显微注射仪是什么？

工作原理

结构组成

• 显微镜系统：一般采用倒置显微镜，如徕卡 DMi8 等，可提供清晰的高分辨率图像，以便操作人员准确观察样品和注射过程，常用的物镜倍数有 ×4、×10、×20、×40 等。

• 显微操作器：是显微注射仪的核心部件，如 Eppendorf 的 TransferMan 4r，可在三个维度上精确控制注射针的运动，实现亚微米级定位，其三维移动分辨率可达 0.05 μm（电动模式），最大移动范围 X/Y 轴 25 mm，Z 轴 20 mm。

• 注射装置

• 气压式显微注射仪：如 CellTram Air，通过活塞 / 活塞腔系统产生压力，填充质为空气。具有不同的压力调节范围和体积变化，可实现精确的微量注射。

• 油压式显微注射仪：如 CellTram Oil，也是基于活塞 / 活塞腔系统，不过填充质为油，能提供更高的压力和更精确的体积控制，最小吸取体积可≤1.5nl。

• 其他辅助部件：包括用于固定样品的载物台、照明系统、用于控制和调节参数的控制面板、以及与计算机连接的数据传输接口等，部分还配有破膜仪、微量自动注射仪等。

功能特点

• 精确定位：能够实现亚细胞级别的精确定位，可靶向注射单细胞或亚细胞结构，如细胞核等，确保注射的准确性和有效性。

• 动态追踪：操作人员可以实时观察注射针与样本的交互过程，及时调整注射参数，避免对细胞造成不必要的损伤，提高实验成功率。

• 操作与观察同步：减少了样本转移过程中的风险和误差，保证了实验结果的可靠性，尤其适用于对脆弱或易受影响的细胞进行操作。

• 预设程序切换：适用于高通量操作，如批量胚胎注射等，可提高实验效率，减少人工操作误差。

应用领域

• 转基因技术：将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体细胞的基因组内，从而获得转基因动物，是目前转移效率较高的一种基因转移方法。

• 细胞发育研究：把特定的分子探针及衍生的细胞间质成分导入活体细胞，为研究控制细胞功能的调控机制提供了新的途径，有助于深入了解细胞的生长、分化和发育过程。

• 克隆技术：供体细胞的细胞核用显微注射器移入卵母细胞后，在卵母细胞相关因子的作用下，发生重编程回复到发育的起点状态，进而培育出克隆动物。

• 单细胞提取：在不改变细胞生存环境的情况下，对单个细胞进行活细胞提取，可单独提取细胞质或细胞核，或者同时提取细胞质和细胞核，提取后细胞仍可存活，相比于传统的裂解方式，提取的样本更为干净。

• 基因编辑：能够进行高速、高效地将 CRISPR-Cas 复合物注入细胞，帮助克服对于传统方式极难转染的细胞基因编辑问题，为基因治疗和疾病研究提供了有力工具。