本发明属于生物工程，具体涉及一种超声换能器、在体转染系统及其应用。
背景技术：
1、细胞在一定条件下导入外源核酸分子而获得新表型的过程被称为转染。而核酸属于大分子物质，只能通过内吞作用进入细胞内，导致摄入细胞内的核酸效率极低。因此，需要借助化学方法、物理方法和生物方法将目标核酸分子高效导入细胞内，实现目标基因功能。转染主要包括离体转染和在体转染。在体转染是将目标外源基因直接注入活体内，经过化学、物理和病毒的方法进而实现目标基因功能的过程。相比于离体转染，在体转染是实现基因和免疫治疗直接且有效的手段。体内神经细胞直接转染光或声等敏感离子通道蛋白基因后，通过光或声调控神经网络结构，可以为脑科学的研究提供强有力的工具。基因治疗也被广泛应用于脑胶质瘤、遗传性疾病、脑神经性疾病以及其他癌症等治疗，在体转染同时也为疾病治疗提供了一种新的思路。
2、目前，最常用的在体转染技术有病毒转染、阳离子聚合物转染、电转染、光转染、声转染、显微注射法和基因枪法。然而，现有的在体转染技术存在成本高、耗时长、操作复杂、细胞毒性大和广谱性低等问题，导致基因治疗的效果无法满足临床的需求。当前多使用换能器产生高斯束实现定点聚焦。但是，生物组织这种非均匀复杂介质对声波的反射、折射、散射和吸收扰乱了聚焦波束的合成。因此，找寻一种低成本、高效率且安全的用于在体转染的超声换能器及在体转染系统对于基因疾病治疗、免疫治疗以及脑科学领域具有重大意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术中成本高、耗时长、操作复杂、细胞毒性大和广谱性低的问题。
2、为此，本发明提供了一种用于在体转染的超声换能器，通过以下方法制备：在压电基体上表面旋涂光刻胶，形成光刻胶层；将掩膜版覆盖在光刻胶层上进行曝光，待透光部分固化后，采用显影液溶解未透光部分的光刻胶；在光刻后的压电基体上镀膜；洗去镀膜后光刻胶上的电极；将压电基体切割成独立压电叉指换能器单元，即得到超声换能器。
3、具体的，上述压电基体可选用铌酸锂材料或其他压电材料或者柔性材料。
4、具体的，上述超声换能器制备方法中将光刻后的压电基体放入真空镀膜机腔室内，开启设备执行靶材的溅射镀膜。靶材优选镍铬合金靶材、金靶材，也可选用银、镍等材料。
5、具体的，上述超声换能器制备方法中使用丙酮和超声波清洗机洗去镀膜后光刻胶上的电极，并使用无水乙醇清洗残渣，吹干。
6、本发明还提供了一种在体转染系统，包括：信号发生器、功率放大器、固定装置和上述超声换能器；
7、所述信号发生器用于提供正弦脉冲波信号；
8、所述功率放大器用于对信号发生器产生的信号的能量进行放大；
9、所述超声换能器用于接收能量放大后的信号，并刺激实验体；
10、所述固定装置用于固定实验体。
11、实验体可选用小鼠、大鼠、猴子、兔子、猪等活体。
12、具体的，上述在体转染系统还包括气麻装置；所述气麻装置用于对实验体进行麻醉。
13、具体的，上述在体转染系统还包括三通装置；所述三通装置用于抽取实验体血液，经超声处理后，再回输到实验体体内。
14、本发明还提供了一种在体转染方法，包括以下步骤：
15、(1)搭建上述在体转染系统；
16、(2)检测、筛选超声换能器的超声参数；
17、(3)将实验体固定在固定装置上；
18、(4)启动信号发生器发射正弦脉冲波信号，功率放大器放大正弦脉冲波信号能量；
19、(5)超声换能器接收能量放大后的信号，实时刺激实验体，完成在体转染。
20、本发明提供的超声换能器、在体转染系统可用于活体内操控实验，超声神经调控、颅内神经元转染，研究基因疾病治疗、免疫治疗的具体机制，体外原代细胞(t细胞、巨噬细胞)、神经元细胞以及难转染的细胞系转染，体外精准操控颗粒、细胞相关实验。
21、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
22、本发明提供的这种超声换能器对瑞利波转化体波新模式波束进行优化设计，以抑制复杂介质对发射波束相位和幅度干扰引起的波形失真，克服了衍射和散射效应对声波传播的干扰，实现非均匀介质中高精度聚焦。
23、本发明提供的在体转染系统具有成本低、精度高、易操作、安全性高、广谱性高的优势。不需要引入微泡即可实现在体转染，避免了微泡的剧烈空化效应对正常组织造成的损伤问题，实现精准、高效且安全的在体转染。该系统在不开启血脑屏障的基础上，通过新型模式声波转化机制，高效递送核酸大分子药物进入颅内，避免了血脑屏障开启产生的有害炎症反应，实现高效、精准、安全颅内在体转染，为脑科学的研究提供强有力的工具。该系统还能实现低成本、易操作、精准、高效和安全的car-t在体转染，可以解决体外培养car-t细胞的高成本问题，加速推进car-t免疫疗法的临床应用。此外，该在体转染系统因其精准、安全、成本低、易操作的优势，在基因疾病治疗领域展示出特殊的优势和巨大的应用前景。另外，由于该在体转染系统可通过柔性贴片实现完美贴合活体任何位置，具有很好的广谱性性。
24、以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
1.一种用于在体转染的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器通过以下方法制备：在压电基体上表面旋涂光刻胶，形成光刻胶层；将掩膜版覆盖在光刻胶层上进行曝光，待透光部分固化后，采用显影液溶解未透光部分的光刻胶；在光刻后的压电基体上镀膜；洗去镀膜后光刻胶上的电极；将压电基体切割成独立压电叉指换能器单元，即得到超声换能器。
2.如权利要求1所述的用于在体转染的超声换能器，其特征在于：所述压电基体选用铌酸锂材料或柔性材料制备。
3.如权利要求1所述的用于在体转染的超声换能器，其特征在于：将光刻后的压电基体放入真空镀膜机腔室内，开启设备执行靶材的溅射镀膜。
4.如权利要求1所述的用于在体转染的超声换能器，其特征在于：使用丙酮和超声波清洗机洗去镀膜后光刻胶上的电极，并使用无水乙醇清洗残渣，吹干。
5.一种在体转染系统，其特征在于，包括：信号发生器、功率放大器、固定装置、如权利要求1-4任意一项所述的超声换能器；
6.如权利要求5所述的在体转染系统，其特征在于：还包括气麻装置；所述气麻装置用于对实验体进行麻醉。
7.如权利要求5所述的在体转染系统，其特征在于：还包括三通装置；所述三通装置用于抽取实验体血液，经超声处理后，再回输到实验体体内。
8.一种在体转染方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求1-4任意一项所述超声换能器在超声神经调控、颅内神经元转染、细胞系转染、基因疾病治疗作用机制研究、免疫治疗作用机制研究中的应用。
10.如权利要求5-7任意一项所述在体转染系统在超声神经调控、颅内神经元转染、细胞系转染、基因疾病治疗作用机制研究、免疫治疗作用机制研究中的应用。
