in which the puncture of cells is carried out under the influence of ultrasound.

Существуют также варианты, в которых попадание целевых молекул в рабочие клетки из питательной среды при использовании микрошипов происходит после извлечения их из рабочих клеток или осуществляется из раствора с целевыми молекулами, находящегося в микропипетках и это происходит во время нахождения их в рабочих клетках.There are also options in which the target molecules get into the working cells from the nutrient medium when using microchips occurs after they are extracted from the working cells or is carried out from a solution with the target molecules located in micropipettes and this occurs while they are in the working cells.

Существует также вариант, в котором массив игл периодически очищают и стерилизуют.There is also an option in which the needle array is periodically cleaned and sterilized.

Существуют также варианты, в которых в качестве массива рабочих клеток используют однокоординатную линейку рабочих клеток, а в качестве массива игл используют однокоординатную линейку игл или в качестве массива рабочих клеток используют двухкоординатную матрицу рабочих клеток, а в качестве массива игл используют двухкоординатную матрицу игл.There are also options in which a one-coordinate ruler of working cells is used as an array of working cells, and a one-coordinate ruler of needles is used as an array of needles, or a two-coordinate matrix of working cells is used as an array of working cells, and a two-coordinate needle matrix is used as an array of needles.

Существуют также варианты, в которых количество игл соответствует или больше количества рабочих клеток на культуральной подложке, при этом площадь массива игл равна площади массива игл рабочих клеток.There are also options in which the number of needles corresponds to or more than the number of working cells on the culture substrate, wherein the area of the array of needles is equal to the area of the array of needles of working cells.

Существует также вариант, в котором в каждой рабочей клетке делают больше одного прокола.There is also an option in which more than one puncture is made in each working cell.

Существует также вариант, в котором количество игл меньше количества рабочих клеток на культуральной подложке.There is also an option in which the number of needles is less than the number of working cells on the culture substrate.

На фиг.1 изображена схема прокола массива рабочих клеток массивом игл.Figure 1 shows a diagram of a puncture of an array of working cells with an array of needles.

На фиг.2 изображена схема ориентированного по трем координатам (X, Y, Z) прокола массива рабочих клеток массивом игл.Figure 2 shows a diagram of a puncture of an array of working cells oriented along three coordinates (X, Y, Z) with an array of needles.

Реализация предложенного способа осуществляется следующим образом.Implementation of the proposed method is as follows.

На культуральной подложке 1 (Фиг.1), расположенной в питательной среде, закрепляют массив рабочих клеток 2. После этого массивом игл 3 осуществляют прокол массива рабочих клеток. Размеры рабочих клеток имеют большой разброс значений, в основном от 200 мкм у яйцеклеток до 20 мкм у соматических клеток. Существуют также рабочие клетки, размеры которых выходят за этот диапазон. Лимфоциты имеют размеры 7-9 мкм, моноциты - 12-20 мкм. Учитывая этот фактор, неплоскостность культуральной подложки (далее «подложки») должна быть достаточно высокой. Используя в качестве подложки культуральный пластик, например полистирол, поликарбонат или поливинилхлорид, размером 10×10 мм, методами механической полировки можно довести неплоскостность его поверхности до величины менее 1 мкм. В этом случае достаточно эффективно использовать рабочие клетки с размерами, превышающими 20 мкм. Если в качестве культуральной подложки использовать оптически обработанное стекло, неплоскостность которого на таких же площадях может составлять величину менее 0.1 мкм, то на нем можно работать с клетками, имеющими размеры менее 20 мкм. Следует заметить, что в качестве материалов культуральных подложек можно использовать и другой материал, нетоксичный для живых клеток, например слюду или кремний. Методы подготовки поверхностей различных материалов и их очистки см. в [4, 5].An array of working cells 2 is fixed on the culture substrate 1 (Figure 1) located in a nutrient medium. After that, an array of working cells is punctured with an array of needles 3. The sizes of the working cells have a wide range of values, mainly from 200 μm in eggs to 20 μm in somatic cells. There are also working cells, the sizes of which are beyond this range. Lymphocytes have a size of 7-9 microns, monocytes - 12-20 microns. Given this factor, the non-flatness of the culture substrate (hereinafter “the substrate”) should be quite high. Using a culture plastic, such as polystyrene, polycarbonate or polyvinyl chloride, 10 × 10 mm in size as a substrate, using mechanical polishing methods, it is possible to increase the non-flatness of its surface to less than 1 μm. In this case, it is quite effective to use working cells with sizes exceeding 20 microns. If we use optically treated glass as a culture substrate, the non-flatness of which in the same areas can be less than 0.1 μm, then it can work with cells having sizes less than 20 μm. It should be noted that other materials non-toxic to living cells, such as mica or silicon, can be used as materials for the culture supports. For methods of preparing the surfaces of various materials and their cleaning, see [4, 5].

Следует заметить, что в качестве культуральной подложки можно использовать дно чашки Петри, если оно будет соответствовать вышеописанным критериям неплоскостности.It should be noted that the bottom of the Petri dish can be used as a culture substrate if it meets the non-flatness criteria described above.

Далее культуральную подложку располагают в чашке Петри с питательной средой. Существует несколько вариантов закрепления массивов рабочих клеток на культуральных подложках.Next, the culture substrate is placed in a Petri dish with a nutrient medium. There are several options for fixing arrays of working cells on culture substrates.

В первом варианте используют прилипающие клетки. Поверхность подложки сначала стерилизуют в автоклаве или сухожаровом шкафу. После этого подложку размещают в чашке Петри, в которую наливают питательную среду с рабочими клетками. В зависимости от типа клеток формируется их монослой на поверхности подложки в течение трех-четырех часов (среднее время прилипания). Существуют также клетки (фибропласты), которые прилипают к поверхности культуральной подложки за 20 мин.In the first embodiment, adherent cells are used. The surface of the substrate is first sterilized in an autoclave or a dry oven. After that, the substrate is placed in a Petri dish, into which a nutrient medium with working cells is poured. Depending on the type of cells, their monolayer is formed on the surface of the substrate within three to four hours (average adhesion time). There are also cells (fibroplasts) that adhere to the surface of the culture substrate in 20 minutes.

