基于阻抗的微流控器件中单细胞裂解的动态监测

展示了一种能够捕获并感测单个电池电性动态变化的微流控器件。该设备应用于小鼠胚胎干细胞（mESCs）膜裂解过程中的阻抗测量实时记录，过程中细胞电性质的变化会被定量追踪。观察到细胞膜裂解后阻抗幅度显著下降。在这个过程的过程中，相谱也会发生显著的转变。通过将实验数据拟合到物理模型，可以提取单元的电气参数，并在过程中量化参数变化。在细胞裂解实验中，细胞膜的等效导电率因裂解过程中膜孔隙形成而显著增加。膜的比电容也有所增加。另一方面，细胞质...

利用收缩微通道进行单电池电穿孔及实时阻抗评估

电穿孔系统可以作为异物在细胞内输送的工具。然而，目前该技术受限于单电池施加的不准确电场以及缺乏实时电穿孔度量子系统。本研究中，我们报道了一种用于精确快速单细胞电穿孔和收缩微通道内同时阻抗监测的微流控系统。当单个细胞（A549）持续通过收缩微通道时，局部高电场作用于细胞膜，从而实现高效（高达96.6%）的电穿孔。在单个细胞进入收缩通道时，观察到阻抗突然下降，并被证明与电穿孔的发生相关。此外，当细胞在收缩通道中运动时，稳定阻抗显示出量...

治疗性细胞工程中微流控电穿孔的关键综述

微流控电穿孔（MFEP）正逐渐成为一种可扩展、非病毒性治疗细胞工程模式。本综述综合了MFEP的最新进展，概述了MFEP的主要优势，包括高通量连续处理、单细胞操作与监测、电解缓解，以及实现快速多参数筛选和最小化细胞制造复杂度的自动化。随后，我们调查了MFEP中使用的波形、脉冲和缓冲。在此过程中，我们凸显了参数的多样性，并揭示了结果报告的不一致，呼吁对电场剂量、产率和效率进行标准化报告。我们还指出，鉴于大宗电穿孔相较于其他转染方法的...

利用微电极阵列芯片实现单细胞个性化电穿孔，实现实时阻抗监测

能够在保持良好细胞存活率的同时，精确地将分子送入单细胞，这对治疗、诊断和药物递送等领域的应用至关重要，因为它是个性化医疗承诺的进步。本文报告了一种利用微电极阵列芯片实现单细胞个性化电穿孔方法，并可实时监测阻抗，以提高细胞穿孔效率和细胞存活率。芯片内含多个六极电极单元，排列成阵列，用于对单个电池进行原位电穿孔和实时阻抗监测。通过阻抗测量实时跟踪单细胞在电穿孔下的动态恢复过程，提供了详细的瞬态电池状态，有助于理解单个电池层面的整个恢复过...

声学传动快速培养基交换和连续流电转染原代人类T细胞，应用于自动化细胞治疗制造

基于改造T细胞表达嵌合抗原受体基因的自身细胞疗法在治疗血液癌症方面取得了高度成功。这些疗法的应用受限于其制造的复杂性和成本。将这些工艺从基于病毒的基因递送方法转变为非病毒方法（如电穿孔），有望大幅降低成本和制造时间，同时提高安全性和有效性。电穿孔的主要挑战是暴露于高强度电场对细胞健康的负面影响，以及大多数商业散装电孔器是为手动操作、低通量批量处理细胞设计的低精度仪器。通过使用专用电穿孔培养基可以减轻对细胞健康的负面影响，但这会增...

利用Cas9核糖核蛋白生成 敲入原级 人类T细胞

T细胞基因组工程在针对癌症、艾滋病、原发性免疫缺陷和自身免疫疾病的细胞疗法方面具有巨大潜力，但人类 T细胞的基因操作一直充满挑战。需要改进的工具，以高效“敲除”基因和“敲入”靶向基因组修饰，以调节T细胞功能并纠正疾病相关突变。CRISPR/Cas9技术正在促进多种细胞类型的基因组工程，但在人类T细胞中其效率有限，且尚未被证明可用于靶向核苷酸替代。本文报告了利用Cas9：单导RNA核糖核蛋白（Cas9 RNPs）在人类CD4（+）T细胞中...

