一种细胞粘附力测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生物科学研究领域，一种细胞粘附力测量装置，包括压力控制单元、气管、储液腔、致动器、悬臂、胶体小球、样品池、待测样品、衬底、激光器、光探测器、计算机、制备池、基底、光学显微镜和电缆，悬臂为内部具有微通道的金属片，微通道的两端分别是进液口和抽吸口，进液口连接储液腔的出液口，抽吸口能够吸附一个胶体小球，能够在液体环境中测量细胞与衬底之间的粘附力，基于原子力显微镜，采用具有微通道的悬臂结合胶体小球的方法来研究细胞，在单细胞粘附力测量实验中无需更换悬臂就可以对不同的细胞进行测量，实验步骤简单，用于单细胞粘附力测量实验，每次实验能重复利用同一悬臂以对不同细胞进行测量，节省时间，且避免污染的引入。

A Device for Measuring Cell Adhesion Force

【技术实现步骤摘要】
一种细胞粘附力测量装置
本专利技术涉及生物科学研究领域，尤其是一种能够在液体环境中测量细胞与衬底之间的粘附力的一种细胞粘附力测量装置。
技术介绍
细胞与材料之间的粘附力是细胞重要的特性，对细胞的培养及分化有重要的意义，通常通过测量处于液体环境中的细胞与某种材料的衬底之间的粘附力来定性地研究，现有技术一般采用原子力显微镜，通过原子力显微镜的探针尖端吸附细胞，然后通过操纵原子力显微镜的悬臂来控制探针移动，使得细胞与衬底表面之间产生摩擦，并通过测量原子力显微镜的悬臂的位移来计算探针所受到的力，以此估算细胞与衬底表面之间的粘附力，其缺点是，通常情况下原子力显微镜的探针尖端每次只能吸附一个细胞，因此每次实验只能对一个细胞进行测试，而更换新的探针既耗时又容易引入污染，所述一种细胞粘附力测量装置能够解决问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术在原子力显微镜的基础上进行改造，采用特殊的悬臂结合胶体小球的方法来吸附细胞，用于单细胞粘附力测量实验，每次实验能够对不同的细胞进行测量，节省时间，不会引入污染。本专利技术所采用的技术方案是：所述一种细胞粘附力测量装置包括压力控制单元、气管、储液腔、致动器、悬臂、胶体小球、样品池、待测样品、衬底、激光器、光探测器、计算机、制备池、基底、光学显微镜和电缆，储液腔是具有进气口和出液口的圆柱形容器，储液腔处于斜躺位置，进气口位于储液腔的上底面，出液口位于靠近储液腔下底面的侧面，出液口朝下且低于进气口，压力控制单元、气管和进气口依次连接，压力控制单元能够对储液腔进行抽气或充气，悬臂为金属片状，悬臂的内部具有微通道，微通道的两端分别是进液口和抽吸口，进液口位于悬臂一端的上表面，抽吸口位于悬臂另一端的下表面，进液口连接储液腔的出液口，抽吸口能够吸附一个胶体小球，胶体小球为胶体制成的球状物，致动器连接于悬臂的上表面并紧贴储液腔的下底面，致动器电缆连接计算机，通过计算机对致动器施加不同的电压以控制致动器的伸缩形变，从而能够控制悬臂的位移，样品池位于悬臂的下方，样品池内具有保护液、待测样品和衬底，待测样品位于衬底的上面并均置于保护液中，光学显微镜位于样品池下方的10厘米处，激光器和光探测器均位于悬臂的上方，光探测器通过电缆连接计算机，激光器发生的激光在悬臂的上表面反射后，能够进入光探测器；储液腔的内径为2毫米、长度为10毫米，致动器由压电陶瓷制成，悬臂的长度为300微米、宽度为50微米、厚度为5微米，悬臂的微通道的直径为2.5微米，悬臂的抽吸口的直径为2微米，胶体小球的直径为3微米，待测样品为细胞样品。