Во втором варианте моноклональные антитела, специфические к определенному типу клеток, иммобилизируют на культуральную подложку (модифицируют подложку антителами). Этот процесс может проходить за счет обработки подложки веществом, обеспечивающим ковалентную связь с антителами. Расстояние между антителами, закрепленными на подложке, определяется плотностью антител в растворе, количеством этого раствора и площадью, на которой формируются антитела. Например, при концентрации антител 0.05 - 0.2 мкг/мл, количестве раствора 50 мкл и размерах подложки 10×10 мм расстояние между антителами будет в диапазоне 10-100 мкм. Возможно два варианта использования подложек, модифицированных антителами. В одном варианте подложку с антителами высушивают при комнатной температуре для последующего их использования, в другом - используют без высушивания. Далее подложку с антителами помещают в чашку Петри и наливают питательную среду с рабочими клетками. При этом рабочие клетки закрепляются на подложке. Рабочие клетки могут быть расположены плотным слоем, а также на некотором расстоянии друг от друга. Это расстояние определяется расстоянием между первично закрепленными на поверхности подложки антителами. Количество рабочих клеток, введенных в чашку Петри, может на 20% превышать количество антител, модифицированных на подложке. Более подробно этот процесс описан в [6].In the second embodiment, monoclonal antibodies specific for a particular type of cell are immobilized on a culture substrate (the substrate is modified with antibodies). This process can take place by treating the substrate with a substance that provides covalent bonding with antibodies. The distance between the antibodies attached to the substrate is determined by the density of antibodies in the solution, the amount of this solution and the area over which antibodies are formed. For example, at an antibody concentration of 0.05 - 0.2 μg / ml, a solution amount of 50 μl and a substrate size of 10 × 10 mm, the distance between the antibodies will be in the range of 10-100 μm. There are two possible uses for antibody-modified substrates. In one embodiment, the antibody support is dried at room temperature for subsequent use; in another, it is used without drying. Next, a substrate with antibodies is placed in a Petri dish and the nutrient medium with working cells is poured. In this case, the working cells are fixed on the substrate. Working cells can be located in a dense layer, as well as at some distance from each other. This distance is determined by the distance between the antibodies that are primarily fixed on the surface of the substrate. The number of working cells introduced into the Petri dish can be 20% higher than the number of antibodies modified on the substrate. This process is described in more detail in [6].

В третьем варианте на подложку с помощью принтера наносят фрагменты связывающего слоя с шагом, например, в два раза превышающим размеры рабочих клеток. Работу принтера см. в [7]. Далее из раствора антител на этих фрагментах иммобилизируют (закрепляют) антитела, а потом, как и в предыдущем пункте, на антителах закрепляют рабочие клетки.In the third embodiment, fragments of the binding layer are applied onto the substrate using a printer in increments of, for example, two times the size of the working cells. For printer operation, see [7]. Further, antibodies are immobilized (fixed) from these antibody fragments on these fragments, and then, as in the previous paragraph, working cells are fixed on the antibodies.

В четвертом варианте на культуральной, например кремниевой, подложке 4 (Фиг. 2) формируют бороздки 5, имеющие, например, прямоугольную или треугольную формы. Эти бороздки могут быть сформированы традиционными фотолитографическими методами [4, 5]. Ширина бороздок А должна соответствовать размерам клеток, а глубина В составлять не менее 40% этих размеров. Расстояние между бороздками должно быть порядка размера клеток. Далее на дне бороздок 5 с помощью принтера [7] формируют фрагменты связывающего слоя 6 для антител, на которых закрепляют антитела 7 и далее рабочие клетки 8. Связывающий слой 6 может покрывать все дно бороздок 5 по координате Y, тогда антитела 7 и рабочие клетки 8 будут расположены в бороздках 5 плотно друг к другу.In a fourth embodiment, grooves 5 are formed on a culture, for example silicon, substrate 4 (FIG. 2), having, for example, a rectangular or triangular shape. These grooves can be formed by traditional photolithographic methods [4, 5]. The width of the grooves A should correspond to the size of the cells, and the depth B should be at least 40% of these sizes. The distance between the grooves should be about the size of the cells. Then, on the bottom of the grooves 5, using a printer [7], fragments of the antibody binding layer 6 are formed, on which antibodies 7 and then the working cells are fixed 8. The binding layer 6 can cover the entire bottom of the grooves 5 in the Y coordinate, then the antibodies 7 and the working cells 8 will be located in the grooves 5 tightly to each other.

В пятом варианте на подложке 4 методами фотолитографии формируют лунки 5 [4, 5], размеры которых А в плоскости подложки 4 соответствуют размерам рабочих клеток 8, а глубина В составляет не менее 40% этих размеров. В этих лунках аналогичным образом формируется связывающий слой 6, на котором закрепляются антитела 7 и далее рабочие клетки 8. (Условно четвертый и пятый варианты рассмотрены на одной Фиг. 2, т.к. бороздки в сечении изображаются так же, как и лунки.)In the fifth embodiment, wells 5 are formed on the substrate 4 by photolithography methods [4, 5], the dimensions of which A in the plane of the substrate 4 correspond to the sizes of the working cells 8, and the depth B is at least 40% of these sizes. In these wells, a binding layer 6 is formed in a similar manner, on which antibodies 7 and then working cells are fixed 8. (Conventionally, the fourth and fifth options are considered in one Fig. 2, since the grooves in section are depicted in the same way as the holes.)

В шестом варианте в чашку Петри, содержащую питательную среду с рабочими клетками, вводят наночастицы ферромагнетика, например оксида железа, с размерами частиц порядка 20 нм. Рабочие клетки захватывают эти частицы. В среднем необходимо 20 частиц на одну рабочую клетку. Под дном чашки Петри располагают плоский магнит с индукцией порядка 2 Тл. В результате этого рабочие клетки, содержащие частицы ферромагнетика, закрепляются на поверхности культуральной подложки, например, в виде монослоя. Использование ферромагнитных частиц для закрепления рабочих клеток целесообразно в том случае, если клетки неспособны к прилипанию, но способны к захвату частиц ферромагнетика.In the sixth embodiment, nanoparticles of a ferromagnet, such as iron oxide, with a particle size of about 20 nm, are introduced into a Petri dish containing a nutrient medium with working cells. Working cells capture these particles. On average, 20 particles per working cell are needed. A flat magnet with induction of the order of 2 T is placed under the bottom of the Petri dish. As a result, working cells containing particles of a ferromagnet are fixed on the surface of the culture substrate, for example, in the form of a monolayer. The use of ferromagnetic particles to fix the working cells is advisable if the cells are unable to adhere, but capable of capturing particles of a ferromagnet.

