自动化细胞微注射中器件制作及微注射实验研究

摘要

细胞微注射技术在生物工程等研究领域中扮演越来越重要的角色，但现有手工或半自动化的微操作方式，存在注射效率低、注射量难以控制等不足。研究一种注射效率高、量精确可控的自动化细胞微注射技术已成为生物工程领域的重要课题之一。
　　 本论文以微流体脉冲驱动-控制技术为起点，对自动化细胞注射中相关微器件的设计与制备、微操作与微注射实验进行了研究，取得以下成果：
　　 基于玻璃热成型工艺，进行了细胞微注射器件的基础制作工艺实验研究，包括拉制、磨制、锻制实验。通过对基础工艺的改进，引入了拔尖和弯制工艺，有效地解决了细胞注射过程中，注射针与持卵针间的夹角调节问题。
　　 进行了细胞注射的压力调节研究，达到了临界注射状态，并实现了序列化微喷射；进行了细胞自动输送实验，研究了驱动控制参数对细胞输送速率的影响，得到了优化控制参数。
　　 设计了微注射针自动定位系统，实现了微注射针的进针、退针等自动化操作。在调压喷射实验基础上进行了细胞微注射量的控制实验，通过选择控制参数可实现定量微注射。
　　 以猪卵母细胞为实验对象，进行了自动化细胞注射验证实验研究，单枚细胞平均注射时间约为3min，注射效率达18枚/h。结果表明：基于细胞压力调节、自动输送、微针自动定位技术和定量微注射的自动化细胞注射是可行的。