悬臂的抽吸口吸附胶体小球的两种方法：第一种方法是将包含胶体小球的液体置于制备池内，液体中胶体小球的浓度为0.01摩尔/升，并将悬臂置于制备池内，压力控制单元通过气管对储液腔进行抽气，以使得储液腔及悬臂的微通道内气压为负，气压值为负800毫巴，30秒后将悬臂取出制备池，采用光学显微镜观察悬臂，重复以上操作，直到制备池液体中的一个胶体小球被吸附并完全覆盖于抽吸口。第二种方法是将胶体小球均布于基底表面，压力控制单元通过气管对储液腔进行抽气，以使得储液腔及悬臂的微通道内气压为负，并通过计算机控制致动器以调节悬臂的位移，使得悬臂的抽吸口位于基底上方的0.5微米位置，然后通过计算机控制致动器以使得悬臂在竖直方向产生频率为30赫兹的振动，并使得悬臂的抽吸口位置处在竖直方向的振幅为1微米，30秒后停止悬臂振动，采用光学显微镜观察悬臂，重复以上操作，直到基底表面的一个胶体小球被吸附并完全覆盖于抽吸口。采用所述一种细胞粘附力测量装置进行单细胞粘附力测量的步骤为：步骤一，悬臂的抽吸口吸附一个胶体小球：包含胶体小球的液体置于制备池内，液体中胶体小球的浓度为0.01摩尔/升，并将悬臂置于制备池内，压力控制单元通过气管对储液腔进行抽气，以使得储液腔及悬臂的微通道内的气压值为负800毫巴，30秒后将悬臂取出制备池，采用光学显微镜观察悬臂，重复以上操作，直到一个胶体小球被吸附并完全覆盖于抽吸口；步骤二，将悬臂移至样品池内，调节激光器及光探测器的位置，使得激光器发射的激光在悬臂的上表面反射后进入光探测器，通过计算机控制致动器使悬臂带动胶体小球在竖直方向产生振动并同时在衬底表面移动，当胶体小球位于待测样品中的一个细胞上方时，通过计算机控制致动器使悬臂停止振动并带动胶体小球向下移动，移动距离范围为20纳米到50纳米，直到计算机根据悬臂反射光的信息算出悬臂的受力产生变化，说明胶体小球与一个待测细胞直接接触，且待测细胞与衬底之间产生压力；步骤三，通过计算机控制致动器使悬臂带动胶体小球沿竖直方向向上移动，计算机同时记录悬臂的受力信息，直到记录的悬臂的受力不再变化，即表明待测细胞与衬底表面分离；步骤四，根据计算机记录的悬臂的受力信息，计算得到待测细胞在衬底表面的粘附力特征；步骤五，更换胶体小球：将悬臂置于制备池内，压力控制单元通过气管对储液腔进行充气，以使得储液腔及悬臂的微通道内气压值为正1000毫巴，2秒后将悬臂取出制备池，采用光学显微镜观察悬臂，重复以上操作，直到悬臂的抽吸口位置无胶体小球吸附；步骤六，重复步骤一到步骤四，以对下一个待测细胞进行测量。所述步骤一还可以采用另一种方法：悬臂的抽吸口吸附一个胶体小球：将胶体小球均布于基底表面，压力控制单元通过气管对储液腔进行抽气，以使得储液腔及悬臂的微通道内气压为负，并通过计算机控制致动器以调节悬臂的位移，使得悬臂的抽吸口位于基底上方的0.5微米位置，然后通过计算机控制致动器以使得悬臂在竖直方向产生频率为30赫兹的振动，并使得悬臂的抽吸口位置处在竖直方向的振幅为1微米，30秒后停止悬臂振动，采用光学显微镜观察悬臂，重复以上操作，直到一个胶体小球被吸附并完全覆盖于抽吸口。本专利技术的有益效果是：本专利技术装置采用具有微通道的悬臂吸附胶体小球的方法来研究单细胞，在单细胞粘附力测量实验中无需更换悬臂就可以对不同的细胞进行测量，实验步骤简单，节省实验时间，并降低污染引入的几率。附图说明下面结合本专利技术的图形进一步说明：图1是本专利技术示意图；图2是悬臂与制备池的示意图；图3是胶体小球与基底的示意图。图中，1.压力控制单元，2.气管，3.储液腔，4.致动器，5.悬臂，6.胶体小球，7.样品池，8.待测样品，9.衬底，10.激光器，11.光探测器，12.计算机，13.制备池，14.基底，15.光学显微镜。