卵胞浆内单精子显微注射(ICSI)不仅用于人类辅助生殖(ART),而且在稀有物种保护、转基因动物的生殖系拯救或任何兽医辅助受孕过程中也被***用于兽医体外受精。压电辅助ICSI于1995年***被描述,可用于标准ICSI失败的动物(如小鼠)的辅助受孕。该技术所需的显微注射工作站与标准ICSI非常相似,但在毛细管支架上增加了一个压电冲击单元。本用户指南重点介绍压电辅助显微注射程序本身。摘要卵母细胞胞浆内单精子显微注射,即将单个精子直接注射到卵子的细胞质中,***在仓鼠身上被描述,并已成功应用于人类,以及其他物种,如小鼠。在动物模型中进行的ICSI是研究直接受精过程以及不孕原因的比较好工具。特别是在生物医学研究领域,当精子被共同注射或包裹外源DNA时,ICSI也可以用作基因转移技术。此外,当转基因表达或突变损害雄性或雌性小鼠的生存能力或生育能力时,通常会应用小鼠ICSI。在这些情况下,压电辅助ICSI可以成为拯救和维持非常有价值的小鼠品系的一种手段,因为正常的ICSI已被证明在小鼠身上很困难。几项研究表明,通过压电驱动的微毛细管注**子对小鼠卵子的创伤远小于传统方法。此外,压电辅助ICSI已被证明可以显著提高受精成功率。压电显微操作器PMM利用压电元件产生的驱动力来展示其对各种样品的优异穿孔能力。香港prime tech压电小鼠ICSI
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:WoldemarVoigt),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。武汉Piezo压电油压注射器Piezo震击驱动单元 (MB-U) 移动范围约±5 mm ,移动速度约0.04 mm/s, 移动分辨率约0.1 um。
压电破膜仪在生殖中的应用主要是通过压电效应进行细胞穿孔,以便进行随后的显微注射和操作,从而提高各种操作的成功率。压电破膜仪利用压电元件产生的驱动力,可以良好地穿刺各类样品,如哺乳动物的卵母细胞和胚胎,用于ICSI(胞浆内单精子注射)等操作。这种技术操作温和,样品无变形,刺破细胞膜时无细胞质抽吸或搅动,操作简单且安全可靠。在生殖医学中,压电破膜仪的具体应用包括:卵胞质内单精子注射:通过压电脉冲穿透卵子的透明带,将单精子注入卵胞质内,完成受精过程。这种方法适用于高龄女性或精子质量较差的情况,能够降低卵子退化率,提高卵子正常受精率和胚胎成活率。胚胎移植:在胚胎移植手术中,压电破膜仪可以帮助精确地将胚胎注入母体子宫,提高移植成功率。这些应用不仅提高了生殖医学中的操作成功率,还为高龄女性和其他生育困难的患者提供了更多的生育机会。
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。“PIEZO PMM 6”是一种压电显微操作系统,作为压电注射的先驱,投入了大量的资源进行其研发。
细晶粒压电陶瓷以往的压电陶瓷是由几微米至几十微米的多畴晶粒组成的多晶材料,尺寸已不能满足需要了。减小粒径至亚微米级,可以改进材料的加工性,可将基片做地更薄,可提高阵列频率,降低换能器阵列的损耗,提高器件的机械强度,减小多层器件每层的厚度,从而降低驱动电压,这对提高叠层变压器、制动器都是有益的。减小粒径有上述如此多的好处,但同时也带来了降低压电效应的影响。为了克服这种影响,人们更改了传统的掺杂工艺,使细晶粒压电陶瓷压电效应增加到与粗晶粒压电陶瓷相当的水平。现在制作细晶粒材料的成本已可与普通陶瓷竞争了。近年来,人们用细晶粒压电陶瓷进行了切割研磨研究,并制作出了一些高频换能器、微制动器及薄型蜂鸣器(瓷片20-30um厚),证明了细晶粒压电陶瓷的优越性。随着纳米技术的发展,细晶粒压电陶瓷材料研究和应用开发仍是近期的热点。Piezo-ICSI 相比常规 ICSI方法,可有效提高ICSI受精率。深圳Piezo压电辅助孵化
压电破膜仪PMM 6用于RNA注射。香港prime tech压电小鼠ICSI
以piezo操作系统为技术支撑,在掌握小鼠卵母细胞胞浆内精子注射技术(ICSI)的基础上,进行了ICSI技术生产试管小鼠及转基因小鼠的尝试。实验结果表明以Hepes-CZB+3%蔗糖做操作液,用来自成年KM鼠附睾尾的新鲜精子头和pEGFP-N1质粒孵育处理冻融精子头,直接注射到B6D2F1小鼠卵母细胞质中,注射后1h,83.3%的卵母细胞仍然存活,鲜精组和冻精组各有92.3%和83.0%成活卵子排出极体、出现原核。用CZB溶液继续培养ICSI胚胎,两组的卵裂率、桑椹胚率、囊胚率分别为(97.8%vs94.7%)、(64%vs64.5%)、(5%,vs24.7%)。其中桑椹胚率、囊胚率均***低于体内受精对照组(64%,64.5%vs88%;5%,24.7%vs70%P<0.01);将鲜精组原核期120枚胚胎和82枚2-cell胚胎及冻精组135枚原核期胚胎移植后移植到同期km假孕母鼠受体内,分别出生28只、3只、18只ICSI小鼠(黑色或灰色),效率分别为23.3%,4%,13.3%。健康成年的31只ICSI小鼠,没有明显的生理和行为异常。随机抽取六对鲜精组性成熟ICSI小鼠做交配实验,一个月后都有小鼠出生(平均窝产10.7只)。本实验表明,ICSI精子载体法可以比较高地制造小鼠转基因胚胎,小鼠附睾新鲜精子及无抗冻剂保护冷冻致死精子都具有足够的全程发育潜力。香港prime tech压电小鼠ICSI
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