顯微操作
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顯微操作(micromanipulation)是指在光學(xué)顯微鏡或解剖鏡的可見視野內(nèi),操作者一邊觀察一邊使用微玻璃針、解剖刀、吸量管等器具,進(jìn)行手術(shù)、解剖、注射等實驗操作。由于最初用于微小生物體的結(jié)構(gòu)解剖,故又稱顯微手術(shù)。
為了運用上述各器具,而采用顯微解剖器。顯微解剖器有三種類型,即利用金屬彈性的Chamber型、利用螺絲的Peterh型和利用流體彈性的De Fonbrun型。采用顯微操作已取得許多實驗成果,如分離出微生物或孢子或培養(yǎng)細(xì)胞,進(jìn)行單細(xì)胞培養(yǎng);對生長點等施以顯微手術(shù),對其進(jìn)行功能的研究;插入微電極,進(jìn)行細(xì)胞.細(xì)胞間的電位差測量;將細(xì)胞核等細(xì)胞器進(jìn)行摘除或移入而進(jìn)行的生理學(xué)或遺傳學(xué)的實驗等。
顯微操作的特點是直觀、定位準(zhǔn)確并可進(jìn)行穩(wěn)定的三維操作。它使各類手術(shù)操作的度量水平比在肉眼和徒手條件下的操作提高了成百至上千倍。顯微鏡的高分辨率加上顯微工具及其三維驅(qū)動裝置以及微量注射液壓裝置等的高精密度,使顯微操作可達(dá)到很高的準(zhǔn)確度?! ?/p>
沿革
1859年國 H.D.施米特,首次設(shè)計了一種能在顯微鏡下解剖動物組織的裝置。
1887年法國 L.查勃萊在顯微鏡下用微針破壞海鞘的卵裂球以研究細(xì)胞的發(fā)育能力。
1921~1922年國R.錢伯斯首先報道了定名為顯微操作器的裝置,可在高倍顯微鏡下解剖動物細(xì)胞的染色體。
1930年國麻省的埃默森公司首先專利出售杠桿滑動式顯微操作器。之后又經(jīng)改良而發(fā)展成現(xiàn)在使用的各種顯微操作器?! ?/p>
類別
分為顯微鏡下操作和解剖鏡下操作兩類。
顯微鏡下操作的設(shè)備:包括配有倒相和長焦距物鏡的顯微鏡、顯微操作器、顯微工具制作器、自動拉針器、磨針器等。常用的顯微操作器有3種:機械推動式
顯微操作器(圖1)、滑動式顯微操作器和液壓式顯微操作器。拉針器也有許多種,如垂直重力式電動拉針器、水平彈簧式拉針器和電磁式拉針器等。顯微工具制作器是用來制備微針、微吸管、微刀、微鉤等顯微工具的,它由可調(diào)電熱絲和除去鏡臺的解剖鏡等組合而成,適于針尖的加工。
解剖鏡下操作的設(shè)備:這里所用設(shè)備的精密度沒有顯微鏡下使用的高,可根據(jù)研究對象及研究目的自行設(shè)計。例如中國科學(xué)院發(fā)育生物學(xué)研究所設(shè)計的解剖鏡用顯微操作器(圖2)適用于兩棲類和魚類等卵子的細(xì)胞核移植和核酸或基因的卵內(nèi)顯微注射等工作。
顯微操作用儀器應(yīng)根據(jù)具體的實驗材料和實驗?zāi)康募艾F(xiàn)有設(shè)備來選擇,并注意儀器間的配套。有些在解剖鏡下的實驗操作不需要特殊的顯微操作裝置,可直接用雙手持顯微工具進(jìn)行。如手持玻璃針在解剖鏡下分離動物胚胎的卵裂球、分離胚胎組織及進(jìn)行組織塊移植等。
應(yīng)用
包括細(xì)胞器的移植;各種大分子物質(zhì)(包括DNA片段或特定的基因、信使核糖核酸、蛋白質(zhì)、激素、酶類、熒光抗體、藥物及染料等)向細(xì)胞、細(xì)胞核內(nèi)的顯微注射、異種精子向卵子內(nèi)的注射、哺乳動物胚泡的顯微注射;各種動物的卵子和胚胎、特別是體積極小的哺乳動物卵子和胚胎在體外培養(yǎng)條件下的顯微切割、胚胎細(xì)胞的交換、重組和聚集以及顯微輻射(即用微束紫外光或激光在顯微鏡下轟擊細(xì)胞內(nèi)的某一部分精細(xì)結(jié)構(gòu))等一系列技術(shù)。這些技術(shù)的建立對于研究個體發(fā)生和細(xì)胞分化、核質(zhì)關(guān)系、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和生物大分子的功能、細(xì)胞的誘變與雜交、基因表達(dá)與發(fā)育調(diào)節(jié)、外源遺傳物質(zhì)對細(xì)胞、原生質(zhì)體或生物體的作用等方面均有重要作用。
有些顯微操作技術(shù)如胚胎切割、嵌合體制作,顯微注射外源基因以獲得轉(zhuǎn)基因動物等已開始應(yīng)用到大家畜上;細(xì)胞核移植已用于經(jīng)濟魚類的克隆。
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