具体实施方式如图1是本专利技术示意图，如图2是悬臂与制备池的示意图，如图3是胶体小球与基底的示意图，包括压力控制单元(1)、气管(2)、储液腔(3)、致动器(4)、悬臂(5)、胶体小球(6)、样品池(7)、待测样品(8)、衬底(9)、激光器(10)、光探测器(11)、计算机(12)、制备池(13)、基底(14)、光学显微镜(15)和电缆，储液腔(3)是具有进气口和出液口的圆柱形容器，储液腔(3)处于斜躺位置，进气口位于储液腔(3)的上底面，出液口位于靠近储液腔(3)下底面的侧面，出液口朝下且低于进气口，压力控制单元(1)、气管(2)和进气口依次连接，压力控制单元(1)能够对储液腔(3)进行抽气或充气，悬臂(5)为金属片状，悬臂(5)的内部具有微通道，微通道的两端分别是进液口和抽吸口，进液口位于悬臂(5)一端的上表面，抽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细胞粘附力测量装置，包括压力控制单元(1)、气管(2)、储液腔(3)、致动器(4)、悬臂(5)、胶体小球(6)、样品池(7)、待测样品(8)、衬底(9)、激光器(10)、光探测器(11)、计算机(12)、制备池(13)、基底(14)、光学显微镜(15)和电缆，其特征是：储液腔(3)是具有进气口和出液口的圆柱形容器，储液腔(3)处于斜躺位置，进气口位于储液腔(3)的上底面，出液口位于靠近储液腔(3)下底面的侧面，出液口朝下且低于进气口，压力控制单元(1)、气管(2)和进气口依次连接，压力控制单元(1)能够对储液腔(3)进行抽气或充气，悬臂(5)为金属片状，悬臂(5)的内部具有微通道，微通道的两端分别是进液口和抽吸口，进液口位于悬臂(5)一端的上表面，抽吸口位于悬臂(5)另一端的下表面，进液口连接储液腔(3)的出液口，抽吸口能够吸附一个胶体小球(6)，致动器(4)连接于悬臂(5)的上表面并紧贴储液腔(3)的下底面，致动器(4)电缆连接计算机(12)，通过计算机(12)对致动器(4)施加不同的电压以控制致动器(4)的伸缩形变，从而能够控制悬臂(5)的位移，样品池(7)位于悬臂(5)的下方，样品池(7)内具有保护液、待测样品(8)和衬底(9)，待测样品(8)位于衬底(9)的上面并均置于保护液中，光学显微镜(15)位于样品池(7)下方的10厘米处，激光器(10)和光探测器(11)均位于悬臂(5)的上方，光探测器(11)通过电缆连接计算机(12)，激光器(10)发生的激光在悬臂(5)的上表面反射后，能够进入光探测器(11)。...

【技术特征摘要】
1.一种细胞粘附力测量装置，包括压力控制单元(1)、气管(2)、储液腔(3)、致动器(4)、悬臂(5)、胶体小球(6)、样品池(7)、待测样品(8)、衬底(9)、激光器(10)、光探测器(11)、计算机(12)、制备池(13)、基底(14)、光学显微镜(15)和电缆，其特征是：储液腔(3)是具有进气口和出液口的圆柱形容器，储液腔(3)处于斜躺位置，进气口位于储液腔(3)的上底面，出液口位于靠近储液腔(3)下底面的侧面，出液口朝下且低于进气口，压力控制单元(1)、气管(2)和进气口依次连接，压力控制单元(1)能够对储液腔(3)进行抽气或充气，悬臂(5)为金属片状，悬臂(5)的内部具有微通道，微通道的两端分别是进液口和抽吸口，进液口位于悬臂(5)一端的上表面，抽吸口位于悬臂(5)另一端的下表面，进液口连接储液腔(3)的出液口，抽吸口能够吸附一个胶体小球(6)，致动器(4)连接于悬臂(5)的上表面并紧贴储液腔(3)的下底面，致动器(4)电缆连接计算机(12)，通过计算机(12)对致动器(4)施加不同的电压以控制致动器(4)的伸缩形变，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭强，索奕双，张向平，
申请(专利权)人：金华职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33