[發明專利]一種制備單細胞固定針的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710965562.3
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107794210B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 汪夏燕;武園園;邵云龍;王亞楠;張奇;郭廣生
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C03B23/09;C03B33/085
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種制備單細胞固定針的裝置及方法，屬于微加工領域。在涂有涂層的金屬螺紋桿的表面平行纏繞鎳鉻合金絲，纏繞有鎳鉻合金絲的金屬螺紋桿固定在石英片上，纏繞金屬螺紋桿的鎳鉻合金絲的一端固定在石英片上，另一端伸出石英片的邊緣再折回到石英片上，在石英片邊緣的懸空處形成鎳鉻合金絲環尖頭；鎳鉻合金絲的兩端分別通過導線與調壓器的輸出端連接；帶尖端的玻璃毛細管固定到三維調節臺上，調整帶尖端的玻璃毛細管位于鎳鉻合金絲環尖頭附近，利用調壓器調節輸出電壓，從而控制鎳鉻合金絲的產熱量，制備端口內外徑比不同的固定針，可實現對直徑為幾微米到上百微米的細胞進行固定。

技術領域

本發明涉及一種制備單細胞固定針的裝置及方法，屬于微加工領域。

背景技術

隨著生命科學和分析技術的快速發展，單細胞分析現已得到研究人員的重視。細胞是構成生命體的基本單元，細胞內基因表達的分析對研究細胞生長發育、分化及疾病監測等方面有重要意義。生命體發病，很可能是由于細胞內的基因組或基因表達譜在內、外界環境刺激下發生變化，而導致生命體內各種蛋白質的種類和數量發生了變化。傳統的細胞學研究依賴于大量細胞(10³-10⁴個)，把群體值作為測量結果。然而研究發現，即使是生活在同一環境、同一組織中的同種細胞，其在基因表達水平上仍存在著很大差異。細胞之間存在異質性，而群體分析會掩蓋細胞個體間的差異，因此，單細胞分析就進入了研究人員的視野，并逐漸得到了越來越廣泛的關注。

現階段單細胞分析的方法主要有，流式細胞術、顯微操作、微流控芯片技術等，每種方法都尤其優勢和缺陷。在進行單細胞分析時，對單細胞進行捕獲或固定，是進行單細胞分析的重要步驟。

在微流控芯片技術中，進行單細胞分析時，對單細胞進行捕獲或固定的方法主要包括：流體動力學、電場力、磁場力、光控等，現這幾種方法已經在微流控芯片技術中得到了較多應用。在顯微操作中，對單細胞進行捕獲或固定的方法，主要是利用制備的固定針，在固定針尾部施加一個推吸力，來實現對細胞的固定及釋放，該種方法在顯微操作技術中已得到廣泛應用。然而，現階段的顯微操作技術，多研究的是胚胎細胞，或者體積較大的細胞，其細胞直徑大多有幾十到上百微米，因此，研究中使用的單細胞固定針的尺寸較大，端口外徑多在幾十微米，端口內經在十幾微米及以上。

制作顯微操作固定針的原料一般是玻璃毛細管，所使用的玻璃毛細管規格有所不同，使用專門制作固定針的儀器-煅針儀，來制備單細胞固定針，根據研究對象的尺寸不同，所制備固定針端口尺寸存在差異。固定針是對細胞進行固定，既要牢固且又不能傷害細胞，因而固定針的形狀、外徑和內徑相當關鍵。尖端應絕對平滑，外徑和內徑不能太大也不太小。內徑太大，細胞易被吸入管內或因吸力大而被損害；內徑太小，顯微操作時細胞容易轉動，不利于操作。外徑也不能太大，當外徑太大的固定針接觸操作皿底面時，固定細胞的針口離底面太高，直徑較小的細胞即離開操作皿底，顯微操作時細胞容易發生旋轉，而且可能會失去最佳觀察位置。

傳統用煅針儀制備單細胞固定針的方法。首先，將毛細管置于拉針儀上，按照實驗研究的需求，對拉針儀的參數進行設定，按照設定的參數將玻璃毛細管拉斷，拉斷的玻璃毛細管將出現尖端。然后，將拉制好的帶尖端的毛細管水平裝上煅針儀，用毛細管在鉑金絲彎內的中點燒一小玻璃珠，大小以剛蓋住電熱絲為宜，移動玻璃珠至毛細管口徑處，使玻璃珠與針剛好接觸，打開開關緩慢加熱，此時，隨著溫度的升高，玻璃珠向針尾部移動，當玻璃珠變紅，不再移動時，毛細管與玻璃珠接觸部分融合，關閉加熱開關，隨著溫度的驟然降低，玻璃珠迅速收縮，針即拉斷。最后，將斷好針的口部與斷針儀的玻璃珠接觸，確保二者在同一水平面上，分開較大距離，逐漸加熱，待玻璃珠變紅不再移動時，停止加大熱力，向玻璃珠方向緩慢移動針，針口徑逐漸變小，端口內徑縮小至所需尺寸時，關閉加熱開關。