显微操作

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显微操作(micromanipulation)是指在光学显微镜或解剖镜的可见视野内,操作者一边观察一边使用微玻璃针、解剖刀、吸量管等器具,进行手术、解剖、注射等实验操作。由于最初用于微小生物体的结构解剖,故又称显微手术

为了运用上述各器具,而采用显微解剖器。显微解剖器有三种类型,即利用金属弹性的Chamber型、利用螺丝的Peterh型和利用流体弹性的De Fonbrun型。采用显微操作已取得许多实验成果,如分离出微生物或孢子或培养细胞,进行单细胞培养;对生长点等施以显微手术,对其进行功能的研究;插入微电极,进行细胞.细胞间的电位差测量;将细胞核细胞器进行摘除或移入而进行的生理学或遗传学的实验等。

显微操作的特点是直观、定位准确并可进行稳定的三维操作。它使各类手术操作的度量水平比在肉眼和徒手条件下的操作提高了成百至上千倍。显微镜的高分辨率加上显微工具及其三维驱动装置以及微量注射液压装置等的高精密度,使显微操作可达到很高的准确度。  

沿革

1859年国 H.D.施米特,首次设计了一种能在显微镜下解剖动物组织的装置。

1887年法国 L.查勃莱在显微镜下用微针破坏海鞘卵裂球以研究细胞的发育能力。

1921~1922年国R.钱伯斯首先报道了定名为显微操作器的装置,可在高倍显微镜下解剖动物细胞染色体

1930年国麻省的埃默森公司首先专利出售杠杆滑动式显微操作器。之后又经改良而发展成现在使用的各种显微操作器。  

类别

分为显微镜下操作和解剖镜下操作两类。

显微镜下操作的设备:包括配有倒相和长焦距物镜的显微镜、显微操作器、显微工具制作器、自动拉针器、磨针器等。常用的显微操作器有3种:机械推动式

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显微操作器(图1)、滑动式显微操作器和液压式显微操作器。拉针器也有许多种,如垂直重力式电动拉针器、水平弹簧式拉针器和电磁式拉针器等。显微工具制作器是用来制备微针、微吸管、微刀、微钩等显微工具的,它由可调电热丝和除去镜台的解剖镜等组合而成,适于针尖的加工。

解剖镜下操作的设备:这里所用设备的精密度没有显微镜下使用的高,可根据研究对象及研究目的自行设计。例如中国科学院发育生物学研究所设计的解剖镜用显微操作器(图2)适用于两栖类和鱼类等卵子的细胞核移植核酸基因的卵内显微注射等工作。

显微操作用仪器应根据具体的实验材料和实验目的及现有设备来选择,并注意仪器间的配套。有些在解剖镜下的实验操作不需要特殊的显微操作装置,可直接用双手持显微工具进行。如手持玻璃针在解剖镜下分离动物胚胎的卵裂球、分离胚胎组织及进行组织块移植等。  

应用

包括细胞器的移植;各种大分子物质(包括DNA片段或特定的基因、信使核糖核酸蛋白质激素、酶类、荧光抗体、药物及染料等)向细胞、细胞核内的显微注射、异种精子向卵子内的注射、哺乳动物胚泡的显微注射;各种动物的卵子和胚胎、特别是体积极小的哺乳动物卵子和胚胎在体外培养条件下的显微切割胚胎细胞的交换、重组和聚集以及显微辐射(即用微束紫外光或激光在显微镜下轰击细胞内的某一部分精细结构)等一系列技术。这些技术的建立对于研究个体发生细胞分化核质关系、细胞的结构和生物大分子的功能、细胞的诱变与杂交、基因表达与发育调节、外源遗传物质对细胞、原生质体或生物体的作用等方面均有重要作用。

有些显微操作技术如胚胎切割、嵌合体制作,显微注射外源基因以获得转基因动物等已开始应用到大家畜上;细胞核移植已用于经济鱼类的克隆。

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