[发明专利]活体动物体内的细胞的捕获、操控方法及相应的装置

说明书

技术领域

本发明属于光学微操控技术领域，具体涉及一种活体动物体内细胞捕获与操控方法及相应的装置。

背景技术

由于动物体内环境的复杂性，在体外或培养环境下的动物学研究不一定能够准确反映在体内的动物学活动，因此活体动物体内检验是生物学研究的最终验证。在活体动物体内研究肿瘤细胞的生长及转移、细胞及蛋白质间相互作用等生物学过程，对生命科学、医学研究及药物研发等领域具有重要意义。

随着活体动物体内成像技术如核磁共振、光声成像、荧光、生物发光成像等技术的出现于发展，研究活体动物体内的生命活动成为现实。如果能够主动操控将细胞移动至目标位置，必将极大的推动动物体内生物学活动的研究。

目前能够捕获并操控细胞及蛋白质尺寸微粒的工具有几种：原子力显微镜、微吸允技术、磁镊。

原子力显微镜和微吸允技术属于机械式操控，磁镊只能操控磁性微球，不能操控生物细胞。因此，这三种技术都不适合于操控活体动物内的细胞。

另一种捕获并操控细及及蛋白质尺寸微粒的工具是光镊，光镊是激光经过高数值孔径物镜会聚后形成，因此光镊能够非机械接触地穿透动物组织，深入到动物活体内对细胞在三维实现稳定的、非接触性的捕获和操控。

发明内容

(一)要解决的技术问题

现有的对活体动物内细胞的捕获和操控都采用机械接触方式，必须对活体动物进行解剖手术，存在损伤活体动物的不足。本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提出一种不损伤活体动物的细胞的捕获与操控方法，以及相应的装置。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种捕获活体动物体内的细胞的方法，该方法包括如下步骤：使一束激光形成光镊，所述光镊是指能够与微粒发生动量交换的光场；将一活体动物中需要进行细胞捕获的部分放置在形成所述光镊的位置；将一照明光束对准光镊和所述活体动物的需要进行细胞捕获的部分；调整所述光镊与所述活体动物的相对位置，使该光镊捕获所述活体动物的体内细胞。

本发明还提出一种操控活体动物体内的细胞的方法，其通过上述的捕获活体动物体内的细胞的方法捕获所述活体动物体内的细胞；并且，在捕获所述活体动物体内的细胞之后，使所述活体动物体与所述光镊发生位移，以使所述细胞相对于其周围介质发生相对位移。

根据本发明的一种实施方式，通过一个光学显微镜装置使所述激光形成光镊。

根据本发明的一种实施方式，所述光学显微镜装置为无穷远显微镜。

根据本发明的一种实施方式，，所述无穷远显微镜包括激光聚焦系统、置物平台和照明系统，所述激光聚焦系统用于将所述激光会聚成一个激光光斑，以在该激光光斑处形成所述光镊，所述置物平台用于放置所述活体动物，所述照明系统用于照射所述的光镊的位置，以便操作者的观察和图像的采集。

本发明还提出一种用于捕获和操控活体动物体内的细胞的装置，其包括：一个激光聚焦系统，其用于将一束激光会聚成一个激光光斑，以在该激光光斑处形成所述光镊；一个置物平台，其用于放置所述活体动物；一个照明系统，其用于照射所述光镊的位置。

根据本发明的一种实施方式，所述激光聚焦系统包括激光器、阱位透镜、第一反射镜、第二反射镜、二色镜、镜筒透镜和显微物镜，所述激光器发射平行光束，由所述阱位透镜进行会聚后经过第一反射镜和第二反射镜，再由二色镜反射后进行镜筒透镜，从镜筒透镜该所述激光束变为平行光后进入所述显微物镜，所述显微物镜将其聚焦成所述激光光斑。

根据本发明的一种实施方式，所述置物平台为压电平台。

根据本发明的一种实施方式，所述照明系统包括照明光源，所述照明光源发射的光透射光所述活体动物，并依次经由所述显微物镜、镜筒透镜和二色镜后出射。

根据本发明的一种实施方式，该装置还包括成像装置，其用于记录由照明系统发射的光。

根据本发明的一种实施方式，该装置还包括一个图像传感器，其用于记录由所述二色镜出射的光。

(三)有益效果

本发明提出的活体动物体内细胞捕获与操控方法采用了光镊技术，能够非接触式的捕获和操控动物体内的细胞，无需破坏动物表面的皮层，且不会对细胞造成机械损伤。

并且，本发明的方法能够运用到任何动物活体内的微循环管中粒子或活体细胞内部细胞器的动态研究。如血液微循环研究中抗癌药物的药效或疗效的影响，药物的靶向效果，微循环中的定点药物靶向研究等。活体内细胞相互作用的直接测量技术能为临床医学提供客观有效的科学数据。

附图说明