摘 要 細胞電融合芯片技術是最近十幾年來發(fā)展迅速的一種細胞融合方法，它可以廣泛用于遺傳學、動植物遠緣雜交育種、發(fā)育生物學、免疫學、醫(yī)藥、食品以及農業(yè)等領域的基礎研究和應用開發(fā)。由于其不僅具有可控性強、操作簡便、對細胞無毒害等優(yōu)點，還比傳統(tǒng)細胞電融合技術更安全、快捷、高效、便攜、集成度高，而且便于實驗觀察， 樣本消耗少，因此， 在國內外廣受關注。本文綜述了細胞電融合芯片技術的基本原理、實現(xiàn)方法、研究進展，并對其未來發(fā)展作了展望。

關鍵詞 細胞； 電融合； 芯片； 微電極； 微流控；綜述

1 引 言

細胞融合是20世紀初發(fā)展起來的一種細胞工程技術[1～5]，可以在一定的誘導因素作用下使兩個或多個同源或者異源細胞（原生質體）相互接觸，進而發(fā)生膜融合、胞質融合和核融合，從而形成雜種細胞。細胞融合所形成的新細胞（雜合細胞）得到了來自兩個父本細胞的遺傳物質，因而具有新的遺傳學或生物學特性。細胞融合逐漸成為細胞工程的一項核心技術，它不僅為核質相互關系[6]、基因調控[7]、遺傳互補[8]、腫瘤發(fā)生[9]、基因定位[10]、衰老控制[11]等領域的研究提供了有力手段，而且在遺傳學、動植物遠緣雜交育種、發(fā)育生物學、免疫學、醫(yī)藥、食品以及農業(yè)等領域具有廣泛應用價值。它已成為雜交育種[12]、藥物篩選[13]、單克隆抗體制備[14]、哺乳動物克隆[15]以及抗癌疫苗研發(fā)[16]等現(xiàn)代生物醫(yī)學研究中的一項關鍵技術。

細胞融合的誘導可以利用生物、化學和物理等因素。相應地，細胞融合方法也可以分為病毒融合法[17～21]、化學融合法[22～26]、電融合法[27～31]、激光融合法[32～36]等。其中，由于其具有可控性強、操作簡便、對細胞無毒害等優(yōu)點，細胞電融合方法的應用最為廣泛。但是，傳統(tǒng)電融合方法中，過高的工作電壓對實驗者以及實驗細胞都具有不安全因素，對系統(tǒng)的整體電氣安全性提出了很高要求。融合裝置體積和細胞樣品消耗大，融合效率和通量較低， 實驗觀察和分析不方便， 這些都限制了電融合方法的進一步推廣。

隨著微機電系統(tǒng)（Micro electro mechanical systems， MEMS）[3739]和微加工技術[40～42]的發(fā)展，20世紀末科學家提出了細胞電融合芯片技術，研制出集成有微通道和微電極等微結構的融合芯片[43～47]。由于融合電極間距大大縮小，芯片對工作電壓要求也大為降低，從而提高了實驗過程的安全性。同時，與細胞尺寸相當?shù)奈⒔Y構可以更精確地操作細胞，使細胞配對的準確率和融合率都有很大提高。而且，在芯片上可以集成細胞進樣、篩選等模塊，可以滿足安全、高效、多功能、便攜等要求。本文簡要介紹細胞電融合芯片的工作原理及研究進展，并對其未來發(fā)展進行展望。

2 細胞電融合芯片的工作原理

2.1 細胞電融合的電學及生物學基礎

細胞電融合包括3個連續(xù)的階段：待融合的細胞緊密接觸；細胞膜在電脈沖作用下穿孔；細胞間借助膜孔進行物質交換，進而融合成一個新的雜合細胞[27]。在含離子的電解質溶液中，細胞可視為非帶電球形顆粒，外加電場可以引起細胞膜兩邊的電解質離子極化形成電偶極子。細胞在介電電泳力的作用下運動，相互靠在一起形成細胞串珠[48]。在電場作用下，細胞膜兩邊的電解質離子極化形成膜電位差，其形成時間通常為幾微秒[49]。膜電壓對膜產生一定的壓力，受壓后， 膜變薄。當膜的厚度達到臨界厚度時，膜就會因不穩(wěn)定而形成穿孔，此時的電壓為臨界電壓[50]。如果穿孔區(qū)域位于兩細胞緊接的地方，穿孔處的膜會互相連接形成通道。如果穿孔電壓足夠大，通道就可以大到能使兩個細胞的細胞質交流。當細胞膜穿孔可逆時，細胞膜將在穿孔消失的過程中重建，兩個細胞的細胞膜連在一起，最終合并形成一個新的雜種細胞[28]。

