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表 4.4  不同驱动频率下退针步长量与速度实验数据 33

表 4.5  注射量与注射压力的关系 38

表 4.6  注射量与注射时间的关系 39

表 4.7  注射量与微针尖内径的关系 40 

1 绪论

1.1 细胞注射概念与操作特点

1.1.1 细胞注射概念

细胞注射技术是细胞工程领域中极具代表性的细胞操作分析手段，可直接与细胞内部细胞质及细胞核两组分相接触，从而改变细胞内环境。狭义的细胞注射是指利用微针或微管通过一定方式将需要的外源基因物质导入细胞的过程，广义的细胞注射是指根据需求，利用显微操作工具在显微视野内寻找并固定目标细胞，调节至适于注射的状态后将微注射针刺入细胞内需要注射的位置，向内注射适量的外源基因物质，并培育出带有特定基因特征的生物体的综合技术[1]。

1.1.2 细胞注射操作特点

细胞注射的对象为包括哺乳动物生殖细胞、体细胞、鱼类卵母细胞、两栖类动物的受精卵以及昆虫胚胎等在内的各类活体细胞，且注射针需要刺入细胞内部，由于这类对象在尺寸、结构及活性方面的特殊性，使得细胞注射技术区别于其他工业技术。具体的特征包括：文献综述

（1）尺寸细微

作为细胞注射操作对象的细胞，其尺寸通常不足一毫米，微尺度效应明显，且仅依靠裸眼观察无法满足要求，必须借助显微镜，因而操作空间受到一定的限制，为保持细胞活性，要求总注量不超过细胞自身体积的一半，因而对注射量的控制有很高的要求。

（2）结构严整

作为生命活动的基本单元，细胞是一个有机的整体，但细胞骨架和膜系统的强度却相对薄弱，骨架和膜系统的破坏将会严重影响细胞的完整性和内部物质、信息的传递传导，从而破坏细胞活性，因此细胞注射与吸持针、注射针的接触必须力度合适。

（3）生物活性

合适的液体环境是保持细胞活性最基本的要求，因此细胞注射所有的操作都必须在适合特定细胞生存的液体环境中完成。

1.2 细胞注射系统

1.2.1 细胞注射系统结构与功能组成

根据细胞注射的定义，为实现将外源物质导入细胞的目的，一个基本的细胞注射系统应当能够确定待注射细胞并将其固定，因此应包括吸持针和吸持针定位机构；然后注射针需精确地刺入细胞膜并到达合适的位置，因此需要注射针和注射针定位机构；再向细胞中注射入合适量的待注射物质，因此需要注射压力控制机构；最后退出细胞，完成一个细胞的注射过程，由于上述过程的操作处在微观尺度，仅通过裸眼无法准确观察，因此细胞注射系统还应包括显微观察和摄像环节。

细胞注射系统功能组成包括：

（1）细胞寻找：从培养皿中的细胞中搜寻未注射的细胞，使待注射目标细胞处于显微镜视野中心，再调节吸持针和注射针进入视野。

（2）细胞固定：操作末端执行器直至目标细胞处于吸持针端口附近，向吸持针内施加合适压强的真空，使得细胞被吸持针可靠吸持住。

（3）进针刺膜：调节末端执行机构，使注射针与待注射细胞以及吸持针处于比较适合注射的相对位置状态，然后驱动注射针前进刺膜，直至到达细胞内需要注射的准确位置。

（4）微量注射：向注射针中施加合适大小的正压强，驱使合适量的待注射物质进入细胞，完成注射后注射针退出细胞。 (责任编辑：qin)