[发明专利]一种用于卵细胞显微注射的操作系统及方法

说明书

本申请提供一种用于卵细胞显微注射的操作系统，利用振动机构的振动带动置入水中的玻璃针高速旋转从而在水中引起涡流，进而对卵细胞进行移动和旋转，最终达到卵细胞注射的目的；对比已有的利用微操作机械手操作卵细胞的系统，本申请不与卵细胞进行机械接触，避免了对卵细胞的直接或间接的损害，且玻璃针末端可在原位对卵细胞进行连续的旋转，易于将卵细胞控制在视野范围内，便于观察；对比已有的在微流控芯片内操作卵细胞的系统，本申请不受操作任务和卵细胞大小的限制，操作灵活性强。

技术领域

本发明属于微纳操作技术领域，尤其涉及一种用于卵细胞显微注射的操作系统及方法。

背景技术

细胞显微注射是单细胞分析的重要组成部分，是向细胞内传递基因的一种基本方式，克隆、转基因技术等都需要用到细胞注射。其中细胞移动和细胞旋转是细胞显微注射中最重要和最基础的操作，在将细胞移动到确定位置前后需要对其进行多自由度旋转和定向，以调整姿态来适应注射位置的需求。尤其是对于卵细胞，其细胞核位于细胞的边缘位置，不对称分布，所以在细胞注射过程中需要将其重新定位到显微镜焦平面的可观察位置。因此移动和旋转技术在卵细胞的注射操作中起着重要的作用，寻找一种在微尺度范围内简单、高效、连续的微操作方法至关重要。

用于卵细胞的微操作技术一般分为有接触式和无接触式。有接触式微操作在单卵细胞操作方面已经应用已久，主要利用多自由度微操作机械手实现在微观范围内对卵细胞的机械接触，可以对卵细胞提供一个大的驱动力，并实现准确控制。这种操作方式一般要通过显微镜来获得图像，但显微镜的视野极为有限，末端执行器在旋转时很容易移出视野，所以只适合三自由度的平移运动和小范围的旋转运动，操作灵活性差。而且这种方式要实现对末端执行器和卵细胞精确的运动控制需要复杂的机械结构，直接接触还会对卵细胞造成一定的机械损害。此外，微操作机械手与卵细胞之间的直接接触会产生粘附力，从而增加对卵细胞有效释放的难度。非接触式微操作可以避免这些弊端，但是利用磁场、电场、光等方式对卵细胞进行的操作，会因为操作介质的原因限制这些方法的应用，造成对生物物体的潜在损害。另外现在流行的微流控芯片对卵细胞的微操作，通常用流体充当介质，并提供一个非接触式显微操作环境。流场在通道内提供驱动力，它不会对卵细胞造成任何额外的损害，在生物显微操作中显示出巨大的潜力。然而，传统的细胞注射方式虽然也能实现卵细胞的旋转，但不能实现连续旋转，且会造成对卵细胞的机械损伤。

综上所述，目前现有的微操作技术已经越来越不能满足于卵细胞显微注射的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于卵细胞显微注射的操作系统及方法，通过玻璃针的振动使水中形成涡流，从而带动卵细胞移动和/或旋转，进而对卵细胞进行注射，有效解决接触式微操作运动控制的复杂性、直接接触对于卵细胞造成损害的问题。

一种用于卵细胞显微注射的操作系统，包括微纳操作装置和细胞吸附装置10；

所述微纳操作装置包括三坐标操作平台1、手动平台2、金属棒3、振动机构4以及玻璃针6；所述金属棒3一端固定在手动平台2上，另一端与振动机构4相连；所述玻璃针6与振动机构4远离金属棒3的一端连接，且玻璃针6的针尖置于水滴7中；

所述手动平台2固定在三坐标操作平台1上，其中三坐标操作平台1用于调节手动平台2的位置；

所述振动机构4用于产生振动，使玻璃针6的针尖振动轨迹为圆形；

所述玻璃针6用于通过自身振动使水滴7中形成涡流，从而带动位于水滴7中的卵细胞8进行移动和旋转，并用于注射卵细胞8；

所述细胞吸附装置10用于在玻璃针6对卵细胞8进行注射时固定卵细胞8。

可选地，所述金属棒3和玻璃针6分别垂直连接在振动机构4的两端。

可选地，所述振动机构4包括压电致动器和压电驱动器；