[发明专利]一种细胞注入和提取的微纳米吸管装置

说明书

技术领域

本发明涉及纳米器件领域，具体涉及一种细胞注入和提取的微纳米吸管装置。

背景技术

当今生物医学实验随着研究需求的提高，越来越需要向多维度和复杂体系发展。培养皿是生物医学实验最主要的实验载体，但是随着研究的日益深入，大部分实验需求已严重受限于培养皿二维平面的限制。目前研究人员普遍认识到现有二维细胞培养不能重现原有组织细胞拥有的形态和生化特征。生物医学研究迫切需要从现在简单均一的体系向多尺度、可以模拟复杂三维微环境的方向发展近年来3D打印成型技术与生物医学研究交叉与渗透已迅速形成了一个崭新的研究领域—3D生物打印，结合物理、生物、材料，工程以及信息学等创新思路和前沿技术，建立起更为先进的多尺度、多功能、高度集成化和智能化的平台。然而由于生物研究对象活体细胞及组织器官的复杂性，现今3D生物打印尚不能实现对细胞微环境的真实模仿，而且对于建立的三维微环境的全面观测和对其的精确操作更是空白。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种细胞注入和提取的微纳米吸管装置，能够实现单个活细胞的三维精确操作：将单个活细胞植入到样品中的指定位置，将单个活细胞从样品的指定腔体中提取甚至可以直接对单个活细胞进行原位实时微创活检。

本发明提出的细胞注入和提取的微纳米吸管装置，包括：

包括：

基座；

吸管；

第一机械装置，设置于所述基座上，所述第一机械装置能够沿第一方向机械运动；

第二机械装置，设置于所述第一机械装置上，所述第二机械装置能够沿第二方向机械运动，所述第二方向垂直于所述第一方向；

压电驱动单元，设置于所述第二机械装置上，用于产生所述吸管沿第一方向的机械运动；

样品台，设置于所述基座上，用于放置样品，所述样品台可以以第二方向为轴机械转动，所述样品浸没在细胞培养液中并用光学透明的透气膜封装；

所述第一机械装置、所述第二机械装置、所述压电驱动单元的机械运动使得所述吸管刺透所述透气膜穿过所述细胞培养液后到达所述样品中的预定位置，

其中，所述第一机械装置在第一方向的机械运动使所述吸管向样品中的预定位置运动，当所述吸管到样品的距离小于预设距离时，所述第一机械装置停止运动，所述压电驱动单元在第一方向上的机械运动使所述吸管到达所述样品中的预定位置。

优选地，所述细胞注入和提取的微纳米吸管装置还包括显微镜，所述显微镜的物镜位于所述样品的正上方，所述显微镜用于观察所述吸管的位置。

优选地，所述细胞注入和提取的微纳米吸管装置还包括控制器，所述控制器用于控制所述样品台、所述压电驱动单元、所述第一机械装置、所述第二机械装置的机械运动。

优选地，所述样品台可以沿所述第二方向机械运动。

优选地，所述吸管为可替换的，所述吸管为微米吸管或纳米吸管。

优选地，所述微米吸管的内径为10微米至30微米，外径80微米至100微米，所述微米吸管的前端具有约10微米的开口；所述纳米吸管内径为30纳米至50纳米，外径80纳米至100纳米，所述纳米吸管的前端具有约30纳米的开口。

优选地，所述微米吸管的后端通过导管连接到微气泵，所述微气泵产生的推气流将至少一个细胞注入所述样品，所述微气泵产生的吸气流从所述样品中抽取至少一个细胞。

优选地，所述纳米吸管内设置有微电极，在所述微电极上施加偏压，从所述样品中抽取物质。

优选地，所述样品为通过3D打印生成的3D生物支架，所述3D生物支架的材料为水凝胶。

优选地，所述样品为活组织中的单个细胞，所述物质为细胞质或DNA或RNA。

本发明提出的细胞注入和提取的微纳米吸管装置，通过灵活的三维机械运动，能够实现单个活细胞的三维精确操作。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1a-1b为细胞注入和提取的微纳米吸管装置实施例的结构图；

图2a-2b为微米吸管向样品中注入细胞的示意图；

图3a-3b为纳米吸管从样品中抽取细胞质的示意图。

具体实施方式