В седьмом варианте в раствор с антителами, находящийся, например, в пробирке, вводят наночастицы ферромагнетика, покрытые слоем, обеспечивающим ковалентную связь со специфическими к определенному типу клеток антителами. Далее раствор с антителами с прикрепленными частицами ферромагнетика наносят на культуральную подложку, расположенную в чашке Петри, слоем толщиной порядка 1 мм. Под дном чашки Петри располагают магнит с индукцией порядка 2 Тл. Антитела закрепляются на культуральной подложке. Плотность расположения антител на подложке определяется их концентрацией в растворе и количеством раствора на определенной площади подложки. После этого в чашку Петри наливают питательную среду с рабочими клетками, которые связываются с антителами и таким образом закрепляются на культуральной подложке. Следует заметить, что при использовании лунок в подложке в отдельных случаях, если размеры лунок составляют величину порядка 100 мкм, регулируя величину магнитного поля, можно добиться того, что антитела с закрепленными на них частицами ферромагнетика магнитными силами и соответственно клетки закрепляются в лунках.In the seventh embodiment, nanoparticles of a ferromagnet coated with a layer providing covalent bonding with antibodies specific for a certain type of cells are introduced into a solution with antibodies, for example, in a test tube. Next, a solution with antibodies with attached particles of a ferromagnet is applied to the culture substrate located in the Petri dish with a layer about 1 mm thick. A magnet with induction of the order of 2 T is placed under the bottom of the Petri dish. Antibodies are attached to the culture substrate. The density of the antibodies on the substrate is determined by their concentration in the solution and the amount of solution on a certain area of the substrate. After this, a nutrient medium is poured into the Petri dish with working cells that bind to antibodies and thus attach to the culture substrate. It should be noted that when using holes in the substrate in some cases, if the sizes of the holes are of the order of 100 μm, by adjusting the magnitude of the magnetic field, it can be achieved that antibodies with magnetic particles attached to them by a ferromagnet and, accordingly, cells are fixed in the holes.

После того как на культуральной подложке закрепили массив рабочих клеток, осуществляют прокол их мембран массивом игл для проникновения в образовавшиеся отверстия (поры) целевых молекул. Это может происходить следующим образом.After an array of working cells has been fixed on the culture substrate, their membranes are punctured with an array of needles to penetrate into the resulting holes (pores) of the target molecules. This can happen as follows.

В первом варианте массив игл выполнен в виде массива микрошипов 9 (Фиг. 2), изготовленных, например, на кремниевом модуле 10. Этот модуль закрепляют на держателе (не показан) и, используя, например, ограничители высоты, осуществляют прокол рабочих клеток 8 (например, в ручном режиме). В качестве ограничителей высоты можно использовать выступы 11, расположенные по периферии культуральной подложки 4, или выступы, расположенные на кремниевом модуле вне зоны массива микрошипов (не показано). Имея одну высоту С, выступы 11 обеспечивают параллельность кремниевого модуля 10 и подложки 4. Выступы на культуральной подложке 4 и кремниевом модуле 10 могут быть сформированы методами фотолитографии. Для того чтобы исключить влияние расплющенных выступами клеток на глубину прокола при суммарной площади выступов порядка 2×2 мм усилие, с которым кремниевый модуль прижимается к подложке, должно быть порядка 20 Г. В качестве массива микрошипов можно использовать стандартные кремниевые модули [8] размером 5×5 мм, где микрошипы занимают площадь 2×2 мм. Могут использоваться и специально изготовленные модули с микрошипами. Высота D микрошипов может составлять величину 2-10 мкм с углами при вершине 8-45 град., а расстояние между ними может быть, например, 20-400 мкм в зависимости от расстояния между рабочими клетками. Следует заметить, что если имеются массивы игл с определенными расстояниями, то рабочие клетки нужно располагать на культуральной подложке в соответствии с этими расстояниями. Толщина С ограничителей высоты 11 должна быть примерно на 2 мкм меньше суммарной высоты игл D и клеток Е, выступающей над поверхностью подложки 4. При этом будет осуществляться гарантированный прокол клеточных мембран примерно на глубину 1.5-2 мкм с учетом деформации клеток. Следует заметить, что глубину прокола для каждого типа клеток можно подбирать индивидуально, исходя из размера пор, которые должны составлять единицы микрон. Использование выступов 11 - это один из вариантов регулировки глубины проколов в клетках 8. В других вариантах можно использовать точные, например интерферометрические, датчики линейного перемещения кремниевого модуля 10. После прокола мембран шипы 9 извлекаются из клеток 8, а целевые молекулы через поры проникают внутрь клеток 8.In the first embodiment, the array of needles is made in the form of an array of microchips 9 (Fig. 2), made, for example, on a silicon module 10. This module is mounted on a holder (not shown) and, using, for example, height limiters, puncture the working cells 8 ( for example, in manual mode). As height limiters, you can use the protrusions 11, located on the periphery of the culture substrate 4, or protrusions located on the silicon module outside the zone of the array of microchips (not shown). Having the same height C, the protrusions 11 provide parallelism between the silicon module 10 and the substrate 4. The protrusions on the culture substrate 4 and the silicon module 10 can be formed by photolithography methods. In order to exclude the effect of cells squeezed by protrusions on the puncture depth with a total protrusion area of about 2 × 2 mm, the force with which the silicon module is pressed against the substrate should be about 20 G. Standard silicon modules [8] of size 5 can be used as an array of microchips [8] × 5 mm, where the microchips occupy an area of 2 × 2 mm. Specially made modules with microchips can also be used. The height D of the microchips can be 2-10 microns with angles at the apex of 8-45 degrees, and the distance between them can be, for example, 20-400 microns depending on the distance between the working cells. It should be noted that if there are arrays of needles with certain distances, then the working cells must be placed on the culture substrate in accordance with these distances. The thickness C of the height limiters 11 should be approximately 2 μm less than the total height of the needles D and cells E protruding above the surface of the substrate 4. This will ensure a puncture of the cell membranes to a depth of about 1.5-2 μm, taking into account the deformation of the cells. It should be noted that the depth of puncture for each type of cell can be selected individually, based on the size of the pores, which should be units of microns. The use of protrusions 11 is one of the options for adjusting the depth of punctures in cells 8. In other embodiments, you can use accurate, for example, interferometric, linear sensors of silicon module 10. After piercing the membranes, the spikes 9 are removed from cells 8, and the target molecules penetrate into the cells through the pores 8.