细胞和动物电穿孔介导基因递送的细胞特异性靶向策略

利用电穿孔促进基因转移是一种极其强大且有用的方法，适用于体外和体内应用。其一大优势在于能诱导细胞膜的功能性不稳定和渗透，从而在电场内广泛向多个细胞和细胞类型转移。虽然这是优势，但在特定细胞基因 传递方面也可能成为限制。限制基因递送和表达到特定细胞类型的能力对许多类型的基因治疗至关重要，因为异位表达转基因可能导致有害的宿主炎症反应或正常细胞功能失调。目前，获得非病毒载体、分子探针、小分子和成像剂的细胞特异性靶向方法相对较少。我们开发了一种...

基于电穿孔的 医学技术：原理、应用与挑战

当对细胞和组织施加高幅度、短时长脉冲电场时，细胞膜和组织的通透性会增加。这种渗透率的增加目前被解释为细胞膜内水孔暂时出现，这一现象称为电穿孔。在过去四十年里，基础和实验性电穿孔研究的进展使基于电穿孔的技术得以应用于临床。在本综述中，我们介绍了电穿孔在医学中的理论和当前应用，随后讨论了电穿孔研究中的当前挑战以及这些应用更广泛传播的障碍。原标题：Electroporation-Based Technologies for Medicine:...

基于纳米孔的电穿孔技术使初级成纤维细胞能够高效、快速地通过RNA介导重编程 为人类iPSCs

诱导多能干细胞（iPSCs）通过克服胚胎干细胞带来的伦理和免疫挑战，彻底革新了再生医学，而非病毒性将成纤维细胞重编程为iPSC则常面临效率和复杂性上的挑战。我们提出了一种纳米孔电穿孔（NanoEP）系统，用于高效将编码六个重编程因子（OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC、LIN28A和NANOG）的环状RNA（circRNA）送入人类成纤维细胞。NanoEP采用工程化聚碳酸酯膜进行局部渗透，在低电压下实现90%的转染效率，提升...

利用超高速物理变形将mRNA微流控转染到人类原级淋巴细胞以及造血干细胞和祖细胞中

信使RNA（mRNA）递送为基因治疗提供了实现短暂治疗效果且无插入诱变风险的潜力。mRNA还可作为平台，用于递送基因编辑分子，实现蛋白质表达作为酶替代疗法的替代方案，以及在免疫细胞上表达嵌合抗原受体（CAR）以治疗癌症。我们设计了一种新型微流控装置，通过体积交换实现高效mRNA输送，实现对流转染（VECT）。在该装置中，细胞通过一条有脊状的通道流动，推动一系列超高速且强度高的变形，能够瞬时打开孔隙，并诱导mRNA通过对流运输进入细...

分泌松素2的CAR-T细胞在富含基因异种移植肿瘤的治疗效果增强

嵌合抗原受体（CAR）-T细胞疗法在治疗血液恶性肿瘤方面已显示出显著疗效。尽管该方法在实体肿瘤的临床治疗中展现出希望，但临床试验中的不良结果凸显了开发适合该肿瘤微环境的治疗方法的挑战，该微生物环境具有由成纤维细胞和细胞外基质蛋白（如胶原蛋白、透明质酸、蛋白质聚糖、层粘板蛋白和弹性蛋白）组成的致密基质。这些主要由成纤维细胞产生的成分形成屏障，阻碍CAR-T细胞浸润肿瘤，限制其疗效。从肿瘤血管迁移到间质的CAR-T细胞可能在到达肿瘤细胞之前...

CAR工程在实体肿瘤下一代免疫疗法中的革命

嵌合抗原受体（CAR）-T细胞在临床治疗方面具有巨大潜力。CAR-T疗法已被批准用于治疗血液恶性肿瘤。然而，由于抗原流失和突变、物理屏障以及免疫抑制性肿瘤微环境，其在实体肿瘤中的应用有限。为克服CAR-T的挑战，开发CAR-T以扩大其应用范围，投入了更多努力。多种受体被用于识别肿瘤相关抗原并缓解免疫抑制。新兴共刺激信号被用于CAR-T的激活。此外，其他免疫细胞如NK细胞和巨噬细胞也展现出传递CAR的潜力。因此，我们从三个方面汇总并总结了...