2.2 細胞電融合芯片的基本形式、加工及工作過程

細胞電融合芯片一般由3層結構構成：最底層為基底，作為支撐結構；中間層為電極、微通道以及微孔、融合腔室、出口、入口等微結構，是進行細胞操作及電融合的主體；最上層為蓋片，用于封裝及樣品進出。芯片材料的選擇主要考慮以下因素：材料易于微加工；針對細胞融合過程的可視化和散熱要求，通常需要芯片的部分材料透明，而且熱性能較好；微電極材料的導電性能要好；由于實驗操作的是生物活細胞，要求材料的生物兼容性要好；此外，由于生化試劑的使用，對材料的化學惰性等也有相應要求。因此，芯片的基底及封裝材料一般選用硅[51]、SOI（Silicon on insulator）[52]、石英或者玻璃[53]、聚酰亞胺（Polyimide）[54]、聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane， PDMS）[55]等。這些材料都易于微加工、具有良好的化學惰性。其中，硅具有良好的熱穩(wěn)定性、光潔度和成熟的加工工藝，主要作為芯片的基底材料；玻璃有良好的抗化學腐蝕能力、光學性能、生物相容性，寬范圍的溫度適應能力和壓力承受能力，極低的熱膨脹性，高絕緣性能，表面改性容易，成本低，常用作芯片的基底、蓋片或封裝材料；聚酰亞胺耐高溫、具有高絕緣性和柔韌性，常用作為芯片的基底材料；PDMS具有優(yōu)良的耐熱性和耐寒性，表面張力小、優(yōu)良的光學特性和電絕緣性、易于加工、塑形，主要用作芯片蓋片及封裝材料。芯片微電極材料一般選用硅[56]、N＋多晶硅（N.＋polysilicon）[57]、碳纖維[44]、氧化銦錫（ITO）[58]、Au[59]、Pt[60]、Ag/AgCl[61]、Cr[62]、Al[55]、Cu[63]、Ti[53]等，既具有良好的導電性、穩(wěn)定性，又易于進行微加工處理。

微電極等微結構對加工有比較苛刻的要求，主要采用微電子或MEMS加工技術。在高精度加工方面，微電子加工工藝是較好的方法。根據(jù)芯片、電極材料的不同，選擇的工藝略有差異，主要采用氧化、擴散、濺射、蒸發(fā)、刻蝕、電鍍等工藝[43，51～54，56，57，60]。此外，軟光刻技術也被廣泛使用[46，55，58，59，61]。

雖然已有的細胞電融合芯片在具體設計上有所差異，但融合過程基本一致。首先將細胞輸送到芯片中的特定位置按一定的要求排列配對，細胞完成配對后再通過施加一定的電信號實現(xiàn)穿孔及融合[51]。

3 細胞電融合芯片研究進展

自從電學方法成功用于細胞電穿孔、電融合[64，65]經過近30年的發(fā)展完善，得到了廣泛應用。傳統(tǒng)細胞電融合裝置通常采用大型融合槽，容量大，可以容納1 mL以上的樣品液，同時，融合裝置的可操作性較強，也便于進行滅菌處理，進/出樣無需復雜的設備即可進行[27～30]。但是，盡管經過多年的不斷改進，該方法仍存在一些難以克服的缺陷。例如，融合電極多采用平板式電極或者尺寸在2～10 mm的大型電極，電極間距通常在1～5 mm。因此，為了達到細胞穿孔及融合所需的電脈沖強度，所需脈沖信號電壓常常高達10.2～10.3 V，給實驗操作者及實驗細胞都帶來了不安全因素。對系統(tǒng)的整體電氣安全性也提出了很高要求。同時，過高的工作電壓給細胞電融合信號發(fā)生裝置的研制帶來了很大難度，系統(tǒng)成本也因此大為提高。電極尺寸遠大于細胞，難以實現(xiàn)對細胞的準確、有效控制，因而在排隊過程中細胞間的配型準確率差，容易產生多核的融合子，其存活率和分化率都極低，將進一步影響細胞電融合效率。此外，傳統(tǒng)裝置中融合過程難以實時觀察，不利于融合過程的研究和融合條件的摸索優(yōu)化。而且，該裝置不利于細胞電融合技術向集成化、便攜式等方向發(fā)展。為了克服傳統(tǒng)方法的這些缺陷，提高細胞融合效率和自動化程度，從上個世紀末開始，細胞電融合技術的研究逐漸進入微觀層次，并隨著微流控技術和微加工技術的進步得到了快速發(fā)展。