Во втором варианте прокол рабочих клеток осуществляют массивом микропипеток, а введение целевых молекул производят подачей их в растворе из резервуара через микропипетки. Микропипетки могут быть изготовлены по технологии, подробно описанной в [9, 10, 11]. В этом случае также должны использоваться ограничители высоты - выступы. Количество раствора, проникающего внутрь каждой рабочей клетки, может быть в пределах 2-10% от ее объема. Зная количество рабочих клеток и микропипеток можно рассчитать суммарный объем раствора с целевыми молекулами, который необходимо ввести в рабочие клетки. Это может быть решено путем введения в систему подачи раствора поршня с диаметром малого размера, менее 1×1 мм. Величину перемещения поршня легко перевести в объем раствора, введенного в массив клеток. Подробно технологию введения раствора с целевыми молекулами в клетки см. в [12].In the second embodiment, the puncture of the working cells is carried out by an array of micropipettes, and the target molecules are introduced by feeding them in solution from the reservoir through micropipettes. Micropipettes can be made using the technology described in detail in [9, 10, 11]. In this case, height limiters - protrusions should also be used. The amount of solution penetrating into each working cell can be in the range of 2-10% of its volume. Knowing the number of working cells and micropipettes, you can calculate the total volume of the solution with the target molecules, which must be introduced into the working cells. This can be solved by introducing a piston solution with a small diameter of less than 1 × 1 mm into the feed system. The amount of movement of the piston is easily translated into the volume of the solution introduced into the cell array. The technology of introducing a solution with target molecules into cells is described in detail in [12].

Процесс прокола клеток может сопровождаться подачей ультразвука в зону прокола. Это может быть осуществлено с использованием ультразвукового устройства [13].The process of puncture of the cells may be accompanied by the flow of ultrasound into the puncture zone. This can be done using an ultrasonic device [13].

Примерно после каждых десяти проколов модуль с иглами целесообразно очищать и стерилизовать. Очистка необходима для удаления остатков клеточного детриса, который может препятствовать прокалыванию клеточных мембран и попадать внутрь клеток. А стерилизация необходима для предотвращения инфицирования питательной среды. Следует заметить, что оптимальное число проколов до стерилизации в каждом конкретном случае определяется эмпирически. Очистку игл можно проводить в проточной дистиллированной воде в течение 5-ти минут с последующей сушкой при комнатной температуре. После этого можно провести стерилизацию в автоклаве - 45 минут при температуре 120°С и давлении 1.2 атм либо в сухожаровом шкафу около 2-х часов при температуре 140-160°С.After about every ten punctures, the needle module should be cleaned and sterilized. Purification is necessary to remove cell debris residues, which can prevent cell membranes from being punctured and enter cells. And sterilization is necessary to prevent infection of the nutrient medium. It should be noted that the optimal number of punctures before sterilization in each case is determined empirically. The needles can be cleaned in running distilled water for 5 minutes, followed by drying at room temperature. After that, it is possible to sterilize in an autoclave - 45 minutes at a temperature of 120 ° C and a pressure of 1.2 atm, or in a dry heat oven for about 2 hours at a temperature of 140-160 ° C.

Возможны варианты, в которых в качестве массива рабочих клеток используют однокоординатную линейку рабочих клеток, а в качестве массива игл используют однокоординатную линейку игл или в качестве массива рабочих клеток используют двухкоординатную матрицу рабочих клеток, а в качестве массива игл используют двухкоординатную матрицу игл. Однокоординатная линейка рабочих клеток может быть сформирована в одной бороздке или в лунках, расположенных по одной линии.There are options in which a single-coordinate ruler of working cells is used as an array of working cells, and a single-coordinate ruler of needles is used as an array of needles, or a two-coordinate matrix of working cells is used as an array of working cells, and a two-coordinate needle matrix is used as an array of needles. A single-coordinate ruler of working cells can be formed in one groove or in holes located in one line.

В том случае, если количество игл 9 (Фиг. 2) равняется количеству рабочих клеток 8, упорядоченно закрепленных в бороздках или лунках 5 посредством связывающего слоя 6 и антител 7, то можно ориентированно In that case, if the number of needles 9 (Fig. 2) is equal to the number of working cells 8, orderly fixed in the grooves or holes 5 by means of a binding layer 6 and antibodies 7, then it can be oriented

каждой иглой прокалывать каждую клетку. При этом площадь массива игл может равняться площади массива рабочих клеток. Для этого необходимо сориентировать кремниевый модуль 10 относительно ориентиров на культуральной подложке 4. Это может быть осуществлено, например, с помощью дополнительных бороздок или лунок 12 (реперных знаков), расположенных на расстоянии, равном длине стороны квадратного кремниевого модуля 10 (например, четыре бороздки вдоль каждой стороны модуля 10). Реперные знаки 12 могут быть одного размера с основными, если размеры рабочих клеток 8 составляют величину 100-200 мкм. Если бороздки или лунки 5 для рабочих клеток 8 имеют размеры порядка 10 мкм, то такие же бороздки или лунки в качестве реперных использовать затруднительно и реперные знаки 12 необходимо делать в том же процессе фотолитографии, что и основные, но большего размера. Наблюдая в оптический микроскоп симметричное расположение кремниевого модуля 10 с иглами 9, а более точно его краев 13 относительно реперных знаков 12, можно сориентировать модуль 10 по координатам X, Y относительно рабочих клеток 8. В этом случае модуль 10 с иглами 9 можно располагать на трехкоординатном (X, Y, Z) микроманипуляторе [14] (не показан).pierce each cell with each needle. The area of the array of needles may be equal to the area of the array of working cells. For this, it is necessary to orient the silicon module 10 relative to the landmarks on the culture substrate 4. This can be done, for example, by using additional grooves or holes 12 (reference marks) located at a distance equal to the length of the square silicon module 10 (for example, four grooves along each side of the module 10). Reference marks 12 can be of the same size as the main ones, if the sizes of the working cells 8 are 100-200 microns. If the grooves or holes 5 for working cells 8 have dimensions of the order of 10 μm, then it is difficult to use the same grooves or holes as reference marks and reference marks 12 must be done in the same photolithography process as the main ones, but larger. Observing in an optical microscope the symmetrical arrangement of the silicon module 10 with the needles 9, and more precisely its edges 13 relative to the reference marks 12, you can orient the module 10 in the X, Y coordinates relative to the working cells 8. In this case, the module 10 with the needles 9 can be located on the three-coordinate (X, Y, Z) micromanipulator [14] (not shown).

