一种基于微管吸持法的批量测量细胞透明带杨氏模量方法技术

本发明专利技术提供了一种基于微管吸持法的批量测量细胞透明带杨氏模量方法，该方法加入了一个“收集传输”微针，集中进行多个细胞的收集，从而减少了测量细胞透明带弹性的过程中收集细胞所用的时间，然后根据成熟的Shell模型进行杨氏模量的计算。该方法包括：通过“收集传输”微针进行多个细胞的收集；通过“收集传输”微针将细胞传输到“显微视野”，通过帧差法检测细胞是否已经传输到了视野范围内，通过“吸持”微针对传输到的细胞进行捕获；“吸持”微针开始进行吸持，并获得卵母细胞的形变量以及作用在细胞上的力，进而通过Shell模型求得杨氏模量；给予“吸持”微针正压并将已测完弹性的细胞移出显微视野进行下一个细胞的弹性测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于细胞级别的显微操作

技术介绍
细胞的弹性对细胞的生理学以及病理学研究具有重要的影响。最近，越来越多的人开始把注意力集中在了测量细胞的弹性这一方面。通过学习，我们了解到透明带的硬度(杨氏模量)在细胞的弹性模量测量中起到了十分重要的作用。当前比较流行的细胞弹性测量方法主要有原子力显微镜法，光镊法，磁扭仪法，光阱拉伸法，细胞探针法和微管吸持法。在这些方法中，微管吸持法因其操作简单，施加的力的范围较大和能够对细胞进行较为全面的力学特性估计，而被广泛应用于细胞弹性测量中。细胞的物理特性随时间推移有较大的变化，因此设计一个批量化的细胞弹性测量方法十分必要。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于微管吸持法的批量测量细胞透明带杨氏模量的方法，作为一种细胞质量判断的新型依据，同时也为家猪的克隆操作以及体外受精操作提供所需的物理参数。本专利技术提供了一种基于微管吸持法的批量测量细胞透明带杨氏模量的方法，所述方法特别加入了一个“收集传输”微针，集中进行了多个细胞的收集，从而减少了测量细胞透明带弹性的过程中收集细胞所用的时间，然后根据成熟的Shell模型进行杨氏模量的计算。所述方法具体包括以下步骤：第1、通过“收集传输”微针在细胞群中集中收集多个细胞。具体操作：将待测量的细胞通过移液针放入置于载物台上的培养皿的培养液中，移动载物台使细胞群在显微视野内，利用液动注射器对“收集传输”微针进行抽取操作，收集多个卵母细胞；第2、通过“收集传输”微针将细胞传输到“显微视野”，通过帧差法检测细胞是否已经传输到了视野范围内，并通过“吸持”微针通过毛细作用对传输到的细胞进行捕获。具体操作：移动载物台使显微视野达到干净区域，利用液动注射器对“收集传输”微针进行注射操作，通过帧差法判断显微视野范围内是否出现卵母细胞，当显微视野范围内出现细胞后，“吸持”微针通过毛细作用对该细胞进行捕获；第3、“吸持”微针开始进行吸持，在此过程中获得卵母细胞的形变量以及作用在细胞上的力，进而通过Shell模型求得杨氏模量，Shell模型如下所示：E=2C(h*)(1-ν2)(ΔPΔL/RP)]]>其中，h*为卵母细胞的无量纲厚度，定义为透明带厚度h与微管半径RP的比值；v表示不可压缩性，这里定为0.5；C为h*的函数，函数如下所示：C(h*)=a+cln(h*)+eln2(h*)+gln3(h*)+iln4(h*)1+bln(h*)+dln2(h*)+fln3(h*)+hln4(h*)+jln5(h*)0.1≤h*≤500.64395655h*≥50]]>函数中的各系数如下：a＝1.070275412,b＝0.592405186,c＝-0.44373788,d＝0.126723221,e＝0.721290633,f＝0.074985305,g＝-0.14390482,h＝0.027220129,i＝0.040156098,j＝0.00132358.压强经由气动注射器开度与测得气压大小对应关系函数求得，得到气压变化与细胞伸长变化的斜率(ΔP/ΔL)，进而求得杨氏模量E。具体操作：利用气动注射器对“吸持”微针进行抽取操作，系统每次减小电机位移15°，在每一步中，系统留有5s的时间以使细胞的形变量达到稳定状态，据此得到细胞伸长变化ΔL。同时，根据前期已测得的电机旋钮开度与气压变化关系可以得到ΔP，杨氏模量E则可以直接求得。第4、“吸持”微针给予细胞正压并将已测完弹性的细胞移出显微视野，移动操作臂以及操作平台恢复到初始状态，从而进行下一个细胞的弹性测量。具体操作：利用气动注射器对“吸持”微针进行注射操作，移动操作臂和显微平台将已测完的细胞送到固定区域，确定细胞掉落后将平台和操作臂移回原位，利用液动注射器对“收集传输”微针进行注射操作，开始进行下一个细胞的测量。本专利技术的优点和积极效果：本专利技术实现了一种基于微管吸持法的批量测量细胞的透明带杨氏模量的新方法。