3.1 基于單對或者少數(shù)幾對電極的細胞電融合芯片

最初的細胞電融合芯片設計著眼于傳統(tǒng)融合裝置，特別是融合電極的微型化。在1989年，Masuda等研制出一種微通道與微電極相結合的細胞電融合芯片[43]，他們在芯片上加工了一對微電極及配套微通道，微電極分別位于不同的微通道中，中間的通道壁上開有一個微孔。兩種細胞在微泵驅動下通過不同微通道流向微電極，在微孔位置利用交流（AC）信號實現(xiàn)精確配型，并利用脈沖信號實現(xiàn)細胞膜的電擊穿和電融合。1994年， Lee等在此基礎上改進了融合芯片[66]，增加了細胞分選部分，通過一對電極產生的電場控制細胞的偏轉，從而實現(xiàn)細胞的分選。這類芯片的研究驗證了在微芯片上操作并融合細胞的可行性，出于加工難度及成本考慮，所用微電極的數(shù)量都很少。相對于傳統(tǒng)細胞電融合裝置而言，這種設計大大降低了工作電壓，提高了實驗操作者以及細胞的安全性。同時，減少了細胞的用量，提高了電融合率。但是，由于電極數(shù)量少，無法同時操作多對細胞，融合效率很低。另外，微通道結構相當簡單，細胞懸液濃度也要求較低，流動速度不能太高，對細胞的控制很有限。

3.2 基于低密度微電極陣列的細胞電融合芯片

針對微電極數(shù)量過少所帶來的不足，同時，伴隨著微加工技術的發(fā)展，微電極陣列逐漸應用于細胞電融合芯片中。1995年，Lee等在其前期研究[66]基礎上，又在硅基底上蝕刻兩個腔，每個腔各連接一條微通道，通過微通道將細胞輸送到電極位置，這種設計有利于整合其它設備[67]。更重要的是，該芯片將一對電極改進為兩種（對稱式和交錯式）鋁電極陣列。利用微電極陣列可以同時開展多對細胞的排隊和融合。但是可能是由于鋁電極太薄（厚度僅為1 SymbolmA@ m），不能提供均一的電場。在這種芯片中細胞排隊得以進行，而細胞卻未發(fā)生融合。1996年，該小組又進一步改進了該技術[68]，使電極厚度大大增加，能夠提供均一的電場，并在芯片上實現(xiàn)了白菜細胞的電融合。

2004年，Tresset等利用硅、玻璃和PDMS分別作為電極、基底和蓋板材料，研制出一種用于細胞和脂質體電融合的微流控芯片[56]。芯片上采用的高深寬比硅電極陣列可在通道中提供均勻電場，在低電壓下實現(xiàn)細胞和脂質體融合。2007年，Ju等利用微流控技術和微電極陣列結合的細胞電融合芯片[69]，實現(xiàn)了日本美口菌和珊瑚菜細胞的排隊和融合，融合細胞經過培養(yǎng)后部分存活。

相對于采用少數(shù)幾對電極的細胞電融合芯片而言，低密度的微電極陣列能夠同時實現(xiàn)多細胞對的融合，提高了電融合效率。此外，一些微流控結構（如微泵、閥等）也開始集成到芯片中，可以更加方便、快捷地實現(xiàn)細胞的輸送、分離和分選等。同時，芯片所選用的材料也更加多樣化，充分利用了各種材料自身的特點，使得芯片的電極導電性能穩(wěn)定，更易于加工。但是，這類芯片所包含的微電極數(shù)量還不大（未達到10.2數(shù)量級），也難以實現(xiàn)高通量的細胞融合；還有，集成的微流控結構主要用于輸送、分離、分選細胞，未能實現(xiàn)更復雜的流體操作和對細胞的精準操控。 3.3 基于高密度微電極陣列的細胞電融合芯片

傳統(tǒng)電融合方法和低密度微電極陣列細胞電融合芯片的融合效率都不高，難以滿足雜交育種、疫苗制備等需要大量融合細胞的應用。因此，如何提高融合效率成為一個亟待解決的問題。在芯片上盡可能多地集成微電極，提高可以同時操作的細胞數(shù)量成為一種可行的選擇。2006年，Zhao等研制出一種基于高密度微電極陣列的細胞電融合芯片[70]。芯片內部集成了10.3數(shù)量以上的微電極。在該芯片上初步實現(xiàn)了細胞的介電電泳排隊和細胞融合。但是融合率不高。此后，研究者在此基礎上開展了大量研究[51，52，54，71～73]。2009年，胡寧等研制出基于SOI基底的高通量細胞電融合芯片[52]，通過刻蝕頂層低阻硅形成由梳狀電極構成的微電極陣列結構和流動通道。利用該芯片可以同時操作上千對細胞，融合率達30%左右。同年，他們又利用聚酰亞胺作為基底材料，在表面層壓的銅箔上制作了更大規(guī)模的微電極陣列，微電極數(shù)量可以達到10.6數(shù)量級[54]，其融合率和SOI芯片基本相當，但融合通量更高。在此基礎上，該研究組還在電極形狀、結構、分布及加工方法上做了大量改進[72，73]。

