[发明专利]一种复合压电注射系统及注射方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学技术领域生物组织细胞破膜注射，具体涉及一种复合压电注射系统及注射方法。

背景技术

显微注射技术，是指在高倍倒置显微镜下，利用显微操作器，控制显微注射针在显微镜视野内移动的机械装置，利用管尖极细（0.1至0.5μm）的玻璃微量注射针，将外源基因片段直接注射到原核期胚或培养的细胞中，然后藉由宿主基因组序列可能发生的重组、缺失、复制或易位等现象而使外源基因嵌入宿主的染色体内，是用来进行细胞或早期胚胎操作的一种方法。显微注射应用的范围非常广泛，从辅助（体外）细胞受精技术至分子和细胞基本组分的转运都需使用这一技术，比较典型的是将某些物质注射进细胞中以操作或监测某种特定的存活细胞中的基本机体生物化学状态。这些可以注射进细胞的物质包括有：各种细胞器、激酶、组织化学标志物（比如辣根过氧化物酶或者荧光黄）、蛋白质、代谢物质、微磁头、离子、抗体、基因、分子生物学的mRNA和DNA等等。运用这一技术，也可以实现用于单个细胞或一组细胞的较少量（皮升至毫升）药剂或药物的精确输送（微灌注），例如药理学的药物检验。转基因动物的制作，可以利用基因微注射、胚干细胞、精子载体、反转录病毒感染及体细胞核移置等方法达成，其中显微注射为目前应用最普遍之方法之一。

显微注射技术是50年代发展起来的，早期是大多数采用手动显微注射方法，手动显微注射方法是直接在显微镜下，通过调节显微注射装置，来确定需要注射的细胞位置以及注射针位置，进行破膜注射，此种方式操作复杂，费时费力，操作员训练周期长、工作效率低下以及易受人为因素影响等问题。后来出现了激光显微注射方法，激光显微注射方法是利用激光破膜仪，进行破膜之后进行显微注射的一种方法，此种方法破膜效率比较高，打孔精度可以控制，但是需特殊的设备，激光器造价昂贵。目前又出现了压电注射方法，压电注射方法是利用压电超声进行破膜，然后进行注射的一种方法，但是目前应用的压电超声注射的系统中，大多的注射装置需要用到水银，以减少干扰摆动，由于水银剧毒并且易挥发，易对操作人员造成危害，因此对操作环境要求较高，需要安装专门的通风装置。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种注射方法，操作简单，工作效率较高，劳动强度低，使用成本较低，且在操作过程中不需要用到水银，因此不会对操作人员造成危害，同时也降低了操作环境的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种操作简单，工作效率较高，劳动强度低的复合压电注射系统及注射方法，以达到降低使用成本，避免使用水银对操作人员造成危害，同时也降低操作环境要求的目的。

根据本发明的目的提出的一种复合压电注射系统，包括工作台，位于所述工作台上用于放置培养皿的定位平台，设置于所述定位平台斜上方的压电超声注射装置，监测所述压电超声注射装置操作的倒置显微镜，与所述倒置显微镜相连接采集所述倒置显微镜放大物象的摄像机，以及控制所述注射系统运行的控制系统；

所述压电超声注射装置包括注射针、设置于所述注射针上的压电陶瓷以及与所述注射针相连接驱动所述注射针运行的注射泵，所述工作台上还设置有固定所述注射针的三自由度调节板，通过压电陶瓷的振动实现注射针的破膜；

所述控制系统包括计算机，与所述计算机电连接用于控制所述三自由度调节板移动的调节板控制器、驱动所述压电陶瓷振动的压电陶瓷电源、控制所述注射泵运行的注射泵控制器，以及调节所述定位平台水平移动的定位平台控制器；所述摄像机与所述计算机的输入端电连接，反馈倒置显微镜的物象信息，所述调节板控制器、压电陶瓷电源、注射泵控制器以及定位平台控制器分别于所述计算机的输出端电连接，根据所述计算机的输出信号进行操作。

优选的，所述注射系统还包括用于定位所述培养皿中细胞的吸持装置。

优选的，所述吸持装置包括吸持针以及驱动所述吸持针作用的注射器以及线性电动平台，所述吸持针与所述注射器间连接有导管；所述线性电动平台驱动所述注射器前后移动为所述吸持针提供负压。

优选的，所述三自由度调节板为对称所述倒置显微镜设置的两个，分别为左调节板与右调节板，左调节板用于固定所述吸持针，右调节板用于固定所述注射针。

优选的，所述注射针倾斜设置。

优选的，所述注射针与所述培养皿间呈30°-45°的夹角。

优选的，所述摄像机为CCD摄像机。

优选的，所述压电超声注射装置还包括连接于所述注射针后方的固定杆，所述固定杆固定连接于所述三自由度调节板上。

一种复合压电注射方法，其特征在于，采用所述的复合压电注射系统，具体步骤如下：