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基于微沟道的批量核移植方法研究

基于微沟道的批量核移植方法研究

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作者：王雪锋南开大学

学位级别：硕士

细胞核移植作为克隆、基因治疗及器官移植等领域的关键技术,提高核移植的效率对推动这些领域的发展具有重要作用。本文面向批量核移植的需求,在实验装置、关键技术和操作流程三方面进行了改进,提出了基于微沟道的批量核移植方法,实现高... 详细信息

细胞核移植作为克隆、基因治疗及器官移植等领域的关键技术,提高核移植的效率对推动这些领域的发展具有重要作用。本文面向批量核移植的需求,在实验装置、关键技术和操作流程三方面进行了改进,提出了基于微沟道的批量核移植方法,实现高效的批量细胞核移植。首先,本文提出了一种基于微沟道的批量细胞运输方法。设计了放置细胞的微沟道来限制细胞的移动范围,无需在操作中进行视野转换,减少了细胞的搜寻。为了适应新的操作辅助工具,本文优化了细胞运输的实验流程。本文分析了细胞吸持和释放时的受力,通过伯努利方程得到最小吸持压强,通过力矩守恒得到最小释放细胞的最小压强。在此基础上,以细胞拨动为例验证了本文所提出的批量细胞运输方法在效率上的优势。实验结果表明,本文的方法比传统方法效率提高了20%。其次,针对批量注射的需求,本文提出了一种基于平衡压的显微注射控制方法以实现高精度的注射量控制。采用光流法作为气液交界面位置和速度的实时反馈。建立了所施加的压强与气液交界面间的位置模型。在该模型的基础上,通过反馈线性化的控制方法来对系统进行控制。通过气液交界面位置控制实验表明方法的有效性,提高了效率并降低了超调。更进一步,果蝇的NBCD定量注射证明了该方法有很好的生物应用效果。第三,本文进行了批量核移植实验研究。使用本文提出的细胞微沟道来进行细胞运输,以减小物镜与视野的转换;将抽核与注核进行功能分离,提高注核与抽核效率;将细胞视为与培养液无相对运动,并利用本文提出的微针内气液交界面位置的控制方法来控制细胞的位置。核移植实验结果表明了相比于之前的机器人化的批量核移植操作,本文所提出的方法效率提高了25%。

关键词：细胞核移植机器人化微操作微沟道微注射

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