高密度微電極陣列芯片上的微電極對多達10.3～10.6數(shù)量級，可以同時操作的細胞越來越多，效率也越來越高；微電極間距更小，控制細胞所需電信號強度更小，操作的安全性和設備成本都有很大改善；細胞尺度的微電極可以更精確地操作細胞，使細胞按預定的要求配對；更多具有較高抗腐蝕性及生物相容性的芯片材料被采用。但是，這類芯片在多功能集成、細胞控制精度和制作成本上還需要進一步改進。

3.4 基于非微電極的微流控細胞電融合芯片

細胞電融合芯片研究的主要目的是提高電融合的自動化程度、控制精度、配對準確率及融合效率。為了實現(xiàn)這些目的，現(xiàn)有芯片的研究主要針對細胞配對和細胞融合兩個過程的微流控操作。其中，使用最多的微流控結構是前面所介紹的微電極及微電極陣列?；谖㈦姌O陣列的細胞電融合原理清晰、控制精度高、設計靈活，但是，高密度的微電極陣列制作成本高。而且，細胞配對主要靠微電極間微區(qū)域中的介電電泳力的變化來實現(xiàn)，對電場控制的要求很高。利用介電電泳力來準確捕獲或操作大量細胞很困難，細胞配對的準確率也很有限。因此，一些非微電極的微流控結構也逐漸被用于細胞電融合芯片中實現(xiàn)細胞的準確配對或者產生強脈沖來實現(xiàn)細胞的電穿孔和電融合。

3.4.1 利用微結構實現(xiàn)高場強脈沖的電融合芯片 與微電極上加載電壓直接產生高強度的電脈沖不同，利用絕緣材料來產生高強度電脈沖主要是依靠絕緣體間狹縫對電力線的聚集。而電脈沖是通過控制細胞在這一區(qū)域存在的時間或者絕緣體結構開放的時間來實現(xiàn)的。

2006年，Wang等研制了一款連續(xù)流的直流電壓細胞電融合芯片[74]。芯片上絕緣的微通道壁在部分區(qū)域向內突出，形成間距為20 SymbolmA@ m的狹窄結構。由于狹縫處電力線的聚集，電場強度遠高于通道中的其它位置。整個系統(tǒng)采用普通的直流電源提供電信號就可以在狹縫處產生足夠細胞穿孔融合的電場。細胞對在連續(xù)流經狹縫區(qū)域的過程中受到類似電脈沖的作用，脈沖強度由狹縫寬度和電信號強度調節(jié)，而脈沖寬度（脈沖信號持續(xù)的時間）則取決于細胞流經該狹縫所需要的時間。在該芯片上可以連續(xù)不斷進行細胞的電穿孔、融合，以及融合細胞的提取。其融合率高達44%，并且細胞融合可以連續(xù)不斷進行，效率極高。但是，待融合的細胞對需要用生化方法偶聯(lián)，操作復雜、成本高，細胞活性也會受到一定影響。而且，該方法的細胞配對基本靠隨機結合來實現(xiàn)，精度很差。

2007年，Wang等設計了一種PDMS彈性閥用于微流控細胞穿孔及融合[75]。PDMS彈性閥能夠實現(xiàn)快速關斷電流產生電壓脈沖序列，不僅可以用于微通道內懸浮細胞的電穿孔，還能用于貼在通道底部的細胞電穿孔。它解決了制造電極和高壓脈沖電源的難題。但是，這種芯片由多層結構組成，相對比較復雜；彈性閥的開關受氣壓控制原理的限制，在脈沖序列的調整上較困難，自動化程度也不高；而且，該裝置不能進行細胞配對操作。

3.4.2 利用微結構實現(xiàn)精確細胞配對的電融合芯片 細胞電融合芯片的另一個研究重點在于細胞的準確配對。它在細胞融合研究中具有舉足輕重的意義。特別是異源細胞融合，來自不同父本的細胞融合才可以產生需要的融合子。在傳統(tǒng)細胞融合方法中，配對基本是隨機進行的，準確配對的細胞對數(shù)量較低。而且，如果兩種細胞懸液密度差異較大，配對準確率就會更低。在微流控芯片中，微結構和微力場對單個細胞的操作更加精確，細胞的配對準確率也有了很大提高。如前所述，微電極產生的介電電泳力是目前細胞配對的一種重要方式，微電極可以同時產生細胞配對的介電電泳力和穿孔電脈沖，因而設計也較方便。但是，這種設計需要不同的電信號輸入，對信號發(fā)生器要求較高。同時，在微電極陣列中要準確操作每個電極附近的細胞也很困難。因此，很多研究者利用非微電極的微結構開展了細胞配對操作的探索。

