工作原理

結(jié)構(gòu)組成

• 顯微鏡系統(tǒng)：一般采用倒置顯微鏡，如徠卡 DMi8 等，可提供清晰的高分辨率圖像，以便操作人員準(zhǔn)確觀察樣品和注射過程，常用的物鏡倍數(shù)有 ×4、×10、×20、×40 等。

• 顯微操作器：是顯微注射儀的核心部件，如 Eppendorf 的 TransferMan 4r，可在三個(gè)維度上精確控制注射針的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)定位，其三維移動(dòng)分辨率可達(dá) 0.05 μm（電動(dòng)模式），最大移動(dòng)范圍 X/Y 軸 25 mm，Z 軸 20 mm。

• 注射裝置

• 氣壓式顯微注射儀：如 CellTram Air，通過活塞 / 活塞腔系統(tǒng)產(chǎn)生壓力，填充質(zhì)為空氣。具有不同的壓力調(diào)節(jié)范圍和體積變化，可實(shí)現(xiàn)精確的微量注射。

• 油壓式顯微注射儀：如 CellTram Oil，也是基于活塞 / 活塞腔系統(tǒng)，不過填充質(zhì)為油，能提供更高的壓力和更精確的體積控制，最小吸取體積可≤1.5nl。

• 其他輔助部件：包括用于固定樣品的載物臺(tái)、照明系統(tǒng)、用于控制和調(diào)節(jié)參數(shù)的控制面板、以及與計(jì)算機(jī)連接的數(shù)據(jù)傳輸接口等，部分還配有破膜儀、微量自動(dòng)注射儀等。

功能特點(diǎn)

• 精確定位：能夠?qū)崿F(xiàn)亞細(xì)胞級(jí)別的精確定位，可靶向注射單細(xì)胞或亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞核等，確保注射的準(zhǔn)確性和有效性。

• 動(dòng)態(tài)追蹤：操作人員可以實(shí)時(shí)觀察注射針與樣本的交互過程，及時(shí)調(diào)整注射參數(shù)，避免對(duì)細(xì)胞造成不必要的損傷，提高實(shí)驗(yàn)成功率。

• 操作與觀察同步：減少了樣本轉(zhuǎn)移過程中的風(fēng)險(xiǎn)和誤差，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，尤其適用于對(duì)脆弱或易受影響的細(xì)胞進(jìn)行操作。

• 預(yù)設(shè)程序切換：適用于高通量操作，如批量胚胎注射等，可提高實(shí)驗(yàn)效率，減少人工操作誤差。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 轉(zhuǎn)基因技術(shù)：將外源目的基因直接注入受精卵的原核中，使外源基因整合到受體細(xì)胞的基因組內(nèi)，從而獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，是目前轉(zhuǎn)移效率較高的一種基因轉(zhuǎn)移方法。

• 細(xì)胞發(fā)育研究：把特定的分子探針及衍生的細(xì)胞間質(zhì)成分導(dǎo)入活體細(xì)胞，為研究控制細(xì)胞功能的調(diào)控機(jī)制提供了新的途徑，有助于深入了解細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和發(fā)育過程。

• 克隆技術(shù)：供體細(xì)胞的細(xì)胞核用顯微注射器移入卵母細(xì)胞后，在卵母細(xì)胞相關(guān)因子的作用下，發(fā)生重編程回復(fù)到發(fā)育的起點(diǎn)狀態(tài)，進(jìn)而培育出克隆動(dòng)物。

• 單細(xì)胞提取：在不改變細(xì)胞生存環(huán)境的情況下，對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行活細(xì)胞提取，可單獨(dú)提取細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核，或者同時(shí)提取細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，提取后細(xì)胞仍可存活，相比于傳統(tǒng)的裂解方式，提取的樣本更為干凈。

• 基因編輯：能夠進(jìn)行高速、高效地將 CRISPR-Cas 復(fù)合物注入細(xì)胞，幫助克服對(duì)于傳統(tǒng)方式極難轉(zhuǎn)染的細(xì)胞基因編輯問題，為基因治療和疾病研究提供了有力工具。