工作原理

結構組成

• 顯微鏡系統(tǒng)：一般采用倒置顯微鏡，如徠卡 DMi8 等，可提供清晰的高分辨率圖像，以便操作人員準確觀察樣品和注射過程，常用的物鏡倍數(shù)有 ×4、×10、×20、×40 等。

• 顯微操作器：是顯微注射儀的核心部件，如 Eppendorf 的 TransferMan 4r，可在三個維度上精確控制注射針的運動，實現(xiàn)亞微米級定位，其三維移動分辨率可達 0.05 μm（電動模式），最大移動范圍 X/Y 軸 25 mm，Z 軸 20 mm。

• 注射裝置

• 氣壓式顯微注射儀：如 CellTram Air，通過活塞 / 活塞腔系統(tǒng)產生壓力，填充質為空氣。具有不同的壓力調節(jié)范圍和體積變化，可實現(xiàn)精確的微量注射。

• 油壓式顯微注射儀：如 CellTram Oil，也是基于活塞 / 活塞腔系統(tǒng)，不過填充質為油，能提供更高的壓力和更精確的體積控制，最小吸取體積可≤1.5nl。

• 其他輔助部件：包括用于固定樣品的載物臺、照明系統(tǒng)、用于控制和調節(jié)參數(shù)的控制面板、以及與計算機連接的數(shù)據(jù)傳輸接口等，部分還配有破膜儀、微量自動注射儀等。

功能特點

• 精確定位：能夠實現(xiàn)亞細胞級別的精確定位，可靶向注射單細胞或亞細胞結構，如細胞核等，確保注射的準確性和有效性。

• 動態(tài)追蹤：操作人員可以實時觀察注射針與樣本的交互過程，及時調整注射參數(shù)，避免對細胞造成不必要的損傷，提高實驗成功率。

• 操作與觀察同步：減少了樣本轉移過程中的風險和誤差，保證了實驗結果的可靠性，尤其適用于對脆弱或易受影響的細胞進行操作。

• 預設程序切換：適用于高通量操作，如批量胚胎注射等，可提高實驗效率，減少人工操作誤差。

應用領域

• 轉基因技術：將外源目的基因直接注入受精卵的原核中，使外源基因整合到受體細胞的基因組內，從而獲得轉基因動物，是目前轉移效率較高的一種基因轉移方法。

• 細胞發(fā)育研究：把特定的分子探針及衍生的細胞間質成分導入活體細胞，為研究控制細胞功能的調控機制提供了新的途徑，有助于深入了解細胞的生長、分化和發(fā)育過程。

• 克隆技術：供體細胞的細胞核用顯微注射器移入卵母細胞后，在卵母細胞相關因子的作用下，發(fā)生重編程回復到發(fā)育的起點狀態(tài)，進而培育出克隆動物。

• 單細胞提取：在不改變細胞生存環(huán)境的情況下，對單個細胞進行活細胞提取，可單獨提取細胞質或細胞核，或者同時提取細胞質和細胞核，提取后細胞仍可存活，相比于傳統(tǒng)的裂解方式，提取的樣本更為干凈。

• 基因編輯：能夠進行高速、高效地將 CRISPR-Cas 復合物注入細胞，幫助克服對于傳統(tǒng)方式極難轉染的細胞基因編輯問題，為基因治療和疾病研究提供了有力工具。