2009年，Skelley等研制了一款基于微流控操作技術和微結構陣列的細胞電融合芯片[46]，通過PDMS倒模形成大規(guī)模的“融合小室”陣列結構。利用微流控方法控制細胞在微結構陣列間的運動，讓不同來源的細胞分批定位于每個“融合小室”結構中，實現(xiàn)異源細胞的精確配對。該方法的配對準確率超過90%。但是，芯片上細胞穿孔信號還是靠大電極來產生，具有與傳統(tǒng)方法類似的缺點。

同年，Gel等研制出基于微孔陣列的微流控細胞電融合芯片[76]。芯片以半月板結構為基礎，在兩條微通道之間的通道壁上形成直徑為2～10

SymbolmA@ m的微孔，通過調整制備所用聚合物的濃度來調整微孔孔徑，從而滿足不同直徑細胞的融合。在細胞配對過程中，利用介電電泳力使來自不同通道的不同來源細胞分別固定在微孔兩側，實現(xiàn)高度準確的配對。當細胞發(fā)生膜融合后，通過控制微孔兩側通道的壓力差，使得一側細胞的內容物轉移到另外一側細胞中，最終完成融合。融合細胞可以在芯片上培養(yǎng)觀察。該小組又改進了該芯片[55]，改變了進樣方式和電極，更有利于異源細胞融合。這種方法也實現(xiàn)了很高的配對精度。但是，所加工微孔的尺寸并不能精確控制，對可操作的細胞尺寸也有一定限制。同時，細胞在擠壓通過微孔時，由于二者在尺寸上的差異很大，所產生的應力和應變較大，對細胞的活性也會有較大影響。而且，細胞通過尺寸很小的微孔進行胞內物質交流，這種交流很可能并不徹底，細胞的核融合可能并不完全，培養(yǎng)分裂細胞也很可能并不是所希望得到的融合子的后代。

2010年，Clow等研制出一種含微坑的雙層微流控細胞電融合芯片[53]。在玻璃基底上沉積形成鈦薄層微電極，在電極上方的絕緣聚合物薄膜上加工不同大小的微孔。通過介電電泳吸引細胞到微孔中，不同直徑的細胞將處于不同直徑和不同深度的微孔位置，并在絕緣膜的同一側形成細胞對，其融合率可以達到較高水平。該芯片結合了微結構細胞配對和微電極細胞電融合的優(yōu)點，只是配對準確率還不是太高，加工也比較復雜。

利用非微電極的微結構來實現(xiàn)細胞配對可以大大提高配對準確率。而且，陣列化設計也可以同時操作大量細胞。但還有些方面需要進一步改進。例如，如何使這種結構與微電極結合，以利用低壓電融合的優(yōu)勢。另外，這些芯片通常都對細胞的粒徑有一定選擇，不具有通用性。4 結論及展望

自Zimmermann等建立細胞電融合方法以來，鑒于其較病毒誘導、化學誘導以及激光、超聲等其它物理因素誘導的融合方法優(yōu)勢突出，細胞電融合方法已經成為細胞融合研究領域的主要手段。隨著微流控與微加工技術的產生與不斷成熟，以及細胞電融合技術在融合可控制性、配型準確性、融合效率和自動化程度等方面的需求，細胞電融合與微芯片技術的結合，推動了細胞電融合研究向微觀層次發(fā)展，也帶動了細胞電融合裝置的芯片化、微型化和集成化。

但是，細胞電融合芯片技術在融合過程的可控性、配型準確性、融合效率、融合細胞存活率、融合細胞的篩選以及多功能的芯片集成等方面仍然存在一些亟待解決的問題。而且，現(xiàn)有芯片系統(tǒng)成本高昂，難于推廣應用。在未來，細胞電融合芯片系統(tǒng)的發(fā)展將主要著重于以下3個方面：（1）提高對細胞的控制精度，實現(xiàn)準確的細胞配對。其中，各種與細胞尺度接近的微結構所形成的陣列將是最有希望的選擇。（2）提高融合效率及產率。高密度微陣列或者連續(xù)流的方式將是有效的手段。（3）芯片上多功能的集成。為了實現(xiàn)融合過程的有效分析，需要在芯片上集成多種檢測分析方法，實時、準確地觀察和分析細胞融合的進程；為了排除細胞懸液中其它物質的影響或者實現(xiàn)實驗細胞的富集，需要集成前處理模塊；為了實現(xiàn)融合細胞的分析和再利用，需要集成細胞分離和培養(yǎng)等模塊；其它微流控模塊也可以集成到融合芯片中以實現(xiàn)多功能及自動化。此外，還有些方面需要進一步改進，如降低融合芯片及系統(tǒng)的成本以利于其推廣應用。