Существует вариант, в котором количество игл на модуле заведомо превышает количество рабочих клеток на подложке (при тех же площадях). В этом случае в каждой клетке можно формировать более одной поры.There is an option in which the number of needles on the module obviously exceeds the number of working cells on the substrate (for the same areas). In this case, more than one pore can be formed in each cell.

Также используется вариант, в котором количество игл на модуле меньше количества рабочих клеток на культуральной подложке при равном расстоянии между клетками и иглами. В этом случае прокол мембран может осуществляться пошагово последовательно на всем поле подложки с рабочими клетками. Модуль с иглами должен располагаться на микроманипуляторе (см., например, [14]), а совмещение будет происходить по реперным лункам, расположенным на всей площади с рабочими клетками.A variant is also used in which the number of needles on the module is less than the number of working cells on the culture substrate with an equal distance between the cells and needles. In this case, the puncture of the membranes can be carried out step by step sequentially throughout the entire field of the substrate with the working cells. The module with needles should be located on the micromanipulator (see, for example, [14]), and alignment will occur along the reference holes located over the entire area with the working cells.

После того как целевые молекулы введены в рабочие клетки, дальнейшие действия с ними могут происходить в той же чашке Петри без съема их с подложки, например, для экспрессии рекомбинантных белков, для производства белков человека в дрожжевых или растительных рабочих клетках.After the target molecules are introduced into the working cells, further actions with them can occur in the same Petri dish without removing them from the substrate, for example, for the expression of recombinant proteins, for the production of human proteins in yeast or plant working cells.

В другом варианте рабочие клетки с целевыми молекулами снимают с культуральной подложки. После этого рабочие клетки переносят в другую культуральную посуду для разращивания с целью получения белков, а также использования этих клеток в регенеративной и заместительной клеточной терапии.In another embodiment, the working cells with the target molecules are removed from the culture substrate. After that, the working cells are transferred to another culture dish for cultivation in order to obtain proteins, as well as the use of these cells in regenerative and replacement cell therapy.

Для определения эффективности указанного способа введения целевых молекул в клетки в качестве рабочих клеток была использована клеточная линия эпидермоидной карциномы гортани человека НЕР-2 (размер клеток 8-15 мкм), обладающая потенциалом спонтанного прилипания к пластику. To determine the effectiveness of this method of introducing target molecules into cells, the HEP-2 human epidermoid carcinoma cell line (cell size 8-15 μm) with the potential of spontaneous adherence to plastic was used as working cells.

Целью эксперимента было определить эффективность способа введения целевых молекул в клетки и влияние используемого способа, в частности процедуры прокола мембран клеток с помощью массива игл, на жизнеспособность (выживаемость) клеток. The aim of the experiment was to determine the effectiveness of the method of introducing target molecules into cells and the effect of the method used, in particular, the procedure for puncturing cell membranes using an array of needles, on the viability (survival) of cells.

Материалы и методы: в качестве культуральной подложки использовалось дно пластиковых чашек Петри диаметром 3 см (JET BIOFIL, Китай). Рабочие клетки НЕР-2 культивировали в полной питательной среде DMEM до формирования монослоя. Жизнеспособность рабочих клеток определяли методом исключения красителя эритрозина. В качестве целевой молекулы использовали плазмиду pCI-neo-GFP (зеленый флюоресцирующий белок) в растворе питательной среды, что позволяет оценивать эффективность способа введения целевых молекул в рабочие клетки на флуоресцентном микроскопе. Формирование пор в мембранах рабочих клеток осуществляли путем прокола клеточной мембраны с помощью массива игл в ручном режиме. Materials and methods:the bottom of the plastic Petri dishes with a diameter of 3 cm (JET BIOFIL, China) was used as a culture substrate. HEP-2 working cells were cultured in complete DMEM growth medium until a monolayer was formed. The viability of the working cells was determined by eliminating the erythrosine dye. As the target molecule, the plasmid pCI-neo-GFP (green fluorescent protein) in a nutrient medium solution was used, which makes it possible to evaluate the effectiveness of the method of introducing target molecules into working cells using a fluorescence microscope. The formation of pores in the membranes of the working cells was carried out by puncture of the cell membrane using an array of needles in manual mode.

Технические характеристики двухкоординатной матрицы массива игл: размер матрицы - 8000×8000 мкм; расстояние между иглами в массиве - 20 мкм (т.е. в данном эксперименте количество игл в массиве меньше количества рабочих клеток, расположенных на культуральной подложке); высота игл - 3,0 мкм. Для обеспечения параллельного подвода матрицы с массивом игл к подложке, сохранности клеток и контроля глубины проникновения иглы в клетку сформированы ограничители высоты, расположенные по периферии матрицы массива игл, толщиной 5 мкм. Ограничители высоты позволяют осуществлять прокол клеточных мембран на глубину 1,5-2,0 мкм с учетом деформации клеток.Technical characteristics of the two-coordinate matrix of the needle array: matrix size - 8000 × 8000 microns; the distance between the needles in the array is 20 μm (i.e., in this experiment, the number of needles in the array is less than the number of working cells located on the culture substrate); the height of the needles is 3.0 μm. To ensure parallel supply of a matrix with an array of needles to the substrate, preservation of the cells, and control of the depth of penetration of the needle into the cell, height limiters are formed located on the periphery of the matrix of needles array with a thickness of 5 μm. Height limiters allow puncture of cell membranes to a depth of 1.5-2.0 μm, taking into account cell deformation.

