CN114184438B - 一种提取染色体的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提取染色体的装置和方法，属于细胞遗传物质染色体技术领域。该提取装置由底座、十字水平仪、支杆、位移平台、样品台、制冷板、半导体激光器、移液器、横梁架组成。该装置主要用于提取染色体，具有定量滴液，精确定位滴片高度和位置，使染色体更加分散，控制载玻片低温状态等优点。通过该装置能够防止连续滴液导致的染色体重叠以及载玻片温度变化对染色体样品的影响。利用该装置和方法提取出的染色体分散相良好，设计简单，使用方便，可用于需要实时观察的应用，同时也可以提高工作效率、降低成本。
Description
技术领域
本发明属于细胞遗传物质染色体技术领域，具体涉及一种提取染色体的装置和方法。
背景技术
染色体是存在于真核生物间期细胞核内的一种易被碱性染料着色的无定形物质，是伸展开的DNA蛋白质纤维，每一条染色质由一个线性的、完整的、双螺旋的DNA分子，加上围绕其中的组蛋白和非组蛋白组成的，是细胞分裂间期遗传物质的载体，它的高级结构更在基因的调节中扮演重要角色，甚至影响例如细胞老化等复杂的生命过程；染色体形态改变也是引起人类某些重大疾病(如唐氏综合症、恶性肿瘤等)的重要原因之一，因此借助于纳米技术研究染色体的高级结构有重大意义。
传统的染色体提取方法更多地依赖于技术人员的实验水平和熟练程度，通过人工进行染色体滴片时，如果距离略高一点就会发生滴落的细胞悬液不能准确滴到载玻片上，造成细胞浪费。其次，如果细胞悬液没有落在载玻片中央，而是落在载玻片边缘，当观察染色体时，容易造成染色体数目不够。手持滴管进行滴片时，如果施加的力不准会造成重复滴液的现象，导致细胞或多个细胞内的染色体重叠，无法进行区分。滴片之后为了让染色体更加分散会采用吹一下载玻片或者将载玻片倾斜一定角度的方式，但是吹一下的力是多少控制不好可能造成染色体丢失，如果倾斜过多的话也可能会造成染色体缺失。为了让染色体更好地吸附在载玻片上，滴片时采用滴冰片的方法，滴片前先将清洁好的载玻片放在-20℃冰箱中或者置于冷的蒸馏水/酒精中，滴片时再取出，但是室温很快就会让冰片的温度升高导致效果降低。专利一种用于染色体制片的滴片染色装置中提到，该装置设置载玻片卡座，卡坐下方为一个水槽，滴片前在水槽中倒入冰水并推入基座内，水槽中的冰浮起与卡座底部接触，使载玻片处于0℃环境[1]，该专利底座无法确保整个装置的水平性，水槽中水盛满可能会溢出或者载玻片不能完全接触卡座底部导致控温效果不好。本发明介绍的提取染色体的装置和方法较现有的提取装置，底座上的十字水平仪能够对支架的平稳性进行校准，带有坡度的样品台能让染色体更好的分散，样品台上的制冷板可以对载玻片进行温控，半导体激光器可以对移液器的垂直度和滴片高度进行校准，同时不大于1mm的光斑可以准确定位滴片的位置，为纳米尺度下的染色体观测提供有利条件，滴片装置可以定量滴液，量化的参数还可以对染色体提取进行力学分析。
参考文献：
[1]陈宇杰.一种用于染色体制片的滴片染色装置，ZL 201420618209.X.申请日
期：2014.10.24，授权日期：2015.04.15
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有提取染色体技术的不足，提供一种量化的、精确的提取染色体的装置和方法，底座上的十字水平仪可以确保支架的水平状态，固定在底座上的位移平台为XY轴十字对位滑动手动精密微调位移平台，行程为±6.5mm，其精度为0.01mm，位移平台上方固定的样品台倾斜角度的可调控范围为0-60°，其精度为0.5°，样品台的倾斜角度可以通过手动调节也可以通过电机进行连续调节，其中手动调节是为了固定染色体的流动速度，使提取的染色体分布均匀，电机则可以进行匀速的连续调节，或变速连续调节，以获得渐变式分布的染色体。样品台的倾斜角度也可以控制染色体的分布情况，倾斜角越大，染色体越分散，倾斜角越小，染色体越聚集。
