[发明专利]一种制备单细胞固定针的装置及方法

说明书

一种制备单细胞固定针的装置及方法，属于微加工领域。在涂有涂层的金属螺纹杆的表面平行缠绕镍铬合金丝，缠绕有镍铬合金丝的金属螺纹杆固定在石英片上，缠绕金属螺纹杆的镍铬合金丝的一端固定在石英片上，另一端伸出石英片的边缘再折回到石英片上，在石英片边缘的悬空处形成镍铬合金丝环尖头；镍铬合金丝的两端分别通过导线与调压器的输出端连接；带尖端的玻璃毛细管固定到三维调节台上，调整带尖端的玻璃毛细管位于镍铬合金丝环尖头附近，利用调压器调节输出电压，从而控制镍铬合金丝的产热量，制备端口内外径比不同的固定针，可实现对直径为几微米到上百微米的细胞进行固定。

技术领域

本发明涉及一种制备单细胞固定针的装置及方法，属于微加工领域。

背景技术

随着生命科学和分析技术的快速发展，单细胞分析现已得到研究人员的重视。细胞是构成生命体的基本单元，细胞内基因表达的分析对研究细胞生长发育、分化及疾病监测等方面有重要意义。生命体发病，很可能是由于细胞内的基因组或基因表达谱在内、外界环境刺激下发生变化，而导致生命体内各种蛋白质的种类和数量发生了变化。传统的细胞学研究依赖于大量细胞(10³-10⁴个)，把群体值作为测量结果。然而研究发现，即使是生活在同一环境、同一组织中的同种细胞，其在基因表达水平上仍存在着很大差异。细胞之间存在异质性，而群体分析会掩盖细胞个体间的差异，因此，单细胞分析就进入了研究人员的视野，并逐渐得到了越来越广泛的关注。

现阶段单细胞分析的方法主要有，流式细胞术、显微操作、微流控芯片技术等，每种方法都尤其优势和缺陷。在进行单细胞分析时，对单细胞进行捕获或固定，是进行单细胞分析的重要步骤。

在微流控芯片技术中，进行单细胞分析时，对单细胞进行捕获或固定的方法主要包括：流体动力学、电场力、磁场力、光控等，现这几种方法已经在微流控芯片技术中得到了较多应用。在显微操作中，对单细胞进行捕获或固定的方法，主要是利用制备的固定针，在固定针尾部施加一个推吸力，来实现对细胞的固定及释放，该种方法在显微操作技术中已得到广泛应用。然而，现阶段的显微操作技术，多研究的是胚胎细胞，或者体积较大的细胞，其细胞直径大多有几十到上百微米，因此，研究中使用的单细胞固定针的尺寸较大，端口外径多在几十微米，端口内经在十几微米及以上。

制作显微操作固定针的原料一般是玻璃毛细管，所使用的玻璃毛细管规格有所不同，使用专门制作固定针的仪器-煅针仪，来制备单细胞固定针，根据研究对象的尺寸不同，所制备固定针端口尺寸存在差异。固定针是对细胞进行固定，既要牢固且又不能伤害细胞，因而固定针的形状、外径和内径相当关键。尖端应绝对平滑，外径和内径不能太大也不太小。内径太大，细胞易被吸入管内或因吸力大而被损害；内径太小，显微操作时细胞容易转动，不利于操作。外径也不能太大，当外径太大的固定针接触操作皿底面时，固定细胞的针口离底面太高，直径较小的细胞即离开操作皿底，显微操作时细胞容易发生旋转，而且可能会失去最佳观察位置。

传统用煅针仪制备单细胞固定针的方法。首先，将毛细管置于拉针仪上，按照实验研究的需求，对拉针仪的参数进行设定，按照设定的参数将玻璃毛细管拉断，拉断的玻璃毛细管将出现尖端。然后，将拉制好的带尖端的毛细管水平装上煅针仪，用毛细管在铂金丝弯内的中点烧一小玻璃珠，大小以刚盖住电热丝为宜，移动玻璃珠至毛细管口径处，使玻璃珠与针刚好接触，打开开关缓慢加热，此时，随着温度的升高，玻璃珠向针尾部移动，当玻璃珠变红，不再移动时，毛细管与玻璃珠接触部分融合，关闭加热开关，随着温度的骤然降低，玻璃珠迅速收缩，针即拉断。最后，将断好针的口部与断针仪的玻璃珠接触，确保二者在同一水平面上，分开较大距离，逐渐加热，待玻璃珠变红不再移动时，停止加大热力，向玻璃珠方向缓慢移动针，针口径逐渐变小，端口内径缩小至所需尺寸时，关闭加热开关。