显微操作针制作相关问题分析

发表时间:2020/7/22   来源:《科学与技术》2020年2月6期   作者:陈春晓 王双 毕方成
[导读] 在显微操作中,显微操作针是非常关键的操作工具,其制作质量直接对操作的效果造成严重影响。

         摘要:在显微操作中,显微操作针是非常关键的操作工具,其制作质量直接对操作的效果造成严重影响。文章重点对显微操作针的清洗、硅化、拉制、锻造中存在的问题进行了分析,并着重介绍了持卵针、注射针的整个制作流程及制作方案,以提高显微操作针制作的质量,为后续的实验操作奠定基础。
         关键词:显微;操作针;制作
1.准备用于制作显微操作针的玻璃管
         由于显微操作仪的制造商不一样,成品针的口径也存在较大差异,外径尺寸有1.0、1.5mm等。目前,国内使用的大多数玻璃管都是由日本等国外企业制造,其外径大约为1.0毫米,壁厚为0.02至0.15mm之间。由于显微操作仪型号不同,其操作方法也存在较大差异,因此要求显微操作针必须与操作仪匹配,才能确保实验效果。
         由于玻璃管的制造商不同,该处理流程也存在较大差异。一般,从国外进口的玻璃管是硅化玻璃管,可以直接拉制成显微操作针。而由国内制造商生产的玻璃管仅使用浓度为75%的酒精进行消毒处理,并未进行硅化处理,因此,如果选用国产玻璃管,必须对其提前进行清洁和硅化,在投入使用。硅化玻璃管的流程如下,首先,用超声波清洗机将玻璃管清洗15分钟;其次,放置进干燥箱经干燥并浸酸处理取出,用流动的水清洗并干燥,再硅化5分钟并二次干燥处理;最后高压待用。根据用途将其可分为两种尺寸的显微操作针,即注射针和持卵针;注射针一般外径、内径分别为1.0毫米、0.8毫米;持卵针一般外径、内径分别为1.0毫米、0.6毫米。
2.显微操作针的拉制
         一般,通常使用日本生产的PN-30水平拉针仪制作不同类型的显微操作针。此拉针仪的铂丝分为两种:即粗铂金和细铂金。在对持卵针进行拉制时,通常使用粗铂金丝,但在对注射器进行拉制时,一般需要根据操作系统而定。如果使用系统为Piezo的压电式操作仪制作注射针,则要求针尖端细而长,在这种情况下可以使用细铂金丝,而如果使用系统为Leica手动操作系统制作注射针,则需要使用粗铂丝。铂金丝的表面应像“Ψ”形一样光滑,固定在拉针仪上的玻璃管应位于铂金丝“Ψ”的中心。这样就可以均匀的加热玻璃管,反之,注射针的针尖会旋转,针尖会出现弯曲,对使用效果造成影响。
         一般,拉针仪的参数有三个,热度、主磁力、次磁力,在选择参数时,应结合制针要求而定。针尖的长度和内径由热度决定,热度越高,针尖相对越长,口径越细,数值通常在65到95范围内;针尖的口径由主磁力决定,磁力越大,针尖口径越细,该值通常控制在65到100范围内。针尖细部分的长度由次磁力决定,磁力越大,针尖相对越短。因此,需根据实际情况调节相应的拉针仪参数后,在拉针仪上固定玻璃管进行拉制,经拉制后的玻璃管作为针胚。
3.持卵针的制备
3.1.持卵针的锻针方法
3.1.1砂轮断针
         在左手的手指上放置针胚,目视观察合适的断针位置,然后用右手稍微旋转砂轮以使其轻轻地折断。
3.1.2锻针仪锻针
         使用日本产的煅针仪(MF-900),首先在物镜支架上垂直放置针胚,然后将电热丝和玻璃珠调整到50x目镜下的最清晰位置,并对针胚的位置目测调整,使其在玻璃珠的正上方;调整镜下的针胚,并向后移动玻璃珠,以避免接触针胚,将针胚的口径调整为80μm,此时,向前移动玻璃珠,当针胚与玻璃珠位于同一平面上(即玻璃珠和针胚接触的位置)时,将其温度调节至30°C,打开电源,并在约3秒钟后慢慢松开,针胚被拉断。由于这两种锻针方法各有优缺点:前者对电热丝的损坏率极低,断口平整度较高,但控制针的口径难度较大,仅能将其控制在特定范围内;后者可以严格控制针的口径,但很容易损坏改变玻璃珠形状,对锻针效果造成严重影响。影响效果的因素有两点:其一,如若电热丝直径过大,温度太高,则在锻针时很容易弯曲;如若使用的电热丝太细,很容易出现熔化;玻璃珠大小和锻针温度,可以结合以往经验进行调整,如玻璃珠太大,可以适当提高锻针温度或者适当提高加热玻璃珠的时间。
3.2持卵针口径的煅烧
         在玻璃珠上方放置折断的持卵针,将温度调节到开关的刻度值50,并在管口缩小在所需内径时,停止加热操作。在操作中,要严格对持卵针的口径进行控制,如果太大,持卵时很容易吸入大部分卵母细胞,使其变形,导致极体的位置出现变化,对操作效果造成影响;反之,如果太小,母卵细胞会随意摆动,对操作速度和效果造成影响。


