[发明专利]一种细胞调换装置及其方法

说明书

本发明公开了一种细胞调换装置及其方法，包括光镊细胞调换装置，所述光镊细胞调换装置包括光镊发射器、光刀发射器、细胞室和显微镜，所述显微镜包括底座、移动载物台和镜筒，所述细胞室设置于移动载物台，所述细胞室包括细胞调换室和细胞存放室，所述细胞存放室和细胞调换室之间设置有隔板，所述隔板上若干个连接细胞调换室和细胞存放室的细胞通道。本发明利用激光光刀和光镊技术进行细胞的移植，不仅操作精度高，而且不易损伤细胞，对于培养和研究细胞具有较大的贡献。

技术领域

本发明涉及生物细胞领域，尤其涉及一种细胞调换装置及其方法。

背景技术

光镊技术基于光的力学效应，能够捕获操纵微米、纳米级的微粒，并对所施加的力进行测量，具有非接触、无损伤、高精度的特点，被广泛用于生物单分子、细胞等测量领域中，极大的促进了定量生物学的发展。光镊技术主要利用高度聚焦的激光光束产生三维势阱从而对微小粒子产生吸引，通过测量微球与光阱中心的距离计算相应受到的作用力。微球往往均匀分布于样品池中，传统的光镊系统在使用时缺少选择性和排他性，处于光阱附近的任何介电粒子都有可能被捕获。为防止同时捕获多个微粒而影响实验测试过程，目标样品必须以非常低的浓度分散在液体中。对于手动操作与半自动操作的光镊，往往需要花费较多时间用于微球的捕获上面，大大降低了实验效率，加重了操作者的实验负担。光镊技术的自动化因而成为研究的重点。

光镊技术的自动化技术目前已有很多成果与进展。Grover等人利用图像处理技术实现了一种自动分拣单细胞的方法，Wu等人实现了一种A*算法用于单细胞搬运的路径规划。同样，Banerjee等人实现了一种自由路径规划算法用于单细胞的搬运。Chapin等人将交通规则引入粒子的搬运，实现了粒子的排列。CHeah等人建立了包含粒子布朗运动的运动模型，实现了一种用于控制粒子运动的控制器。

以上研究多数建立在一种过度理想环境当中，如干净、稳定的液体环境。并且更多针对的是细胞等较大的粒子在具有较大视场下的运动控制算法，对于测量应用所需的算法还不多。针对用于力谱测量的光镊系统，其所需微粒直径更小，一般在1-2um左右；所需光阱的刚度更高，往往需要达到0.5pn/nm,也就意味着使用的物镜具有更高的数值孔径，从而使得观察视场和景深都变得有限，最终使得粒子重复捕获的现象更容易发生。同时由于刚度的提升也需要更高的激光功率，这样也导致了在样品池中加热效应更加明显，并导致了样品池中液体的对流。粒子除了布朗运动还要收到液体环境对流的影响，使得针对性的捕获粒子变得更加困难。

克隆技术已展示出广阔的应用前景，培育优良畜种和生产实验动物、生产转基因动物、生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法等。尽管克隆技术有着广泛的应用前景，但离产 业化尚有很大距离，实践中克隆动物的成功率还很低。

克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。所谓细胞核移植技术，就是将供体细胞 核移入除去核的卵母细胞中，使后者不经过精子穿透等有性过程即可被激活、分裂并发育成 新个体，使得核供体的基因得到完全复制。以供体核的来源不同可分为胚细胞核移植与体细 胞核移植两种。哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得一卡尔伊尔门泽和 彼得霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。到1995年，在主要的哺乳动物中，胚胎细 胞核移植都获得成功，包括冷冻和体外生产的胚胎。1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆 特博士科研组公布体细胞克隆羊“多莉”培育成功，它是世界上第一例经体细胞核移植出生的 动物，是克隆技术领域研究的巨大突破，从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物 提供了有效方法。近来，应用该技术可以将转基因(GFP)的神经细胞核植入卵母细胞质中， 可获得绿色荧光GFP转基因克隆鼠；还有学者将神经干细胞、成纤维细胞作为供体获得了 克隆鼠。目前，体细胞核移植克隆技术已成为国际上研究的热点之一。