一种制备单细胞固定针的装置及方法制造方法及图纸

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。

A device and method for the preparation of a single cell fixed needle

【技术实现步骤摘要】
一种制备单细胞固定针的装置及方法
本专利技术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。
技术介绍
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。因当前显微操作中，所研究的细胞为尺寸较大的细胞，所用固定针尺寸也相对较大，故当前商业的煅针仪只能制备尺寸较大的固定针，对于研究体积较小的细胞，商业煅针仪不能满足需求。现阶段很少存在制备单细胞固定针的其他方法，若想制备固定针，必须购买商业煅针仪，而煅针仪的价格较贵，不能被实验室广泛使用，并且其制备的固定针并不能用于对体积较小细胞的捕获或固定。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有设备或技术的不足，提供一种制备单细胞固定针的装置及方法，通过调节该装置中调压器的输出电压，来控制镍铬合金丝(镍的质量含量在5％-95％，优选Cr20Ni80)的产热量，从而能够成功实现对拉制玻璃毛细管尖端的切割，并对切割后的毛细管尖端平口端进行熔化收口形成固定针，及对熔化收口的固定针进行弯折形成各种角度。为了实现以上专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下。一种制备单细胞固定针的方法，其特征在于，采用的装置包括：一根用毛细管拉制器拉制的带尖端的玻璃毛细管(1)、镍铬合金丝(优选Cr20Ni80)(2)、涂覆有不导电、耐高温涂层(至少耐800℃高温)的金属螺纹杆(3)、石英玻璃片(4)(或其它耐1000℃高温、不导电材质的片子)、调压器(5)、导线(6)、倒置显微镜(7)、三维调节台(8)；在涂有涂层的金属螺纹杆(3)的表面平行缠绕镍铬合金丝(2)，缠绕有镍铬合金丝(2)的金属螺纹杆(3)固定在石英片(4)上，缠绕金属螺纹杆的镍铬合金丝(2)的一端固定在石英片(4)上，另一端伸出石英片(4)的边缘再折回到石英片(4)上，在石英片(4)边缘的悬空处形成镍铬合金丝环尖头；镍铬合金丝(2)的两端分别通过导线与调压器(5)的输出端连接；带尖端的玻璃毛细管(1)固定到三维调节台(8)上，调整带尖端的玻璃毛细管(1)位于镍铬合金丝环尖头附近，采用倒置显微镜(7)观察制备过程。采用上述系统进行单细胞固定针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.购买普通玻璃毛细管，用毛细管拉制器将其拉断，制作成带尖端的毛细管(1)，备用；S2.取一段金属螺纹杆，用耐腐蚀、耐高温、不导电的涂层涂覆金属螺纹杆，使涂层将螺纹杆的金属部分全部覆盖，放在85℃的加热台上，使涂层的的溶剂全部挥发，并在85-120℃的温度下继续加热2h-4h，使涂层完全固化在螺纹杆上，制作成带涂层的金属螺纹杆(3)；S3.取一段镍铬合金丝(优选Cr20Ni80，产热高，抗氧化，耐用)(2)，将其缠绕在带涂层的螺纹杆(3)上，将合金丝(2)在螺纹杆(3)缠绕的起始和末了的位置用高温涂层固定，两端各留出一段合金丝；S4.购买石英片(4)，将缠绕固定有镍铬合金丝(2)的螺纹杆(3)固定于石英片(4)上，并将螺纹杆留有的镍铬合金丝(2)的一端在石英片(4)的一端边缘伸出并折回固定，在石英片(4)边缘的悬空处形成镍铬合金丝环尖头伸出石英片；优选镍铬合金丝(2)两端各留出2-4cm用于与导线连接；S5.取两根导线(6)，分别与固定于石英片(4)的镍铬合金丝(2)两端相连；S6.购买调压器(5)一个，输入端连接电源，输出端与连接镍铬合金丝(2)的两根导线(6)相连；S7.