《基於細胞彈性的微操作方法研究》是依託南開大學，由趙新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於細胞彈性的微操作方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙新
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
細胞核移植是實現體細胞克隆的主要手段，如何通過微操作方法的改進，提高核移植成功率是基於微操作機器人系統的克隆實驗面臨的挑戰。從微操作角度，影響核移植成功率主要有三個因素：卵細胞發育狀況、核移植操作持續時間及創傷程度。這三個因素對微操作的挑戰分別是：細胞彈性線上測量，確定性操作結果的細胞撥動方法和從可行的刺破細胞透明帶方案中尋求最優的操作方法。進一步研究可以發現三個挑戰的彈性本質：細胞發育程度檢測，是一個彈性線上測量問題；細胞撥動結果不確定，是細胞彈性形變造成的；刺破細胞透明帶是彈性形變極限問題。本項目定位在基於細胞彈性的微操作方法研究。對應提高核移植成功率的三個挑戰，研究內容分別為：1、基於微操作的細胞彈性模量測量方法研究； 2、基於彈性的細胞撥動方法與最佳撥動策略研究；3、刺破細胞透明帶過程建模與最優控制； 4、面向核移植成功率的家畜克隆實驗研究。
結題摘要
本項目以基於細胞彈性的微操作方法為主線，按照項目契約書中的規定包括以下四項研究內容： 1、 基於微操作的細胞彈性模量測量方法研究 2、基於彈性的細胞撥動方法與最佳撥動策略研究 3、 刺破細胞透明帶過程建模與最優控制 4、面向核移植成功率的家畜克隆實驗研究 現已完成全部研究工作，取得主要進展如下： 1、研製了基於蓄壓原理的超微量注射器,實現了優於0.1pl的高精度超微量注射。提出了基於平衡壓模型的細胞彈性模量測量方法，實現了小鼠神經球細胞、家豬卵母細胞從千帕到百萬帕的彈性模量測量。實現了一種基於微管吸持法的批量彈性測量方法，提高了測量彈性的速度。 2、進行了細胞撥動過程運動學分析與力學分析，提出了基於運動學的最佳撥動策略與基於最小撥動力的細胞撥動方法。實現了細胞培養液的粘性係數及細胞重量測量，最終實現了基於彈性的細胞定量撥動。 3、通過細胞實驗，研究了微針刺破細胞透明帶過程中細胞姿態、刺入速度，對卵母細胞後續發育的影響；通過力學仿真，進行了刺破細胞透明帶過程細胞受力分析；初步探索了刺破細胞透明帶過程對細胞傷害的定量評測方法。 4、實現了機器人化的卵母細胞去核操作，進行了批量去核試驗，家豬卵母細胞批量去核實驗達到了與手動操作一致的85%的去核率。通過抽核過程建模,探索了影響去核操作成功率的因素，進行了去核操作方法最佳化，將家豬克隆過程中的囊胚率從10%提高到了21%。 取得主要成果包括： 1、發表論文29篇，其中SCI收錄論文11篇，包括Biomaterials，Journal of Physiology，Journal of chemical physics等頂級期刊論文。 2、 申請發明專利4項。 3、培養博士研究生2名；其中1名已畢業,並獲中國知網邀請基於博士論文成果撰寫專著。培養碩士研究生11名，其中8人已畢業,並有1名獲天津市優秀碩士學位論文。
