用于增强分子化合物向细胞递送的声流控装置的组装与操作

本方案描述了一种声流控系统的组装与操作方法，该系统可高效地将生物分子递送至多种研究及基于细胞的治疗应用中。该系统的主要优势在于，能够在保持细胞活性的同时，实现生物分子向细胞的快速递送。该技术是一种平台型技术，可用于多种细胞治疗应用中的细胞转化，例如癌症治疗。

首先，在杯子中加入54克PDMS基底和6克固化剂。用刮刀充分且彻底地搅拌至少一分钟，然后将装有PDMS溶液的杯子放入真空干燥器中约30分钟，直至残留的气泡完全去除。将涂有光刻胶且图案面朝上的硅片置于直径150毫米的培养皿中，随后将PDMS溶液倒入模具上。

如有需要，将培养皿放入干燥器中，并抽真空直至残留的气泡消失。将培养皿转移至实验室烘箱中，在60°C下烘烤两小时以固化PDMS。固化完成后，用剃刀刀片沿晶圆边缘切割，小心地将PDMS从培养皿中取出。

使用刀片或剃刀逐个切下每个装置，然后使用2.5毫米活检打孔器在入口和出口端口处打孔。将PDMS装置经氧气等离子体处理后，立即将其通道面向玻璃表面，放置于洁净的钠钙玻璃显微镜载片上。让装置在室温下过夜固化，完成键合。

将硅胶轻轻涂抹在直径为1厘米的压电换能器表面，厚度为1至2毫米，然后仔细将换能器与同心螺旋对齐，并轻柔地压在玻璃显微镜载玻片的底部。使用USB A转B线缆将微控制器连接至计算机。绿色电源LED指示灯应亮起。

使用计算机上的配套软件上传一个生成八兆赫信号的程序。将一根一英寸长的22号规格导线焊接到PZT换能器每根导线的末端。然后用它将PZT换能器的负极端导线连接到GND引脚。

将PZT换能器的正极端导线通过焊接的导线连接到输出引脚。截取三到六英寸长的Tygon PVC软塑料管，将管子插入进液口和出液口。在施加压力的同时可能需要旋转管子，直至其完全嵌入开口。

可选择在连接处涂抹胶水，以将PDMS和管路粘合在一起。也可选择将声流控装置和微控制器安装在3D打印的外壳中。根据制造商的说明组装微流控储液池。

截取一段3至6英寸长、内径为1/16英寸的Tygon PVC软塑料管，套在微流控储液池出口的内径为1/32英寸的管子上。可选择用石蜡膜包裹连接处，以防止泄漏。在微流控储液池一侧，用60毫升注射器吸入环境空气。

将注射泵的流速设置为每小时200毫升，以推动造影剂溶液以每小时50毫升的体积流量通过声流控装置，并将装置出口处的样品收集至50毫升离心管中。在20毫升闪烁瓶中配制磷脂溶液：加入25毫克DSPC、11.6毫克DSEPC、0.26毫克DSPG和0.88毫克聚氧乙烯40硬脂酸酯，再加入氯仿直至所有磷脂完全溶解。

在干燥器中蒸发氯仿48小时，形成干燥的脂质膜。用10毫升无菌PBS重新水化脂质膜，然后在40%振幅下超声处理脂质溶液3分钟，以形成阳离子胶束溶液。超声处理后，磷脂溶液可在2至6摄氏度下保存长达一个月。

制备超声造影剂时，将200微升阳离子胶束溶液加入600微升无菌PBS中，置于2毫升玻璃密封小瓶内。通过压紧瓶盖密封小瓶。使用1.5英寸20号针头向小瓶顶空充入十氟丁烷气体30秒。

将小瓶中的物质混合，形成充满全氟丁烷气体的超声造影剂。每1毫升细胞溶液中加入25微升超声造影剂溶液。随后立即通过声流控装置泵送造影剂与细胞的混合物。

本方案构建了一种可用于增强多种细胞系中细胞内分子递送的声流控系统。与未经处理的对照组相比，经声流控处理后，荧光化合物荧光素向原代人T细胞内的递送效果得到提升。处理后T细胞的荧光强度增加了五倍，表明荧光素的递送效率显著提高。

经声流控处理后，细胞活力略有下降，但仍保持在80%以上。与仅进行流体处理及未处理的对照组细胞相比，声流控处理显著增强了保护性化合物海藻糖向人A549肺癌细胞内的递送效率。将阳离子微泡添加至细胞溶液中至关重要。若溶液中缺乏阳离子微泡，生物分子的细胞内递送将受到限制。

该平台可实现多种生物分子的细胞内递送，从而改变细胞功能，用于研究或治疗目的。完成此操作后，可进行额外的细胞表征分析，以评估递送不同生物分子所产生的影响。