细胞芯片和微电极阵列芯片是目前生物芯片领域的前沿课题和热点研究方向,细胞电穿孔技术是一种可以将基因等物质导入多种细胞的其它化学、生物手段无法替代的高效技术。结合这些技术的电穿孔微系统具有诸多商业化产品所不具备的优势,将会在生物医学相关学科研究和药物研发相关产业领域得到广泛的应用。本论文的目标是研究和开发由微电极阵列构建的电穿孔芯片及一整套电穿孔系统,通过负向介电力定位和细胞电穿孔技术的结合,提高电穿孔效率,为开展细胞电穿孔研究提供创新技术及应用平台。本论文设计了不同类型的微电极阵列电穿孔芯片,分别研究了不同芯片设计对电穿孔效率的影响,并从中选择了较为理想的芯片设计,优化了贴壁细胞电穿孔参数,并成功对质粒进行了转染,实现了芯片的单点选通功能。本论文基于介电电泳原理,设计了不同类型的负向介电力细胞定位芯片,分别研究了不同芯片设计、不同细胞密度等因素对负向介电力定位效果的影响,对定位芯片的设计和负向介电力定位细胞参数的选择具有指导意义。在前两项研究的基础上,本论文进一步研究了负向介电力辅助的贴壁细胞电穿孔芯片,用负向介电力将悬浮状态的细胞聚集到穿孔电极上或近旁,待原位贴壁生长后,对贴壁细胞进行电穿孔操作。本论文通过比较有无负向介电力定位对贴壁细胞电穿孔效率的影响,发现负向介电力辅助电穿孔使贴壁细胞电穿孔效率得到了明显的提高,这是首次结合了负向介电力与贴壁细胞电穿孔技术的研究,也为电穿孔技术走向生物医学的应用领域奠定了基础。