将固定有镍铬合金丝(2)的石英片(4)放于倒置显微镜(7)载物台上，在显微镜下找到镍铬合金丝环尖头的像；S8.将拉断的、带有尖端的毛细管(1)固定在三位调节台(8)上，调整毛细管尖端(1)的位置，将毛细管尖端(1)调到在显微镜下能看到镍铬合金丝环尖头的视野内，将拉断的、带有尖端的毛细管(1)的尖端慢慢靠近镍铬合金丝环尖头，留有一段距离；S9.打断:打开调压器(5)，对镍铬合金丝(2)施加电压，经过实验找到镍铬合金丝环尖头将拉断的、带有尖端的毛细管(1)打断的施加电压范围，将电压调节到比该范围较低的电压的进行预热，调整拉断的、带有尖端的毛细管(1)所要打断的位置到镍铬合金丝环尖头附近，并将拉断的、带有尖端的毛细管(1)与镍铬合金丝环尖头接触，调整电压到打断电压范围内所需值，几秒钟后，确认镍铬合金丝环尖头与拉断的、带有尖端的毛细管(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备单细胞固定针的方法，其特征在于，采用的装置包括：一根用毛细管拉制器拉制的带尖端的玻璃毛细管(1)、镍铬合金丝(2)、涂覆有不导电、耐高温涂层的金属螺纹杆(3)、石英玻璃片(4)、调压器(5)、导线(6)、倒置显微镜(7)、三维调节台(8)；在涂有涂层的金属螺纹杆(3)的表面平行缠绕镍铬合金丝(2)，缠绕有镍铬合金丝(2)的金属螺纹杆(3)固定在石英片(4)上，缠绕金属螺纹杆的镍铬合金丝(2)的一端固定在石英片(4)上，另一端伸出石英片(4)的边缘再折回到石英片(4)上，在石英片(4)边缘的悬空处形成镍铬合金丝环尖头；镍铬合金丝(2)的两端分别通过导线与调压器(5)的输出端连接；带尖端的玻璃毛细管(1)固定到三维调节台(8)上，调整带尖端的玻璃毛细管(1)位于镍铬合金丝环尖头附近，采用倒置显微镜(7)观察制备过程；采用上述装置进行单细胞固定针的制备方法，包括以下步骤：S1.购买普通玻璃毛细管，用毛细管拉制器将其拉断，制作成带尖端的毛细管(1)，备用；S2.取一段金属螺纹杆，用耐腐蚀、耐高温、不导电的涂层涂覆金属螺纹杆，使涂层将螺纹杆的金属部分全部覆盖，放在85℃的加热台上，使涂层的的溶剂全部挥发，并在85‑120℃的温度下继续加热2h‑4h，使涂层完全固化在螺纹杆上，制作成带涂层的金属螺纹杆(3)；S3.取一段镍铬合金丝(2)，将其缠绕在带涂层的螺纹杆(3)上，将合金丝(2)在螺纹杆(3)缠绕的起始和末了的位置用高温涂层固定，两端各留出一段合金丝；S4.购买石英片(4)，将缠绕固定有镍铬合金丝(2)的螺纹杆(3)固定于石英片(4)上，并将螺纹杆留有的镍铬合金丝(2)的一端在石英片(4)的一端边缘伸出并折回固定，在石英片(4)边缘的悬空处形成镍铬合金丝环尖头伸出石英片；S5.取两根导线(6)，分别与固定于石英片(4)的镍铬合金丝(2)两端相连；S6.购买调压器(5)一个，输入端连接电源，输出端与连接镍铬合金丝(2)的两根导线(6)相连；S7.将固定有镍铬合金丝(2)的石英片(4)放于倒置显微镜(7)载物台上，在显微镜下找到镍铬合金丝环尖头的像；S8.将拉断的、带有尖端的毛细管(1)固定在三位调节台(8)上，调整毛细管尖端(1)的位置，将毛细管尖端(1)调到在显微镜下能看到镍铬合金丝环尖头的视野内，将拉断的、带有尖端的毛细管(1)的尖端慢慢靠近镍铬合金丝环尖头，留有一段距离；S9.打断:打开调压器(5)，对镍铬合金丝(2)施加电压，经过实验找到镍铬合金丝环尖头将拉断的、带有尖端的毛细管(1)打断的施加电压范围，将电压调节到比该范围较低的电压的进行预热，调整拉断的、带有尖端的毛细管(1)所要打断的位置到镍铬合金丝环尖头附近，并将拉断的、带有尖端的毛细管(1)与镍铬合金丝环尖头接触，调整电压到打断电压范围内所需值，几秒钟后，确认镍铬合金丝环尖头与拉断的、带有尖端的毛细管(1)的表面相粘连，快速将拉断的、带有尖端的毛细管(1)与镍铬合金丝环尖头沿毛细管轴向方向分离，在显微镜下将看到尖端被打断的毛细管(A)；S10.