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细胞电穿孔是指细胞在一定强度的外加脉冲电场刺激下，细胞膜的脂双层结构形成瞬时微孔的生物物理过程。通过这些瞬时微孔，一些大分子物质（如DNA、RNA、蛋白质、药物等）能够透过细胞膜进入细胞内部，因而具有广泛的研究价值和应用前景。前人对细胞电穿孔的最优条件做了大量的探索和研究，但由于细胞的多样性和不确定性，不同研究小组的结论存在一定的分歧。对于不同种类的细胞，不仅大小形态各异，而且细胞膜也有着很大的特异性。其发生穿孔所需的阈值电压差别很大，对电场刺激的耐受性也显著不同。在前人的研究中，对电穿孔最优条件的摸索和研究主要依靠大量的实验来穷举不同的电学条件。这样的做法既费时费力，而且考虑到细胞条件的不确定性，往往陷入到事倍功半的局面中。 针对现有研究的缺点和不足，本文研制了用于快速研究和优化细胞电穿孔条件的芯片。通过MEMS加工工艺，在玻璃衬底上制作特定形状的金电极，实现特定的电场分布，使得不同区域的细胞所受的电场强度不同，评估不同区域的电穿孔效率即可得到最优的电穿孔条件。通过理论分析和实验结果对芯片结构不断进行改进，已经设计并使用的芯片结构有点圆型、对称双曲线型和四叶草型。 点圆型电穿孔芯片由圆环形电极和位于圆环中心的点电极组成。施加电压后，在正负电极间的环形区域内将形成辐射状的电场分布。在靠近中心的区域，电场更集中，电场强度越高;而越外部的区域电场强度越小。对称双曲线型电穿孔芯片由一对分别位于二、三象限的双曲线形金电极构成。两电极的间距逐渐增大，电场强度随之减小。四叶草型芯片是对称双曲线型的进一步改进。该电穿孔芯片由四个双曲线形状的金电极组成。施加电刺激时，一、三象限的电极接正极，二、四象限接负极。因此，在沿X、Y轴的四个方向上都是一组对称双曲线型电极。在同一芯片上实现了多组对照，以减小实验误差。同时，在四组电极的交汇处电场分布呈圆形辐射状:正中心原点处电场强度为零，电场强度随半径的增大而线性递增。 使用这些新型的电穿孔芯片，本文详细深入的研究了若干种细胞的电穿孔特性，包括较常用的HEK-293A、Hela细胞，神经类细胞Neuro-2A，以及原代细胞HUVEC。本研究得到了这些细胞在不同电场强度下细胞存活率和转染率的变化曲线，并且依据这一变化曲线给出了各自的最优电穿孔条件，对于今后的电穿孔实验具有很好的指导意义。这一优化方法简单快捷有效，适用于各种可以贴壁生长的细胞。以上三种电穿孔芯片的设计，均得到了较好的结果。 电穿孔除用于大分子物质的转染，还广泛用于促进细胞对药物的吸收。在抑制肿瘤生长的研究中，常用电刺激的方法促进抗癌药物进入癌细胞，也被称为电化疗。与电穿孔类似，肿瘤的抑制效果与电化疗的电学参数密切相关。因此，已开发出的三种用于优化电穿孔条件的芯片也可用于电化疗的研究中，得到的体外肿瘤细胞抑制的最优条件对活体肿瘤抑制有重要的参考价值。