该方法较单个测量细胞弹性模量的方法提升了25％的速度，由原来的2min/cell提高到了1.5min/cell。避免了细胞物理性质随时间变化的影响。通过不同组别的平均杨氏模量的不同，可以实现对不同组别的细胞的质量的判断。附图说明图1为批量测量流程图(左：原理图；右：实验图)。其中标号1表示石蜡油，标号2表示培养液，标号3表示“吸持”微针，标号4表示“显微视野”，标号5表示“收集传输”微针，标号6表示家猪卵母细胞。图2为普通家猪卵母细胞。其中标号11表示透明带，标号12表示细胞质。图3为电机旋钮开度与气压对照图。图4为气压变化与细胞伸长变化的斜率图。图5为Shell模型原理图。其中标号2表示培养液，标号3表示“吸持”微针。具体实施方式实施例1：本实施例所使用的细胞是从当地屠宰场所取的家猪卵母细胞。卵母细胞的获取方法如下：卵巢从屠宰场取出后，在两个小时之内用装有35°到37°的生理盐水的保温瓶运送到实验室。然后立刻用37°的含有100IU/L的盘尼西林和50mg/L的链霉素的无菌生理盐水清洗两次。卵母细胞从卵巢上的2到6毫米直径的小囊中抽取，将抽出的细胞用TL-Hepes-PVA冲洗三次后在39°、二氧化碳浓度5％的培养箱内体外成熟培养(IVM)42小时。经过IVM后，将细胞用0.1％的透明质酸酶进行脱卵。最后用M199将细胞清洗三次，得到的这些细胞为本例中所用细胞。本专利技术测量方法采用NK-MR601显微操作系统进行，该装置系统构架中包括将在显微视野范围内放置细胞群的移动载物台，包括两个三自由度的操作臂，包括用于收集细胞的“收集传输”微针，包括用于对“收集传输”微针进行注射操作的液动注射器，包括用于对“收集传输”微针收集的细胞进行捕获的“吸持”微针，包括对用于“吸持”微针进行抽取操作的气动注射器，其中的“吸持”微针适合的直径范围为40到60微米，细胞透明带厚度根据细胞的差异在20到30微米范围。本专利技术提供的基于微管吸持法的批量测量细胞的透明带杨氏模量的方法可以测量家猪卵母细胞的透明带的杨氏模量，具体实施情况如下：1、图1a所示为具体步骤的第一步，集中收集多个卵母细胞：将由图2所示家猪卵母细胞通过移液针放入置于载物台上的培养皿的培养液中，移动载物台使细胞群在显微视野4范围内，利用液动注射器对图1中所示的“收集传输”微针5进行抽取操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微管吸持法的批量测量细胞透明带杨氏模量方法，其特征在于该方法包括：第1、“收集传输”微针在细胞群中集中收集多个细胞；第2、通过“收集传输”微针将细胞传输到“显微视野”，通过帧差法检测细胞是否已经传输到了视野范围内，并通过“吸持”微针通过毛细作用对传输到的细胞进行捕获；第3、“吸持”微针开始进行吸持，在此过程中获得卵母细胞的形变量以及作用在细胞上的力，进而通过Shell模型求得杨氏模量，Shell模型如下所示：其中，h*为卵母细胞的无量纲厚度，定义为透明带厚度h与微管半径RP的比值；v表示不可压缩性，这里定为0.5；C为h*的函数，函数如下所示：函数中的各系数如下：a＝1.070275412,b＝0.592405186,c＝‑0.44373788,d＝0.126723221,e＝0.721290633,f＝0.074985305,g＝‑0.14390482,h＝0.027220129,i＝0.040156098,j＝0.00132358.压强经由气动注射器开度与测得气压大小对应关系函数求得，得到气压变化与细胞伸长斜率ΔP/ΔL，进而求得杨氏模量E；第4、“吸持”微针给予细胞正压并将已测完弹性的细胞移出显微视野，移动操作臂以及操作平台恢复到初始状态，从而进行下一个细胞的弹性测量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于微管吸持法的批量测量细胞透明带杨氏模量方法，其特征在于该方法包括：
第1、“收集传输”微针在细胞群中集中收集多个细胞；
第2、通过“收集传输”微针将细胞传输到“显微视野”，通过帧差法检测细胞是否已经传输到了视野范围内，并通过“吸持”微针通过毛细作用对传输到的细胞进行捕获；
第3、“吸持”微针开始进行吸持，在此过程中获得卵母细胞的形变量以及作用在细胞上的力，进而通过Shell模型求得杨氏模量，Shell模型如下所示：
其中，h*为卵母细胞的无量纲厚度，定义为透明带厚度h与微管半径RP的比值；v表示不可压缩性，这里定为0.5；C为h*的函数，函数如下所示：
函数中的各系数如下：
a＝1.070275412,b＝0.592405186,c＝-0.44...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新，刘曜玮，崔茂盛，赵启立，孙明竹，黄晶晶，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12