[发明专利]一种单细胞粘附力测量方法

摘要

本发明涉及生物科学领域，一种单细胞粘附力测量方法，单细胞粘附力测量装置包括扫描电镜腔、储气罐、水蒸汽源、进气管、真空室、电子枪、电子探测器、位移台I、致动器、微操纵器、位移台II、衬底、细胞样品、计算机、扫描电镜、气管和电缆，基于扫描电镜技术，将扫描电镜技术与特殊的细胞操纵技术相结合，采用特殊的微操纵器及衬底，在对细胞进行操纵的同时能够实时地进行粘附力测量，并且由于微操纵器是从细胞的下侧来操纵细胞，因此能够减小测量过程中细胞的形变，测量结果准确，实验方法简单。

主权项

1.一种单细胞粘附力测量方法，单细胞粘附力测量装置包括扫描电镜腔(1)、储气罐(2)、水蒸汽源(3)、进气管(4)、真空室(5)、电子枪(6)、电子探测器(7)、位移台I(8)、致动器(9)、微操纵器(10)、位移台II(11)、衬底(12)、细胞样品(13)、计算机(14)、扫描电镜、气管和电缆，xyz为三维坐标系，进气管(4)的一端位于扫描电镜腔(1)内、另一端位于扫描电镜腔(1)外并通过气管分别连接储气罐(2)和水蒸汽源(3)，真空室(5)安装于扫描电镜腔(1)的上面，电子枪(6)连接于真空室(5)的下端，电子枪(6)、电子探测器(7)、位移台I(8)、致动器(9)、微操纵器(10)、位移台II(11)、衬底(12)和细胞样品(13)均位于扫描电镜腔(1)内，电子探测器(7)、位移台I(8)、致动器(9)和位移台II(11)均分别通过电缆连接计算机(14)；位移台II(11)位于电子枪(6)下方的16厘米处，衬底(12)置于位移台II(11)的上面，衬底(12)的上表面吸附有细胞样品(13)，衬底(12)的上部由平行的条状凸起和空隙组成；当电子枪(6)向衬底(12)发射电子，并与衬底(12)表面相互作用后，其中一部分形成反射电子，电子探测器(7)位于位移台II(11)的侧上方，用于探测衬底(12)表面的反射电子，电子探测器(7)能够将探测到的电子信息输入计算机(14)，通过计算机(14)能够控制位移台I(8)和位移台II(11)的三维移动；微操纵器(10)由一块长度为200微米、宽度为40微米、厚度为6微米的金属片加工而成且具有弹性，微操纵器(10)具有前端和后端，前端具有平行排列的三个操纵指，操纵指具有相互呈20度角的前段和后段，微操纵器(10)的后端通过致动器(9)连接于位移台I(8)，计算机(14)能够控制致动器(9)并带动微操纵器(10)在xz平面内以微操纵器(10)的后端为轴线转动，转动范围为正负15度角；微操纵器(10)的弹性系数为0.7牛/米，微操纵器(10)前端的三个操纵指均是长度为30微米、宽度为0.8微米、高度为4微米，相邻操纵指的间隔为1.2微米，操纵指的前段的长度为8微米、宽度为0.8微米、高度为1微米，衬底(12)上部的每个条状凸起的宽度均为1微米、高度为6微米，相邻的条状凸起之间的空隙宽度为1微米，衬底(12)由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA片微加工而成，衬底(12)表面镀有厚度为20微米的金膜，细胞样品(13)中的细胞的尺寸范围为2微米至4微米，细胞样品(13)中包含不同种类的细胞，其特征是：所述一种单细胞粘附力测量方法的步骤为：步骤一，采用扫描电镜监测微操纵器(10)与衬底(12)的相对位置，并通过计算机(14)控制位移台I(8)及位移台II(11)在xyz方向的三维移动，以使得微操纵器(10)与衬底(12)相互接近；步骤二，通过扫描电镜得到衬底(12)及细胞样品(13)的图像，选择衬底(12)上表面的一个细胞作为待测细胞来进行后续测量实验，通过计算机(14)控制位移台II(11)移动，使得微操纵器(10)的操纵指移动至所述待测细胞的侧上方距离为100微米处；步骤三，通过计算机(14)控制致动器(9)并带动微操纵器(10)，使得微操纵器(10)的操纵指的前段与衬底(12)上部的待测细胞所在的条状凸起之间的空隙平行；步骤四，通过计算机(14)控制位移台II(11)向上移动，使得微操纵器(10)的操纵指嵌入待测细胞所在的条状凸起之间的空隙中；步骤五，通过计算机(14)控制位移台II(11)水平移动，使得微操纵器(10)的操纵指沿着条状凸起之间的空隙移动，直到操纵指位于待测细胞的下方；步骤六，通过计算机(14)控制位移台II(11)向下移动，使得微操纵器(10)的操纵指的前段将整个待测细胞托起并与衬底(12)分离，并通过扫描电镜监测微操纵器(10)的形变，得到微操纵器(10)在竖直方向相对于其不受外力状态时的形变距离δ；步骤七，估算微操纵器(10)所受到的力F＝k·δ，其中k为微操纵器(10)的弹性系数，最终得到待测细胞在脱离衬底(12)的上表面时的粘附力。