固定在样品台上的制冷板可以对载玻片进行温控，低温的恒温状态可以让提取出的染色体更好的吸附在载玻片上。固定在带有刻度的支杆上的两根横梁可移动范围为0-150cm，精度为1mm，可以对滴片的距离进行调节，半导体激光器可以任意固定在两根横梁上，其激光输出波长为可见光范围，以532nm，633nm输出波长为最佳，输出功率为0.5-2mW，光斑直径不大于1mm，光斑发散角不大于0.6mrad，可以对移液器的垂直度和滴片高度进行校准，同时，激光光斑还可以准确定位滴片的位置，为染色体的观测提供有利条件。激光器的波长首选可见光波段，且能量不易过高，光斑的直径和发散角决定了激光校准的精度。滴片所用的移液器量程为20-200μL，精度为1μL，进行滴片时可对液体进行定量，量化的参数还可以对染色体提取进行力学分析。本发明具有重复性高、工艺简单、操作方便、制备效率高、精确性高且成本低等优点，可以制备出分散相良好的染色体样品，便于在纳米尺度上检测染色体的结构。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种用于提取染色体的装置，包括：底座(1)带有十字水平仪(10)，保证支杆(5)的平衡性和稳定性，并为其他装置形成安装空间；位移平台(2)可以精确调控滴片的位置，为纳米尺度下的样品观测提供有利条件；样品台(3)既可以通过电动控制对其承载的载玻片进行倾斜角度的调控也可以手动进行进一步微调，通过改变倾斜角度，可以使散出的染色体顺着载玻片表面自上而下流散开来，不重叠也不过于分散；制冷板(4)用于控制并维持载玻片的低温状态，让提取出的染色体更好的吸附；支杆(5)带有刻度，可以承受悬挂部件的负荷，并将悬挂部件固定在规定的高度，确定提取染色体的滴片距离；横梁(6)上带有可360°旋转的半导体激光器(7)，半导体激光器(7)向上旋转可以校准并确定移液器是否保持竖直，向下旋转可以确定滴液位置，转向支杆的方向可以校准提取染色体时滴片的高度；横梁(8)用于固定和调整移液器(9)的位置；移液器(9)用于定量吸取细胞悬液。一种用于提取染色体的方法，操作步骤如下：
通过十字水平仪(10)调节底座(1)水平放置，调整样品台(3)的倾斜角度，打开制冷板(4)进行控温，调整横梁(8)确定滴片的高度，设置移液器(9)的量程，调整横梁(6)确定半导体激光器(7)的位置，用半导体激光器(7)校准移液器(9)的垂直状态和滴片高度，向下旋转半导体激光器(7)定位滴片位置，可以进一步的微调位移平台(2)，用移液器(9)定量吸取细胞悬液，用镊子将冷冻在-20℃冰箱中的载玻片放置在制冷板(4)上，之后按压移液器(9)进行滴片。
本发明采用上述技术方案后，主要有以下优点：
(1)与传统方法相比，本发明涉及的装置避免了手持滴片时细胞悬液不能准确定位滴到载玻片上，造成细胞浪费，污染实验室。
(2)本发明涉及的装置中的十字水平仪可以确保底座的水平放置，半导体激光器和位移平台可以精确控制滴片位置，便于纳米尺度下的观测，可调节倾斜角度的样品台可以使细胞悬液顺着载玻片表面自上而下流散开来，有利于染色体的分散；样品台上的制冷板可以维持载玻片的低温状态，避免载玻片受室温的影响导致染色体不能更好的吸附；移液器可以对滴液进行定量，避免手持滴管滴片时由于施加的力不确定造成重复滴液的现象，避免细胞或多个细胞内的染色体重叠，同时液滴体积的定量还可以对滴液过程的力学特性进行分析。
(3)装置简单，操作方便，生产成本较低，提高了制备染色体标本的效率，节省了成本，便于推广，实用性强，可应用于生物医学研究和医院临床染色体检测样品制备。
附图说明
图1为染色体提取装置结构示意图；
图2为接触角测量仪跟踪滴片时的液滴状态图；(a)为液滴刚接触样品台的状态图，(b)为中间状态图，(c)为液滴顺着载玻片表面自上而下流散开来的状态图；
