[发明专利]将物质传输到细胞内的系统、总控装置、微控制器及方法

说明书

本发明提供一种将物质传输到细胞内的系统、总控装置、微控制器及方法，其中，系统包括：微流控芯片用于固定待测细胞；载物台，用于放置固定有待测细胞的微流控芯片；显微镜的物镜，用于在总控装置的控制下，对待测细胞进行光学采样得到采样图片；总控装置，用于对采样图片进行三维重构处理，得到待测细胞对应的三维重构体；对三维重构体进行几何分析，得到最佳传输位置；微控制器，用于根据位置调整指令，控制微针和/或载物台移动，使得微针到达待测细胞内的最佳传输位置；微注射器，用于在总控装置的控制下，提供推射压力给微针，将微针内的待传输外界物质传输到细胞内部。上述技术方案实现了高效准确地将物质传输到细胞内，提高了传输成功率。

技术领域

本发明涉及细胞内传输处理技术领域，特别涉及一种将物质传输到细胞内的系统、总控装置、微控制器及方法。

背景技术

在微组装和基因编辑，如DNA及RNA的转染操作中，涉及将外界物质传输到细胞内部的步骤。目前的细胞内传输的方案存在以下问题：

在传输操作前，需要对细胞进行固定处理，以防止操作时细胞的运动。传统的固定方法，例如利用微针吸附细胞方法等，在较短的时间内，无法固定并排列更多的细胞，使得细胞内传输效率低。

传统的细胞内传输方法一般为生物、化学传输方法，例如囊泡，病毒等作为载体等，以及物理方法：电穿孔，微流芯片，磁球等。利用这些传统方法进行传输，外部物质只能传输到细胞质内，并间接地扩散到目标细胞器内。而在DNA转染中，大部分的DNA物质必须在细胞核内实现功能，而细胞质的扩散将降低其的生物活性。因此，传统传输方法不适合细胞内物质的传输，传输精度低，使得转染等操作效果差。

早期的传输操作集中研究了贴壁细胞，而贴壁细胞具有较平整表面形态，其内部的细胞器较容易定位。而悬浮细胞在细胞培养液中呈现近似圆球的形态，相较于贴壁细胞具有更大的高度。因此，传输部件(内部有待传输外界物质)在不适宜的高度上将很难成功地穿破细胞膜，传输部件在刺破细胞膜过程中细胞会发生倾斜运动。目前一些研究提出了一些传输部件高度调整算法，例如模板匹配，熵计算法，但是由于细胞器与周围细胞质的图像具有高度地相似性，这些算法无法获取细胞核等细胞器及细胞内微小部件的位置，从而无法精确地将外界物质传输到细胞内部，细胞传输成功率低。

传统的诊所操作依赖训练有素的操作员完成细胞内操作，操作员必须人为手动地将微操作工具和目标物体对齐，凭借经验调节微操作工具的位置，实现将外界物质传输到细胞内部。疲劳和经验将不可避免地会导致实验的失败，从而降低了细胞传输的效率。

综上，现有将外界物质传输到细胞内部的方案存在：传输精确度低、效率低、成功率低的问题。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种将外界物质传输到细胞内的系统，用以高效准确地进行细胞内传输，提高传输成功率，该系统包括：显微镜、载物台、物镜、微控制器、微针、微注射器、微流控芯片和总控装置，其中：

微流控芯片，用于固定待测细胞；

载物台，用于放置固定有待测细胞的微流控芯片；

显微镜的物镜，与总控装置连接，用于在总控装置的控制下，对所述待测细胞进行光学采样，得到采样图片；

总控装置，用于对所述采样图片进行三维重构处理，得到待测细胞对应的三维重构体；对所述三维重构体进行几何分析，得到最佳传输位置；发送位置调整指令至微控制器；所述位置调整指令中包括：所述最佳传输位置；

微控制器，与总控装置连接，用于根据所述位置调整指令，控制微针和/或载物台移动，使得微针到达被固定待测细胞内的所述最佳传输位置；所述微针内预置有待传输外界物质；

微注射器，与总控装置连接，用于在总控装置的控制下，提供推射压力给微针，将微针内的待传输外界物质传输到细胞内部。