細胞電融合芯片的發(fā)展與生物及化學分析技術的研究息息相關。一方面，細胞電融合芯片的功能實現(xiàn)，需要微流控芯片設計與加工、流體與細胞的微操作、生物標記及分析等生物及化學分析技術作為基礎；另一方面，細胞電融合芯片的研究，也將推動分析技術，特別是微流控芯片上細胞的介電電泳操作、細胞的電穿孔及融合、細胞的標記及檢測、細胞的分選、細胞的培養(yǎng)等微流控細胞分析芯片相關技術的發(fā)展。相信在不遠的將來，隨著微全分析技術的快速發(fā)展，高度集成、高效率、多功能、經濟實用的細胞電融合芯片系統(tǒng)將有望實現(xiàn)廣泛應用，從而推動生物醫(yī)學、農學等相關領域的發(fā)展。

References

1 Cowan C A， Atienza J， Melton D A， Eggan K. Science， 2005， 309（5739）: 1369～1373

2 Silva J， Chambers I， Pollard S， Smith A. Nature， 2006， 441（7096）: 997～1001

3 Terada N， Hamazaki T， Oka M， Hoki M， Mastalerz D M， Nakano Y， Meyer E M， Morel L， Petersen B E， Scott E W. Nature， 2002， 416（6880）: 542～545

4 Wang X， Willenbring H， Akkari Y， Torimaru Y， Foster M， AlDhalimy M， Lagasse E， Finegold M， Olson S， Grompe M. Nature， 2003， 422（6934）: 897～901

5 AlvarezDolado M， Pardal R， GarciaVardugo J M， Fike J R， Lee H O， Pfeffer K， Lois C， Morrison S J， AlvarezBuylla A. Nature， 2003， 425（6961）: 968～973

6 Polunovsky V A， Ingbar D H， Peterson M， Bitterman P B. Am. J. Pathol.， 1996， 149（1）: 115～128

7 Robinson C， Kolb A F. Exp. Cell. Res.， 2009， 315（3）: 508～522

8 Goncalves M A F V， Swildens J， Holkers M， Narain A， van Nierop G P， van de Watering M J M， KnaanShanzer S， de Vries A A F. Mol. Ther.， 2008， 16（4）: 741～748

9 Kompf J， Staab H J， Heilbronner H， Anderer F A， Ritter H. Biochem. Bioph. Res. Com.， 1984， 124（3）: 933～938

10 Yerle M， Echard G， Robic A， Mairal A， DubutFontana C， Riquet J， Pinton P， Milan D， LahbibMansais Y， Cytogenet G J. Cell Genet.， 1996， 73（3）: 194～202

11 Bell D R， van Zant G. Oncogene， 2004， 23（43）: 7290～7296

12 Facciotti P R， Rici R E G， Maria D A， Bertolini M， Ambrosio C E， Miglino M A. Reprod. Biol. Endocrin.， 2009， 7: 25

13 Vogel S S， Beushausen S， Lester D S. Pharmaceut. Res.， 1995， 12（10）: 1417～1422

14 Reth M， Imanishikari T， Rajewsky K. Eur. J. Immunol.， 1979， 9（12）: 1004～1013

15 Liu J J， Li L L， Du S， Bai X Y， Zhang H D， Tang S， Zhao M T， Ma B H， Quan F S， Zhao X E， Zhang Y. Theriogenology， 2011， 76（6）: 1076～1083

16 Yamamoto M， Kamigaki T， Yamashita K， Hori Y， Hasegawa H， Kuroda D， Moriyama H， Nagata M， Ku Y， Kuroda Y. Oncol. Rep.， 2009， 22（2）: 337～343

