ICSI技术作为辅助受精的一种手段,在近10年获得长足发展。ICSI技术在动物受精机理研究、野生动物遗传资源保存、拯救珍稀动物和胚胎工厂化生产等方面有着非常广阔的应用前景。该技术已经成为人类临床医学上***男性不育症的重要手段,并在全世界得到广泛应用。
尽管ICSI已取得很大成就,但是其存在的问题也不容忽视。首先,由于人为地选择,动物自身对精子优胜劣汰的选择遭到破坏。这对动物种群的发展产生的影响还需长期深入的研究。如果能详细了解精子的表型和基因型之间的关系,相信ICSI技术的可靠性会有所明确。其次,作为胚胎生物技术的一部分。ICSI 技术也存在总体效率低的问题,而且胚胎移植后妊娠率低而流产率高亦是目前存在的普遍问题。另外,存在出生动物的死亡和畸形等不良后果。因此要更深入地研究其机理和操作等问题,进一步改善ICSI技术。比如Piezo-ICSI技术就可以有效提高成功率。 压电式显微操作仪PMM可用于ES细胞注射等实验。香港PMM 压电转基因
依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。这里再介绍一下电致伸缩效应。电致伸缩效应,即电介质在电场的作用下,由于感应极化作用而产生应变,应变大小与电场平方成正比,与电场方向无关。压电效应*存在于无对称中心的晶体中。而电致伸缩效应对所有的电介质均存在,不论是非晶体物质,还是晶体物质,不论是中心对称性的晶体,还是极性晶体。
压电效应的发现
1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。1881年,他们通过实验验证了逆压电效应,并得出了正逆压电常数。1984年,德国物理学家沃德马·沃伊特(德语:Woldemar Voigt),推论出只有无对称中心的20中点群的晶体才可能具有压电效应。 美国透明带压电单精注射PMM 压电显微操作仪提高ICSI成功率。
压电材料会有压电效应是因晶格内原子间特殊排列方式,使得材料有应力场与电场耦合的效应。根据材料的种类,压电材料可以分成压电单晶体、压电多晶体(压电陶瓷)、压电聚合物和压电复合材料四种。根据具体的材料形态,则可以分为压电体材料和压电薄膜两大类。聚合物早在1940年,苏联就曾发现木材具有压电性。之后又相继在苎麻、丝竹、动物骨骼、皮肤、血管等组织中发现了压电性。1960年发现了人工合成的高分子聚合物的压电性。1969年发现电极化后的聚偏二氟乙烯具有较强的压电性。具有较强压电性的材料包括PVDF及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龙-11等。复合材料压电复合材料是有两种或多种材料复合而成的压电材料。常见的压电复合材料为压电陶瓷和聚合物(例如聚偏氟乙烯活环氧树脂)的两相复合材料。这种复合材料兼具压电陶瓷和聚合物的长处,具有很好的柔韧性和加工性能,并具有较低的密度、容易和空气、水、生物组织实现声阻抗匹配。此外,压电复合材料还具有压电常数高的特点。压电复合材料在医疗、传感、测量等领域有着广泛的应用。
在非晶方性晶体中,施一外力使晶体变形,则由于晶格中电荷的移动造成晶体内局部性不均匀电荷分布,而产生一电位移。电荷的位移是由于晶体内部所有离子的移动,或者因为原子轨道上电子分布的变形而引起离子偏极化所造成,这些电荷位移现象在所有材料中都存在,可是要具有压电效应,则必须能在材料每单位体积中造成有效地净的电双极矩变化。是否能有这种变化,端视晶格结构之对称性而定。压电现象理论**早是李普曼(Lippmann)在研究热力学原理时就已发现,后来在同一年,居里兄弟做实验证明了这个理论,且建立了压电性与晶体结构的关系。1894年,福克特(W.Voigt)更严谨地定出晶体结构与压电性的关系,他发现32种晶类(class)可能具有压电效应(32类中不具有对称中心的有21种,其中一种压电常数为零,其余20种都具有压电效应)。PMM利用压电晶体管压电效应,将卵细胞外层的透明带轻易穿孔,以执行动物克隆或人工生殖。
在正常受精过程中,精子进入卵子后,会导致卵细胞内的钙离子浓度发生持续数小时的周期性的短暂升高,这个过程被称为卵子的“钙震荡”,钙震荡会引发大量生化反应事件,代谢活动重新活跃起来,这个过程称为卵子***。精子***后的卵子会发生一系列的变化,包括细胞内钙离子浓度升高,皮质反应,透明带反应等,然后卵子完成第二次减数分裂,排出第二极体,开启后续的胚胎发育过程。第二代试管婴儿(ICSI)授精后,成熟卵子见不到2原核的受精标志,称为ICSI完全受精失败。ICSI受精失败在ICSI周期中比例约为1%-3%,其中30%的夫妇会发生反复持续的受精失败,是临床中极其棘手的难题。即使是经验丰富的胚胎学家,也无法避免这种情况。卵母细胞***失败是ICSI受精失败的主要原因之一。通过使用PMM PIEZO-ICSI,医生可以更加精确地进行受精操作,提高受孕成功率,为患者创造更多的生命奇迹。昆明压电显微注射
Piezo-ICSI 相比常规 ICSI方法,可有效提高ICSI受精率。香港PMM 压电转基因
PMM可用于移去卵细胞内的染色体,它可以用平口针迅速的穿透透明带,而无须用尖头针。含有染色体的细胞质会混进洗液管,通过透明带的孔抽取出来。PMM和传统方法相比提高了速度和准确率,也就是说增加了效率。细胞核显微注射Piezo可以轻易破坏核的细胞质膜收集核,利用平口针灸可以一次注射1个或更多的核。针在膜的表面形成一个较深的内陷,piezo就很容易破膜将核注射进去。胚胎干细胞显微注射PMM与传统尖头针相比可促进ES细胞注射入胚泡,甚至可以穿透和部分破坏内细胞群,增加ES细胞的作用。平口针的顶端直径为8-12um,大约可装15个ES细胞,用中、低档能量的脉冲,PMM即可穿透细胞群,用低能量的多次脉冲,针可穿透滋养外胚层(TE)。卵母细胞胞浆内单精子显微注射PMM通过将精子尾部与头部割离,精子头部吸入平口针,在中低档能量下即可穿透透明带,进行单精子显微注射。增加了速度和准确率,PMM为转基因鼠高效率的产品。与传统方法相比,Piezo增加了显微注射的速度和准确率,利用MII转基因的方法很有效的生成转基因鼠。香港PMM 压电转基因