[发明专利]压电超声显微注射器

说明书

本发明公开了一种压电超声显微注射器，所述压电超声显微注射器包括基座、固定安装于基座两端的旋盖及压电陶瓷振动模块、与旋盖固定安装的端盖、固定安装于旋盖和端盖上的弯头平口注射针、以及固定安装于压电陶瓷振动模块上的固定杆。本发明结构简单、各零部件互换性好，易于加工，且加工成本相对较低，简化了显微注射实验操作的实验成本和复杂程度。

技术领域

本发明涉及显微注射设备技术领域，特别是涉及一种压电超声显微注射器。

背景技术

随着21世纪现代生物工程技术的发展，人类对于微小的细胞有了更多的了解和认识，许多对于重大疾病或遗传症状的认知和分析根源均来自细胞乃至更加微观的生命个体。然而，人类对于人体组织、细胞或者遗传物质的观察、分析和操作上的困难一直是阻碍生物工程发展的一个难题。对细胞的破膜与穿刺本身就是以直接破坏细胞组织的手段来实现的，再加上细胞尺度非常小，操作过程前期或者实时力学信息反馈的缺失，导致操作微针对细胞的损伤难以控制，因此细胞注射过程中损伤的削弱问题一直是所有研究者研究的核心问题。

美国康涅狄格大学研制了一款压电细胞注射装置，此注射装置将堆叠压电陶瓷块封装在圆柱形封装中作为注射装置的主体结构，在管状主体结构前端连接了一个微针锁紧装置用于夹持注射微针。在激励信号的作用下，压电陶瓷会在轴向发生一定振幅的振动，振动通过柱状主体往前端传导至针尖，使用针尖的振动刺破细胞膜。但是在实际试验中研究者发现针尖的侧向振动较大，对细胞的损伤程度较高，研究人员推断是微针前端较小的质量导致振动响应过于激烈，所以使用一小段汞置于微针前端腔体中来稳定针尖。而后实验结果表明汞柱有效减弱了微针的侧向振动，并且在细胞破膜注射实验中表现优异。而后续研究人员通过实验发现汞柱确实能够削弱针尖的横向振动，从而降低细胞损伤提高细胞注射成功率。但是研究也表明汞柱对生物细胞有毒害作用，容易在试验操作过程中杀死活细胞，因此相比之前有效缓解径向振动，其优势并不明显。之后，黄海波针对康涅尼格大学注射装置的缺点进行了设计改进，使用了压电陶瓷前置的布置方案，这样使得振动更易传导至针尖并且有效提高了振动能量利用率，同时也一定程度上减弱了微针径向振动幅度。但是在一般克隆实验中会对哺乳动物的卵母细胞进行破膜注射操作，这些卵细胞相比于斑马鱼卵更加微小更加脆弱，对注射装置的要求更高，因此目前此装置性能还不能满足现阶段应用中的操作要求。

目前，细胞注射技术都是以破膜与穿刺本身为前提，然而传统的细胞破膜和穿刺都是通过直接破坏细胞组织的手段来实现的，再加上细胞尺度非常小，因此，在细胞破膜过程中很容易造成对细胞的机械损伤，从而影响实验成功率。由于生物细胞组织和细胞膜均属弹性体，表面比较脆弱和湿滑。因此，在显微注射过程中，注射微针与细胞直接接触，注射器设计机构的好坏将直接影响被注射细胞的活性。生物工程中对细胞最常见的操作是核移植操作，该操作对细胞造成损伤的主要步骤在刺破细胞透明带这一步，因为核移植只需要穿透透明带进行核注射。传统破膜注射过程主要是利用外径10μm以上的斜口注射针对卵细胞透明带进行穿刺，然后完成注核操作，一方面斜口注射针尖端极为尖锐，在注核过程中极容易划伤内部细胞质膜而使细胞丧失活性。同时，10μm的斜口注射针内管管径过小，无法完成像细胞核等大型细胞器的移植工作。另外，现有压电显微超声细胞注射器采用压电陶作为激励驱动注射器进行轴向振动，来实现细胞破膜过程。但是，现有细胞注射器的设计在激励情况下容易导致前端注射微针发生径向窜动，从而使得注射针对细胞出现机械损伤，使细胞在注射过程中失活，降低实验成功率。最后，现有压电超声显微注射器无法配合使用常规实验室所采用的弯头微针来进行细胞操作实验。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种压电超声显微注射器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压电超声显微注射器。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：