В качестве контроля предложенного способа введения целевых молекул в рабочие клетки для оценки жизнеспособности рабочих клеток и эффективности способа использовали наиболее часто используемый на сегодня способ химического переноса целевых молекул в рабочие клетки с помощью стандартного набора растворов CytofecteneTM Transfection Reagent Kit (BIO-RAD, США) согласно инструкции производителя. As a control of the proposed method for introducing target molecules into working cells to assess the viability of working cells and the effectiveness of the method, the most commonly used method of chemical transfer of target molecules to working cells using the standard solution set CytofecteneTM Transfection Reagent Kit (BIO-RAD, USA) according to manufacturer's instructions.

Описание эксперимента: После формирования монослоя массивом рабочих клеток НЕР-2 на культуральной подложке (пластике чашек Петри) в питательную среду добавляли целевые молекулы (плазмида pCI-neo-GFP в количестве 10 мкг на чашку). Далее осуществляли прокол мембран рабочих клеток с помощью матрицы с массивом игл в ручном режиме. Предварительно для предотвращения инфицирования питательной среды с рабочими клетками матрицы с массивами игл стерилизовали в сухожаровом шкафу в течение 2 часов при температуре 160°С. Experiment description: After the monolayer was formed by an array of HEP-2 working cells on a culture substrate (plastic of Petri dishes), target molecules (plasmid pCI-neo-GFP in the amount of 10 μg per cup) were added to the nutrient medium. Next, the membranes of the working cells were punctured using a matrix with an array of needles in manual mode. Previously, in order to prevent infection of the nutrient medium with working cells, the matrices with arrays of needles were sterilized in a dry heat oven for 2 hours at a temperature of 160 ° C.

После осуществления проколов рабочие клетки оставляли на культуральной подложке в питательной среде еще в течение 1,5 часов для проникновения целевых молекул из раствора в рабочие клетки через поры, созданные с помощью массива игл. Оценку эффективности способа введения целевых молекул в рабочие клетки осуществляли через 24 часа по включению в рабочие клетки целевых молекул зеленого флуоресцирующего белка pCI-neo-GFP с помощью флуоресцентного микроскопа Axioskop 40 (С. Zeiss). After making the punctures, the working cells were left on the culture substrate in a nutrient medium for another 1.5 hours for the penetration of target molecules from the solution into the working cells through the pores created using an array of needles. The effectiveness of the method of introducing target molecules into the working cells was evaluated through 24 hours to incorporate the target molecules of the green fluorescent protein pCI-neo-GFP into the working cells using an Axioskop 40 fluorescence microscope (C. Zeiss).

Результаты: Жизнеспособность рабочих клеток НЕР-2 в эксперименте по предложенному способу введения целевых молекул в клетки составила в среднем 94-100%, в способе переноса целевых молекул в клетки химическим способом с использованием CytofecteneTM Transfection Reagent Kit в среднем жизнеспособность рабочих клеток составила 56-71%. Эффективность способа введения целевых молекул в рабочие клетки НЕР-2 в эксперименте по предложенному способу, оцененная по включению рабочими клетками целевых молекул pCI-neo-GFP, составила в среднем величину 82-91%, при этом в способе переноса целевых молекул в клетки с использованием набора растворов CytofecteneTM Transfection Reagent Kit эффективность аналогичного показателя была значительно ниже и была определена на уровне 28% от общего числа клеток. Results: Working cell viability HEP-2 in the experiment on the proposed method for introducing target molecules into cells was on average 94-100%, in the method for transferring target molecules to cells chemically using CytofecteneTM Transfection Reagent Kit, the average viability of working cells was 56-71%. The efficiency of the method of introducing target molecules into HEP-2 working cells in an experiment according to the proposed method, estimated by the inclusion of pCI-neo-GFP target molecules by working cells, averaged 82-91%, while in the method of transferring target molecules to cells using the CytofecteneTM Transfection Reagent Kit solution kit, the effectiveness of a similar indicator was significantly lower and was determined at 28% of the total number of cells.

Отличительные признаки, заключающиеся в том, что на культуральной подложке закрепляют массив рабочих клеток, а целевые молекулы попадают в рабочие клетки через поры, созданные в клеточных мембранах с помощью массива игл, увеличивает производительность способа. Когда используется массив игл, нет необходимости проводить совмещение каждой иглы с каждой клеткой и производительность способа увеличивается также и по этой причине. При этом процесс упрощается за счет минимизации ручного труда при совмещении игл с клетками и повышается его надежность за счет уменьшения вероятности ошибок совмещения. Кроме этого индивидуальное совмещение иглы с клеткой возможно только при использовании клеток, имеющих размеры более 10 мкм. В предложенном решении размер клеток в сторону уменьшения может быть практически любым. Таким образом, предложенный способ имеет расширенные функциональные возможности по сравнению с известными.Distinctive features, namely, that an array of working cells is fixed on the culture substrate, and the target molecules enter the working cells through the pores created in the cell membranes using an array of needles, which increases the productivity of the method. When an array of needles is used, there is no need to combine each needle with each cell and the productivity of the method also increases for this reason. Moreover, the process is simplified by minimizing manual labor when combining needles with cells and increasing its reliability by reducing the likelihood of combination errors. In addition, the individual alignment of the needle with the cell is only possible when using cells having sizes greater than 10 microns. In the proposed solution, the cell size in the direction of reduction can be almost any. Thus, the proposed method has enhanced functionality in comparison with the known.