17 Murayama F， Okada Y. Biken J.， 1965， 8（2）: 103～105

18 Plate A E， Smajlovic J， Jardetzky T S， Longnecker R. J. Virol.， 2009， 83（15）: 7678～7689

19 Chouljenko V N， Iyer A V， Chowdhury S， Chouljenko D V， Kousoulas K G. J. Virol.， 2009， 83（23）: 12301～12313

20 Atanasiu D， Saw W T， Cohen G H， Eisenberg R J. J. Virol.， 2010， 84（23）: 12292～12299

21 Gao P， Zheng J. Cancer Lett.， 2011， 303（1）: 1～8

22 Kao K N， Michaylu M R. Planta， 1974， 115（4）: 355～367

23 Norwood T H， Zeigler C J， Martin G M. Somat. Cell Genet.， 1976， 2（3）: 263～270

24 Hales A. Somat. Cell Genet.， 1977， 3（2）: 227～230

25 Szoka F， Magnusson K E， Wojcieszyn J， Hou Y， Derzko Z， Jacobson K. Proc. Natl. Acad. Sci. USA， 1981， 78（3）: 1685～1689

26 Islam M Q， Meirelles L D， Nardi N B， Magnusson P， Islam K. Stem Cells Dev.， 2006， 15（6）: 905～919

27 Zimmermann U， Scheurich P. Planta， 1981， 151（1）: 26～32

28 Trontelj K， Rebersek M， Kanduser M， Serbec V C， Sprohar M， Miklavcic D. Bioelectrochemistry， 2008， 74（1）: 124～129

29 Salomskaite D S， Cepurniene K， Satkauskas S， Venslauskas M， Mir L M. Anticancer Res.， 2009， 29（8）: 3125～3130

30 Usaj M， Trontelj K， Miklavcic D， Kanduser M. J. Membrane Biol.， 2010， 236（1）: 107～116

31 McCluskey J T， Hamid M， GuoParke H， McClenaghan N H， Gomis R， Flatt P R. J. Biol. Chem.， 2011， 286（25）: 21982～21992

32 Schierenberg E. Dev. Biol.， 1984， 101（1）: 240～245

33 Steubing R W， Cheng S， Wright W H， Numajiri Y， Berns M W. Cytometry， 1991， 12（6）: 505～510

34 Sato S， Higurashi E， Taguchi Y， Inaba H. Appl. Phys. BPhotophys. Laser Chem.， 1992， 54（6）: 531～533

35 Gong J X， Zhao X M， Xing Q R， Li F， Li H Y， Li Y F， Chai L， Wang Q Y， Zheltikov A. Appl. Phys. Lett.， 2008， 92（9）: 093901

36 He H， Chan K T， Kong S K， Lee R K Y. Appl. Phys. Lett.， 2008， 93（16）: 163901

37 Hariri A， Zu J W， Ben Mrad R. J. Micromech. Microeng.， 2006， 16（7）: 1195～1206

38 Judy J W. Smart Mater. Struct.， 2001， 10（6）: 1115～1134

39 Verpoorte E， De Rooij N F. Proc. IEEE， 2003， 91（6）: 930～953

40 Kenis P J A， Ismagilov R F， Whitesides G M. Science， 1999， 285（5424）: 83～85

41 Geim A K， Dubonos S V， Grigorieva I V， Novoselov K S， Zhukov A A， Shapoval S Y. Nat. Mater.， 2003， 2（7）: 461～463

42 Weibel D B， DiLuzio W R， Whitesides G M. Nat. Rev. Microbiol.， 2007， 5（3）: 209～218

43 Masuda S， Washizu M， Nanba T. IEEE Trans. Ind. Appl.， 1989， 25（4）: 732～737

44 Stromberg A， Karlsson A， Ryttsen F， Davidson M， Chiu D T， Orwar O. Anal. Chem.， 2001， 73（1）: 126～130

45 Chiu DT. Curr. Opin. Chem. Biol.， 2001， 5（5）: 609～612

46 Skelley AM， Kirak O， Suh H， Jaenisch R， Voldman J. Nat. Methods， 2009， 6（2）: 147～152

47 Yang J， Zhao L P， Yin Z Q， Hu N， Chen J， Li T Y， Svir I， Zheng X L. Adv. Eng. Mater.， 2010， 12（9）: B398～B405

48 Benguigui L， Lin I J. Am. J. Phys.， 1986， 54（5）: 447～450

49 Holzapfel C， Vienken J，Zimmermann U. J. Membrane Biol.， 1982， 67（1）: 13～26

50 Needham D， Hochmuth R M. Biophys. J.， 1989， 55（5）: 1001～1009

51 Cao Y， Yang J， Yin Z Q， Luo H Y， Yang M， Hu N， Yang J， Huo D Q， Hou CJ， Jiang Z Z， Zhang R Q， Xu R， Zheng X L. Microfluid. Nanofluid.， 2008， 5（5）: 669～675

52 HU Ning， YANG Jun， HOU WenSheng， ZHENG XiaoLin， CAO Yi， YANG Jing， XU Rong， ZHANG RuiQiang. Chem. J. Chinese Universities， 2009， 30（1）: 42～45

胡 寧， 楊 軍， 侯文生， 鄭小林， 曹 毅， 楊 靜， 許 蓉， 張瑞強. 高等學?；瘜W學報， 2009， 30（1）: 42～45

53 Clow A L， Gaynor P T， Oback B J. Biomed. Microdevices， 2010， 12（5）: 777～786

54 HU Ning， YANG Jun， ZHENG XiaoLin， YIN ZhengQin， XU HaiWei， ZHANG XingGuo， CAO Yi， YANG Jing， XIA Bin， XU Rong， YAN JiaWen， JIANG Feng. Chinese J. Anal. Chem.， 2009， 37（8）: 1247～1250

胡 寧， 楊 軍， 鄭小林， 陰正勤， 徐海偉， 張興國， 曹 毅， 楊 靜， 夏 斌， 許 蓉， 鄢佳文， 蔣 鳳. 分析化學， 2009， 37（8）: 1247～1250