图3为光学显微镜下染色体效果图；(a)-(d)为未摔碎的细胞，(e)为细胞中提取出来分散良好的染色体。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明例子做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的染色体提取装置包括：底座1，位移平台2，样品台3，制冷板4，支杆5，横梁6，半导体激光器7，横梁8，移液器9和十字水平仪10；底座1带有十字水平仪10，保证支杆5的平衡性和稳定性，并为其他装置形成安装空间；位移平台2可以精确调控滴片的位置；样品台3既可以通过电动控制对其承载的载玻片进行倾斜角度的调控也可以手动进行进一步微调，通过改变倾斜角度，可以使散出的染色体顺着载玻片表面自上而下流散开来，不重叠也不过于分散；制冷板4用于控制并维持载玻片的低温状态，让提取出的染色体更好的吸附；支杆5带有刻度，可以承受悬挂部件的负荷，并将悬挂部件固定在规定的高度；横梁6上带有可360°旋转的半导体激光器，其激光输出波长为可见光范围，以532nm，633nm输出波长为最佳，输出功率为0.5-2mW，光斑直径不大于1mm，光斑发散角不大于0.6mrad，向上旋转可以校准并确定移液器是否保持竖直，向下旋转可以确定滴液位置，转向支杆的方向可以校准提取染色体时滴片的高度；横梁8用于固定和调整移液器9的位置；移液器9用于定量吸取细胞悬液。
如图2所示，为接触角测量仪观测滴片时液滴的状态，a为液滴刚接触带有一定倾斜角度的样品台上的载玻片；b和c可以看出液滴因为样品台倾斜角度顺着载玻片表面自上而下流散开来的状态。
如图3所示，可见未摔碎的细胞a-d和从细胞中提取出的染色体e，可以看到细胞的密度刚刚好，染色体分散良好，没有重叠也没有过于分散。
产品特性：利用这种装置和方法提取的染色体可以对每一个步骤进行量化取代以往的随机性，装置中的十字水平仪可以确保底座的水平放置，位移平台和半导体激光器可以精确定位滴片位置，半导体激光器还可以对移液器和滴片高度进行校准，可调整倾斜角度的样品台具有适合染色体分散的坡度，并且制冷板可以防止载玻片因为室温而温度升高，也可以通过定量装置对其滴片进行力学特性分析。具有重复性高、工艺简单、操作方便、制备效率高、精确性高且成本低等优点。
实施例1:
如图2为利用图1所示的染色体提取装置得到的接触角测量滴片时液滴的状态图像。将细胞接种至自制培养基并放置在培养箱内，终止培养前加秋水仙素抑制有丝分裂，破坏纺锤体，使染色体停滞在分裂中期；秋水仙素处理2h后，从培养箱取出培养皿，收获细胞悬液至离心管并放置离心机以1600rpm离心5min，弃去上清液加KCI低渗液进行13min低渗；之后用比例为3:1的甲醇和冰醋酸固定液(现用现配)进行预固定5min，离心并弃上清液，重复固定三次，每次固定时间为20min，将已固定的细胞悬液离心，弃上清液，根据细胞密度，加1-2ml现配置的固定液。此时样品台3的倾斜角度设置为6°，移液器9的量程设置为30μL，按压移液器9进行滴片，能够观察到液滴顺着样品台的倾斜方向自上而下铺展开，液滴不会产生重叠，从而能够获得较为分散的染色体，同时由于液滴能够在样品台上铺展开，避免了液滴溅落造成的外部实验环境的污染。
实施例2:
如图3为利用图1所示的染色体提取装置得到的染色体的光学显微镜图像。将细胞接种至自制培养基并放置在培养箱内，终止培养前加秋水仙素抑制有丝分裂，破坏纺锤体，使染色体停滞在分裂中期；秋水仙素处理2h后，从培养箱取出培养皿，收获细胞悬液至离心管并放置离心机以1600rpm离心5min，弃去上清液加KCI低渗液进行13min低渗；之后用比例为3:1的甲醇和冰醋酸固定液(现用现配)进行预固定5min，离心并弃上清液，重复固定三次，每次固定时间为20min，将已固定的细胞悬液离心，弃上清液，根据细胞密度，加1-2ml现配置的固定液。进一步的，通过十字水平仪10调节底座1水平放置，调整样品台3的倾斜角度，打开制冷板4进行控温，调整横梁8确定滴片的高度为50cm，设置移液器9的量程为30μL，调整横梁6确定半导体激光器7的位置，用半导体激光器7校准移液器9的垂直状态和滴片高度，向下旋转半导体激光器7定位滴片位置，可以进一步的微调位移平台2，用移液器9定量吸取30μL细胞悬液，用镊子将冷冻在-20℃冰箱中的载玻片放置在制冷板4上，之后按压移液器9进行滴片；这种方法提取的染色体标本密度较高并且分散良好，精确定位的染色体样品适用于纳米尺度的观察与分析。