Отличительные признаки, заключающиеся в том, что на культуральной подложке формируют монослой прилипающих рабочих клеток, или культуральную подложку модифицируют антителами, на которые закрепляют рабочие клетки, или на культуральную подложку наносят фрагменты связывающего слоя для антител, на которые сначала закрепляют антитела, а потом рабочие клетки, а также что используют бороздки и лунки, в которых закрепляют рабочие клетки, а также что используют магнитное поля для закрепления рабочих клеток, повышают надежность закрепления рабочих клеток и соответственно производительность способа.Distinctive features are that a monolayer of adherent working cells is formed on the culture substrate, or the culture substrate is modified with antibodies to which the working cells are fixed, or fragments of the antibody binding layer are applied to the culture substrate, to which antibodies are first fixed, and then the working cells and also that they use grooves and dimples in which the working cells are fixed, and also that they use a magnetic field to fix the working cells, increase the reliability of fixing the working cells cells and their method of performance respectively.

Использование микрошипов и микропипеток расширяет функциональные возможности способа и его производительность за счет выбора для каждого типа клеток своего режима.The use of microchips and micropipettes expands the functionality of the method and its productivity by choosing its own regime for each type of cell.

Использование ограничителей высоты повышает вероятность гарантированного прокола каждой клетки при их сохранности и соответственно производительность способа в целом.The use of height limiters increases the likelihood of a guaranteed puncture of each cell when they are intact and, accordingly, the productivity of the method as a whole.

Использование ультразвука при проколах мембран уменьшает деформацию рабочих клеток при проколах, их сохранность и производительность способа.The use of ultrasound during puncture of the membranes reduces the deformation of the working cells during punctures, their safety and productivity of the method.

Использование очистки и стерилизации игл повышает производительность способа за счет большего числа жизнеспособных рабочих клеток, в которые внедрены целевые молекулы.The use of cleaning and sterilization of needles increases the productivity of the method due to a larger number of viable working cells into which target molecules are embedded.

Различные варианты использования соотношений количества игл и рабочих клеток также направлены на увеличение производительности способа.Various options for using the ratio of the number of needles and working cells are also aimed at increasing the productivity of the method.

ЛитератураLiterature

1. Патент RU 2303068. 20.07.2007.1. Patent RU 2303068. 07.20.2007.

2. Заявка RU 2007102568. 27.07.2008.2. Application RU 2007102568. 07.27.2008.

3. Markus Montag. Preimplantation genetic diagnosis: Polar body biopsy. Note 140. March 2007.3. Markus Montag. Preimplantation genetic diagnosis: Polar body biopsy. Note 140. March 2007.

4. Мазель Е.З. Планарная технология кремниевых приборов. М.: Энергия. 1974. 384 с.4. Mazel E.Z. Planar technology of silicon devices. M .: Energy. 1974.384 s.

5. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. М.: Советское радио. 1980. 423 с.5. Stepanenko I.P. Fundamentals of Microelectronics. M .: Soviet radio. 1980.423 s.

6. Патент RU 2267787. 20.01.2005.6. Patent RU 2267787. 01.20.2005.

7. www.blek-medical.ru (Биочипы - настоящее и будущее).7. www.blek-medical.ru (Biochips - present and future).

8. Заявка US2006027525. 09.02.2006.8. Application US2006027525. 02/09/2006.

9. Заявка KR20070059916. 12.06.2007.9. Application KR20070059916. 06/12/2007.

10. www.nascatec.com10. www.nascatec.com

11. www.ntmdt.ru 11. www.ntmdt.ru

12. Herald Andrulat and Sonja Voss. Intracytoplasmic Sperm Injection (ICSI). - Procedure and Equipment. Note 009. June 2006.12. Herald Andrulat and Sonja Voss. Intracytoplasmic Sperm Injection (ICSI). - Procedure and Equipment. Note 009. June 2006.

13. www.elpapiezo. ru13. www.elpapiezo . ru

14. www.dinamotimal.ru14. www.dinamotimal.ru

Claims (20)

