[發明專利]一種單細胞夾持方法及其位置調節裝置

無效

• 申請號: 201310047782.X
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103131664A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 黃維軍;雷武臣;張勤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00;C12M1/36;C12M1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及單細胞位置調節技術領域，具體涉及一種單細胞夾持方法及其位置調節裝置。

背景技術????????????????????????????????????????????????????????????

目前，生物工程中的細胞顯微操作基本處于手動或半自動狀態，存在著效率低、精度低、可重復性低、成本高、勞動強度大等問題，大大制約了顯微操作技術的普及和應用。此外，培養一個熟練的操作人員要花2年的時間。科研人員普遍希望能夠以機械代替手工，以自動代替手動，使顯微操作技術能夠簡單化、自動化，進而實現工程化。

細胞顯微操作過程中，細胞的定位操作目前是通過吸持管的吸吐來完成，通過泵瞬時抽吸使吸持管端部呈負壓來吸取細胞，比較容易實現，但是屬于直接接觸式操作。直接接觸式的方法會傷害到細胞，影響實驗的成功率。非接觸式的操作方法可避免或減少給細胞帶來的傷害，是國內外研究人員研究的主流。

在這樣的背景下，本發明提出非接觸的流體裹挾細胞的方法，運用三自由度微動平臺控制細胞夾持管實現亞微米級的三維運動，兩只細胞夾持管在細胞兩側相對分布，通過兩只細胞夾持管噴射流體，在細胞表面形成較均勻壓力，當細胞夾持管移動時，細胞隨之移動。本裝置通過三自由度微動平臺調整細胞夾持管之間的相對位置，通過微泵調節管內壓力或流量，對細胞尺寸、形狀的變化有較大的適應性，自動實現細胞的任意三維位置調節。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種單細胞夾持方法及其位置調節裝置，具體技術方案如下。

本發明提供單細胞位置調節方法，在細胞位置調節操作過程中，利用兩根細胞夾持管噴射流體產生的流體壓力及流體粘性力來夾持細胞，實現對細胞位置的調節；其中兩根細胞夾持管位于同一直線上，并在細胞兩側分布。

上述的單細胞位置調節方法中，通過兩根細胞夾持管噴射的流體，在細胞表面形成較均勻壓力，左右噴管噴出的流體沖向細胞其效果如兩股流體握持細胞。穩定夾持后，當微管移動時，細胞隨之移動，從而實現對細胞的位置調節。

本發明還提供單細胞位置調節裝置，包括兩根細胞夾持管、兩根軟微管、兩個三自由度微動平臺和為細胞夾持管提供所需要流量的微泵單元；每根細胞夾持管各自獨立通過一根軟微管與所述微泵單元相連接；兩根細胞夾持管各自獨立安裝在一個三自由度微動平臺上，且兩根細胞夾持管的末端分布在細胞兩側。

進一步優化的，所述兩根細胞夾持管形狀和大小相同。

進一步優化的，細胞夾持管內徑與細胞直徑的比例為1：2～10：1，細胞夾持管端部與細胞中心的距離為1～3倍的細胞直徑，微泵流量為1～300ml/h，細胞夾持管管內流體的表壓為0.5～10kPa。

進一步優化的，所述兩個三自由度微動平臺均由一個控制器控制。

進一步優化的，所述微泵單元包括一個微泵，每根細胞夾持管均通過軟微管與微泵連接，每根軟微管上均設有閥門。

上述的單細胞位置調節裝置中，所述控制單元包括兩個三自由度微動平臺及控制其運動的六通道控制器。兩根夾持管分別固定安裝在兩個三自由度微動平臺上，微動平臺與所述六通道控制器連接。

上述的單細胞位置調節裝置中，所述微泵單元包括一個微泵，每根細胞夾持管均通過軟微管與微泵連接，每根軟微管上均設有閥門。

上述的位置調節裝置中，每根細胞夾持管在對應的三自由度微動平臺的控制下可以實現亞微米級的3維移動。細胞夾持管通過軟微管與微泵單元相連接，可以減小三自由度微動平臺帶動玻璃夾持管伸縮移動時的阻力。微泵單元為細胞夾持管提供所需要流量，使之在細胞周圍形成關于細胞近似對稱的流場，在細胞表面形成較均勻、穩定的壓力分布，裹挾細胞，穩定夾持后，通過控制器控制三自由度微動平臺移動細胞夾持管實施細胞的位置調節。所述的單細胞位置調節裝置裝配在具有視覺伺服系統的顯微操作平臺上，通過計算機控制能實現細胞位置調節操作過程的自動化。

上述裝置采用三自由度微動平臺與微流體流動相結合的操作控制方式，對單細胞進行精確的位置調節操作。操作過程中不會對細胞產生任何機械損害，并且在計算機視覺伺服系統配合下進行操作，可以提高細胞顯微操作成功率。

與現有技術相比，本發明具有顯著的優點：