以上对本发明提供的一种提取染色体的装置和方法进行了详细介绍，提供以上实例仅仅是为了帮助理解本发明的方法，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定，不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。
Claims (4)
1.一种用于提取染色体的方法，其特征在于，其采用的装置包括：底座(1)，位移平台(2)，样品台(3)，制冷板(4)，支杆(5)，第一横梁(6)，半导体激光器(7)，第二横梁(8)，移液器(9)和十字水平仪(10)，底座(1)上设有十字水平仪(10)，位移平台(2)和支杆(5)固定在底座(1)上，位移平台(2)上方固定样品台(3)，样品台(3)上方为制冷板(4)，第一横梁(6)和第二横梁(8)均固定在支杆(5)上，第一横梁(6)位于第二横梁(8)下方，半导体激光器(7)固定在第一横梁(6)上，移液器(9)固定在第二横梁(8)上；提取染色体的方法如下所述：
通过十字水平仪(10)调节底座(1)水平放置，调整样品台(3)的倾斜角度，打开制冷板(4)进行控温，调整第二横梁(8)确定滴片的高度，设置移液器(9)的量程，调整第一横梁(6)确定半导体激光器(7)的位置，用半导体激光器(7)校准移液器(9)的垂直状态和滴片高度，向下旋转半导体激光器(7)定位滴片位置，微调位移平台(2)，移液器(9)定量吸取30μL细胞悬液，用镊子将冷冻在-20℃冰箱中的载玻片放置在制冷板(4)表面并按压移液器(9)进行滴片；
位移平台(2)精确调控滴片的位置；样品台(3)通过电动控制对其承载的载玻片进行倾斜角度的连续调控获得渐变式分布染色体，通过手动微调以固定染色体流动速度使染色体分布均匀；通过改变倾斜角度，使散出的染色体顺着载玻片表面自上而下流散开来，不重叠也不过于分散；制冷板(4)用于控制并维持载玻片的低温恒温状态；支杆(5)带有刻度，承受悬挂部件的负荷，并将悬挂部件固定在规定的高度；第二横梁(8)用于固定和调整移液器(9)的位置；移液器(9)的量程为20-200μL，精度为1μL，量化的参数可对提取的染色体进行力学分析并在纳米尺度上对染色体结构进行检测；
向上旋转半导体激光器(7)用于校准移液器(9)的垂直状态，向下旋转确定滴液位置并校准移液器(9)枪头端距样品台的距离，半导体激光器(7)的激光输出波长为可见光范围，输出功率为0.5-2mW，光斑直径不大于1mm，光斑发散角不大于0.6mrad，其中，光斑的直径和发散角决定激光校准的精度；
所述细胞悬液的制作方法为：细胞接种于自制培养基并放置在培养箱内，终止培养前加秋水仙素抑制有丝分裂，破坏纺锤体，使染色体停滞在分裂中期；秋水仙素处理2h后，从培养箱取出培养皿，收获细胞悬液至离心管并放置离心机以1600rpm离心5min，弃去上清液加KCI低渗液进行13min低渗；之后用现用现配的比例为3:1的甲醇和冰醋酸固定液进行预固定5min，离心并弃上清液，重复固定三次，每次固定时间为20min，将已固定的细胞悬液离心，弃上清液，根据细胞密度，加1-2ml现配置的固定液。
2.根据权利要求1所述的一种用于提取染色体的方法，其特征在于：所述的位移平台(2)为XY轴十字对位滑动手动精密微调位移平台，行程为±6.5mm，其精度为0.01mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于提取染色体的方法，其特征在于：所述的样品台(3)的倾斜角度的可调控范围为0-60°，其精度为0.5°。
4.根据权利要求1所述的一种用于提取染色体的方法，其特征在于：所述的制冷板(4)的可控温度范围为25℃～-20℃。
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