55 Gel M， Kimura Y， Kurosawa O， Oana H， Kotera H， Washizu M. Biomicrofluidics， 2010， 4（2）: 022808

56 Tresset G， Takeuchi S. Biomed. Microdevices， 2004， 6（3）: 213～218

57 Huang Y， Rubinsky B. Biomed. Microdevices， 1999， 2（2）: 145～150

58 Estes D J， Lopez S R， Fuller A O， Mayer M. Biophys. J.， 2006， 9（1）: 233～243

59 Ju J， Ko J M， Cha H C， Park J Y， Im C H， Lee S H. J. Micromech. Microeng.， 2009， 19（1）: 015004

60 Fox M， Esveld E， Luttge R， Boom R. Lab Chip， 2005， 5（9）: 943～948

61 Khine M， Lau A， IonescuZanetti C， Seo J， Lee L P. Lab Chip， 2005， 5（1）: 38～43

62 Suehiro J， Shutou M， Hatano T， Hara M.Sensor. Actuat. B， 2003， 96（12）: 144～151

63 Nhat P V， Villemejane J， Hamdi F， Mottet G， Dalmay C， Woytasik M， Martincic E， DufourGergam E， Fransais O， Mir L M， Le Pioufle B. Proc. Eng.， 2010， 5: 49～52

64 Senda M， Takeda J， Abe S， Nakamura T. Plant Cell Physiol.， 1979， 20（7）: 1441～1443

65 Scheurich P， Zimmermann U， Mischel M， Lamprecht I. Zeitschrift Fur Naturforschung Section CJ. Biosci.， 1980， 35（111）: 1081～1085

66 Lee S W， Yang S D， Kim Y W， Kim Y K， Lee S H. 16th Annual International Conference of the IEEE Enginee

ringinMedicineandBiologySociety on Engineering Advances: New Opportunities for Biomedical Engineers， 1994： 1019～1020

67 Lee S W， Choi J H， Kim Y K. The 8th International Conference on Solidstate Sensors and Actuators and Eurosensors IX. Stockholm， 1995： 377～380

68 Lee S W， Shim D S， Kim Y K， Cha H C. The 18th Annunal International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society， 1996： 258～259

69 Ju J， Ko J M， Cha H C， Lee S H. IFMBE Proc.， 2007， 14: 302～305

70 Zhao Z Q， Zheng X L， Xiong J G， Cui J G， Wen J， Li Z G， Wang X. The 27th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society， 2005： 1282～1285

71 CAO Yi， YANG Jun， YIN ZhengQin， HOU WenSheng， ZHENG XiaoLin， HU Ning， YANG Jing， XU Rong， ZHANG RuiQiang. Chinese J. Anal. Chem.， 2008， 36（5）: 593～598

曹 毅， 楊 軍， 陰正勤， 侯文生， 鄭小林， 胡 寧， 楊 靜， 許 蓉， 張瑞強. 分析化學， 2008， 36（5）: 593～598

72 Hu N， Yang J， Qian S Z， Joo S W， Zheng X L. Biomicrofluidics， 2011， 5: 034121

73 Hu N， Yang J， Yin Z Q， Ai Y， Qian S Z， Svir IB， Xia B， Yan J W， Hou W S， Zheng X L. Electrophoresis， 2011， 32（18）: 2488～2495

74 Wang J， Lu C. Appl. Phys. Lett.， 2006， 89（23）： 234102

75 Wang J， Stine M J， Lu C. Anal. Chem.， 2007， 79（24）: 9584～9587

76 Gel M， Suzuki S， Kimura Y， Kurosawa O， Techaumnat B， Oana H， Washizu M. IEEE Trans. Nanobiosci.， 2009， 8（4）: 300～305

Development and Prospect of Cellelectrofusion Chip Technology

WANG ZhenYu.1， YANG Jun*1， HU Ning.1， ZHENG XiaoLin.1， YANG Zhong.2

.1（Key Laboratory of Biorheological Science and Technology， Ministry of Education，

Bioengineering College， Chongqing University， Chongqing 400030， China）

.2（Department of Histology and Embryology， Third Military Medical University， Chongqing 400038， China）

Abstract Cellelectrofusion chip technology is a rapid developing cellfusion method in last decade. It can be widely used in the basic research and application development of some fields such as genetics， distant cross breeding of animal and plant， developmental biology， immunology， medicine， food， and agriculture. Cellelectrofusion chip technology gains much attention due to its high controllability， easy implementation， high efficiency， harmless， as well as easy to observe and low consumption. This article reviews the basic principle， methods and development of this technology， and its developing trends are also predicted.

Keywords Cell; Electrofusion; Chip; Microelectrode; Microfluidics; Review

（Received 22 September 2011; accepted 20 November 2011）