4.注射针的制备
4.1锻针
         一般,有两个常用的操作系统,并且两个针的制造方式完全不同,但锻针制造方法与持卵针方法一样,但与锻针的口径又有很大区别。其中,Leica显微操作仪需要口径为20μm的注射针,Piezo压电操作仪需要使用口径为10μm的注射针。Piezo压电式操作仪对针口的要求为平口,但是Leica显微操作仪手动系统需要将注射针的前端磨尖、拔尖。
4.2.磨针
         在日本制造型号为EG-400磨针仪上固定针头,角度设置为45°和50°之间,首先将速度调节为0,然后调节视野,再将注射针头调节至只需触摸磨石即可。其次,将速度调整为50,然后用滴管在磨石中加入适量75%的酒精,等注射针管中的酒精液面稳定后,迅速升起注射针,使用注射器吹出玻璃针中的液体。
4.3拔尖
         在玻璃珠上方垂直放置磨好的针,并确保针尖的开口朝前,同时对视野进行调整,将加热温度调节到约25,踩在加热板上,缓慢将针移至与玻璃珠刚接触时,停一会儿,然后快速提起,形成一个小尖端。
5.烤弯
         在制作完成持卵针和注射针后,必须将其烤弯,两种系统中使用的持卵针要求相同,烤弯角度大约为20°至30°左右。使用Piezo压电式操作仪制造的注射针,烤弯角度控制在15°至20°之间。烤弯方法:在物镜支架上水平放置制备好的持卵针和注射针,并对视野进行调节。在玻璃珠上方放置玻璃针,并使两者保持一定距离。将电热丝的温度调节为50,踩下踏板,将玻璃珠缓慢升至离玻璃针较近的位置,同时在镜中的刻度上观察,当达到设定角度时,立即松开踏板。而使用Leica显微操作仪手动制造的操作针也可以在酒精灯的作用下烤弯,将其烤成Z形。
6.显微操作针的评定标准
6.1注射针
         制作的注射针长度为5-8厘米,以确保其具备合适的注射尖端。注射针尖端的直径不超过1mm为最佳,内径控制在10至12μm之间为最佳,且在光学显微镜下看不清楚,如果通过光学显微镜可以看到注射针尖的开口,则表明针尖直径太大。如果注射针开口过大,将很难穿透原核,在完成注射后会出现受精卵破裂问题;但是,若开口过小,则灰尘容易堵塞针尖,影响正常操作。因此,在选择针头口径时,必须进行试验对比选择;此外,还需要严格控制针尖的锥度,可以通过在距针尖固定距离处测量针头直径来估算,在离注射针尖端50μm处的直径应控制在10至15μm之间或更小。从注射针尖的肩到尖端距离控制在5-8毫米左右。相关研究表明最佳的距离为8mm。如若距离太小,注射针的肩部将导致针尖无法固定在注射小室的底部,从而对注射效果造成影响;如若针过长,则在穿过厚厚的矿物油层时,注射针头会出现不稳定,严重情况下还会弯曲,导致注射工作无法正常进行。
6.2持卵针
         管尖端的外径与卵母细胞的直径之差不得大于10-30μm。管口中心和卵母细胞的中心应处于同一水平线,这样当对卵母细胞固定时,卵母细胞在垂直方向上不会发生运动。管口外径如果过大,将无法按要求固定卵母细胞。在固定之前,垂直方向的位置变化将会使极体位置发生变化。管口外径如果过小,则在去核过程中,卵母细胞会出现摆动,对正常操作造成影响,因此,将持卵针的内径开口设置在中间最合理,为此,断头必须保持齐平。固定针的理想形状是外径为100至120μm,内径为10至20μm,且保证两侧对称光滑。
结束语
         由于在显微操作中,显微操作针是不可缺少的工具,因此,只有不断对显微操作针制作中存在的问题和制作流程进行优化,才能最大限度保障显微操作针的制作质量,为后续的实验工作奠定基础。
参考文献:
[1]冯磊,吴发伟,张振强等,显微操纵针的制造方法探讨[J],细胞与分子免疫学杂志,2016,26(12):1308-1309
[2]马玉芳,卢自力,王晓宁等。显微操纵针的生产[J],黑龙江动物繁殖,2018,12(1):46-47







        

                                            
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