1. Способ введения целевых молекул в клетки, включающий закрепление на культуральной подложке в питательной среде, по меньшей мере, одной рабочей клетки, а также введение целевых молекул, по меньшей мере, в одну рабочую клетку путем прокола клеточной мембраны, по меньшей мере, одной иглой, отличающийся тем, что на культуральной подложке закрепляют массив рабочих клеток, а целевые молекулы попадают в рабочие клетки через поры, созданные в клеточных мембранах с помощью массива игл.1. The method of introducing target molecules into cells, including attaching to a culture substrate in a nutrient medium, at least one working cell, as well as introducing target molecules into at least one working cell by puncture of the cell membrane of at least one a needle, characterized in that an array of working cells is fixed on the culture substrate, and the target molecules enter the working cells through the pores created in the cell membranes using an array of needles. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве культуральной подложки используют культуральный пластик.2. The method according to claim 1, characterized in that the cultural plastic is used as the culture substrate. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что культуральная подложка может быть изготовлена из оптически обработанного стекла.3. The method according to claim 1, characterized in that the culture substrate can be made of optically processed glass. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что культуральная подложка может быть изготовлена из кремния.4. The method according to claim 1, characterized in that the culture substrate can be made of silicon. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на культуральную подложку наносят фрагменты связывающего слоя, формирующего ковалентные связи для антител, на которые сначала закрепляют специфические для определенного типа клеток антитела, а потом рабочие клетки.5. The method according to claim 1, characterized in that fragments of a binding layer forming covalent bonds for antibodies are applied onto the culture substrate, onto which antibodies specific for a particular type of cells are first fixed, and then working cells. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на культуральной подложке формируют бороздки, в которые закрепляют рабочие клетки, при этом ширина бороздок соответствует размерам клеток, глубина бороздок не менее 40% размеров клеток, а расстояние между бороздками порядка размера клеток.6. The method according to claim 1, characterized in that grooves are formed on the culture substrate into which the working cells are fixed, while the width of the grooves corresponds to the size of the cells, the depth of the grooves is not less than 40% of the cell size, and the distance between the grooves is of the order of the cell size. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что на культуральной подложке формируют лунки, в которые закрепляют рабочие клетки, при этом размеры лунок соответствуют размерам клеток, а глубина лунок не менее 40% размеров клеток.7. The method according to claim 1, characterized in that the wells are formed on the culture substrate into which the working cells are fixed, while the sizes of the holes correspond to the sizes of the cells, and the depth of the holes is not less than 40% of the sizes of the cells. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что на культуральной подложке закрепляют рабочие клетки с использованием внешнего магнитного поля и посредством частиц ферромагнетика, захваченных рабочими клетками.8. The method according to claim 1, characterized in that the working cells are fixed to the culture substrate using an external magnetic field and by means of particles of a ferromagnet captured by the working cells. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что на культуральной подложке закрепляют рабочие клетки с помощью антител, закрепленных на ней с использованием внешнего магнитного поля и ферромагнитных частиц, вступивших с антителами в ковалентную связь.9. The method according to claim 1, characterized in that the working cells are fixed on the culture substrate using antibodies attached to it using an external magnetic field and ferromagnetic particles that have entered into a covalent bond with the antibodies. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве массива игл используют массив микрошипов.10. The method according to claim 1, characterized in that as an array of needles using an array of microchips. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве массива игл используют массив микропипеток.11. The method according to claim 1, characterized in that as an array of needles using an array of micropipettes. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубину проникновения игл в клетки осуществляют с помощью ограничителей высоты.12. The method according to claim 1, characterized in that the depth of penetration of the needles into the cells is carried out using height limiters. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокол клеток осуществляют при воздействии ультразвука.13. The method according to claim 1, characterized in that the puncture of the cells is carried out under the influence of ultrasound. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что попадание целевых молекул в рабочие клетки осуществляется из раствора с целевыми молекулами, находящегося в микропипетках, и это происходит во время нахождения их в рабочих клетках.14. The method according to claim 1, characterized in that the target molecules get into the working cells from a solution with the target molecules located in micropipettes, and this happens while they are in the working cells. 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что массив игл периодически очищают и стерилизуют.15. The method according to claim 1, characterized in that the array of needles is periodically cleaned and sterilized. 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве массива рабочих клеток используют двухкоординатную матрицу рабочих клеток, а в качестве массива игл используют двухкоординатную матрицу игл.16. The method according to claim 1, characterized in that a two-coordinate matrix of working cells is used as an array of working cells, and a two-coordinate matrix of needles is used as an array of needles. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество игл соответствует количеству рабочих клеток на культуральной подложке, при этом площадь массива игл равна площади массива рабочих клеток.17. The method according to claim 1, characterized in that the number of needles corresponds to the number of working cells on the culture substrate, while the area of the array of needles is equal to the area of the array of working cells. 18. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество игл больше количества рабочих клеток на культуральной подложке, при этом площадь массива игл равна площади массива рабочих клеток.18. The method according to claim 1, characterized in that the number of needles is greater than the number of working cells on the culture substrate, while the area of the array of needles is equal to the area of the array of working cells. 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что в каждой рабочей клетке делают больше одного прокола.19. The method according to p. 18, characterized in that in each working cell do more than one puncture. 20. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество игл меньше количества рабочих клеток, расположенных на культуральной подложке. 20. The method according to claim 1, characterized in that the number of needles is less than the number of working cells located on the culture substrate.
RU2010120268/10A 2010-05-21 2010-05-21 Method of incorporating target molecules into cells RU2560567C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010120268/10A RU2560567C2 (en) 2010-05-21 2010-05-21 Method of incorporating target molecules into cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010120268/10A RU2560567C2 (en) 2010-05-21 2010-05-21 Method of incorporating target molecules into cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010120268A RU2010120268A (en) 2011-11-27
RU2560567C2 true RU2560567C2 (en) 2015-08-20

Family

ID=45317614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010120268/10A RU2560567C2 (en) 2010-05-21 2010-05-21 Method of incorporating target molecules into cells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560567C2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5457041A (en) * 1994-03-25 1995-10-10 Science Applications International Corporation Needle array and method of introducing biological substances into living cells using the needle array

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5457041A (en) * 1994-03-25 1995-10-10 Science Applications International Corporation Needle array and method of introducing biological substances into living cells using the needle array

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAMAMOTO F., FURUSAWA M., FURUSAWA I., OBINATA M., The "pricking" method , A New Eflcient Technique for Mechanically Introducing Foreign DNA into the Nuclei of Culture Cells // Experimental Cell Research, 142, 1982, стр.79-84. НИКИТИН В.А., Физические методы введения веществ в клетку \ Микроинъекция (введение веществ и органелл в клетку), Пущино, 2002, Глава 2: 2.2, 2.3, 2.8, Глава 3: 3.2. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010120268A (en) 2011-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103710263B (en) cell culture device
JP3035608B2 (en) Microcapillary array, method for manufacturing the same, and substance injection device
WO2010101225A1 (en) Cell evaluation system using cell sheet and method for using same
CN110029059B (en) Cell co-culture system based on nanofiber membrane
WO2019138956A1 (en) Cell culturing method and device
CN104974935A (en) device with annular micro-channel chip for cell culture
WO2012118099A1 (en) Cytokine-producing cell sheet and method for using same
CN101870949B (en) Electroporated chip and porous plate device base on electroporated chip
KR101341572B1 (en) 3-dimensional cell culture instrument using hollow tube and 3-dimensional cell culture method using the same
US20150032223A1 (en) Cell sheet transplantation device and method for using the same
JP6532783B2 (en) Cell culture vessel having observation window, cell culture apparatus, and observation method from the side of cultured cells
JP6468714B2 (en) Cultivation container and method for producing a plurality of laminated cell sheets using the same
WO2019069931A1 (en) Cell culture container, method for acquiring cells, and method for culturing cells
CN102703318A (en) Multi-chamber co-culture device
JP2007319074A (en) Novel scaffolds containing nanofibers and their applications
RU2560567C2 (en) Method of incorporating target molecules into cells
CN111774110A (en) A bioanalytical chip capable of capturing and immobilizing cells
US20090023194A1 (en) Device and method for the cultivation and generation of biological material in a nutrient mist
CN210176871U (en) Electroporation chips and electroporation systems
JP7016150B2 (en) Method for producing cell adhesion substrate
CN112300938A (en) Biological culture chip and preparation and application thereof
CN102719385B (en) New application of cell culture device Opticell
CN108165475B (en) A high-throughput single cell capture and array chip and method
CN106635796A (en) Apparatus for cell fixation culture, and fixation culture method
CN216303865U (en) Biological culture chip and template for preparing same

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20140901

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20141029

HC9A Changing information about author(s)
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180522