收口：将调压器(5)的电压值调大，此时在倒置显微镜(7)中可以看到合金丝(2)开始发出红色的热光，将调压器(5)调至使被打断的毛细管尖端(A)端面熔化收口所需电压范围更低一些的位置，把被打断的毛细管(A)尖端端面靠近镍铬合金丝环尖头附近正对的位置上，，为避免电热丝产生的热量损害物镜镜头，将镜头下调，而后经调压器(5)调至端面熔化收口所需所需电压，对端面进行熔化收口；检查尖端收口情况，先将调压器(5)施加的电压调小，再用物镜靠近，检查状况，若收口还没有达到预期结果，则重复该收口操作；S11.被打断的毛细管尖端端面熔化收口完成后，用镍铬合金丝环尖头对熔化收口的毛细管尖端(B)进行弯折，在倒置显微镜(7)中同时看到镍铬合金丝环尖头和熔化收口的毛细管尖端(B)，将调压器(5)调节到弯折所需温度的对应的电压更低一些的电压处，将熔化收口的毛细管尖端(B)需要弯折的位置，靠近镍铬合金丝环尖头位置，将倒置显微镜(7)物镜镜头下调节，把电压调到弯折所需电压处，将熔化收口的毛细管尖端(B)继续靠近镍铬合金丝环尖头，在显微镜(7)下，观察熔化收口的毛细管尖端(B)弯折的程度，随时将调压器(5)电压调小，终止弯折。...

【技术特征摘要】
1.一种制备单细胞固定针的方法，其特征在于，采用的装置包括：一根用毛细管拉制器拉制的带尖端的玻璃毛细管(1)、镍铬合金丝(2)、涂覆有不导电、耐高温涂层的金属螺纹杆(3)、石英玻璃片(4)、调压器(5)、导线(6)、倒置显微镜(7)、三维调节台(8)；在涂有涂层的金属螺纹杆(3)的表面平行缠绕镍铬合金丝(2)，缠绕有镍铬合金丝(2)的金属螺纹杆(3)固定在石英片(4)上，缠绕金属螺纹杆的镍铬合金丝(2)的一端固定在石英片(4)上，另一端伸出石英片(4)的边缘再折回到石英片(4)上，在石英片(4)边缘的悬空处形成镍铬合金丝环尖头；镍铬合金丝(2)的两端分别通过导线与调压器(5)的输出端连接；带尖端的玻璃毛细管(1)固定到三维调节台(8)上，调整带尖端的玻璃毛细管(1)位于镍铬合金丝环尖头附近，采用倒置显微镜(7)观察制备过程；采用上述装置进行单细胞固定针的制备方法，包括以下步骤：S1.购买普通玻璃毛细管，用毛细管拉制器将其拉断，制作成带尖端的毛细管(1)，备用；S2.取一段金属螺纹杆，用耐腐蚀、耐高温、不导电的涂层涂覆金属螺纹杆，使涂层将螺纹杆的金属部分全部覆盖，放在85℃的加热台上，使涂层的的溶剂全部挥发，并在85-120℃的温度下继续加热2h-4h，使涂层完全固化在螺纹杆上，制作成带涂层的金属螺纹杆(3)；S3.取一段镍铬合金丝(2)，将其缠绕在带涂层的螺纹杆(3)上，将合金丝(2)在螺纹杆(3)缠绕的起始和末了的位置用高温涂层固定，两端各留出一段合金丝；S4.购买石英片(4)，将缠绕固定有镍铬合金丝(2)的螺纹杆(3)固定于石英片(4)上，并将螺纹杆留有的镍铬合金丝(2)的一端在石英片(4)的一端边缘伸出并折回固定，在石英片(4)边缘的悬空处形成镍铬合金丝环尖头伸出石英片；S5.取两根导线(6)，分别与固定于石英片(4)的镍铬合金丝(2)两端相连；S6.购买调压器(5)一个，输入端连接电源，输出端与连接镍铬合金丝(2)的两根导线(6)相连；S7.将固定有镍铬合金丝(2)的石英片(4)放于倒置显微镜(7)载物台上，在显微镜下找到镍铬合金丝环尖头的像；S8.将拉断的、带有尖端的毛细管(1)固定在三位调节台(8)上，调整毛细管尖端(1)的位置，将毛细管尖端(1)调到在显微镜下能看到镍铬合金丝环尖头的视野内，将拉断的、带有尖端的毛细管(1)的尖端慢慢靠近镍铬合金丝环尖头，留有...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪夏燕，武园园，邵云龙，王亚楠，张奇，郭广生，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11