胚胎激光破膜儀的原理和優(yōu)點(diǎn)

胚胎激光破膜儀是一種專(zhuān)門(mén)用于胚胎研究的科學(xué)儀器,，它采用激光技術(shù)來(lái)破膜,，以便進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)和研究,。相比傳統(tǒng)的玻璃針穿刺、Peizo機(jī)械打孔等方法,，胚胎激光破膜儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：精確：激光打孔對(duì)細(xì)胞無(wú)擠壓，孔徑小,，精確,，消除了傳統(tǒng)方法引起的細(xì)胞胞質(zhì)外流等缺點(diǎn)，顯著提高存活率,。安全：微秒級(jí)脈沖有效保證胚胎安全,，消除傳統(tǒng)取ICM細(xì)胞的弊端。高效：采用紅外激光,，替代以前的紫外激光,，消除了后者對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的光毒性，提高了操作效率,。 激光破膜儀在IVF領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,，為相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供了精確、實(shí)效的操作工具,。上海連續(xù)多脈沖激光破膜RED-i

應(yīng)用圖4 激光二極管隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展,，多層結(jié)構(gòu)。常用的激光二極管有兩種：①PIN光電二極管,。它在收到光功率產(chǎn)生光電流時(shí),，會(huì)帶來(lái)量子噪聲。②雪崩光電二極管,。它能夠提供內(nèi)部放大,，比PIN光電二極管的傳輸距離遠(yuǎn)，但量子噪聲更大,。為了獲得良好的信噪比,，光檢測(cè)器件后面須連接低噪聲預(yù)放大器和主放大器,。半導(dǎo)體激光二極管的工作原理，理論上與氣體激光器相同,。

激光二極管⑴波長(zhǎng)：即激光管工作波長(zhǎng),，可作光電開(kāi)關(guān)用的激光管波長(zhǎng)有635nm、650nm,、670nm,、690nm、780nm,、810nm,、860nm、980nm等,。⑵閾值電流Ith ：即激光管開(kāi)始產(chǎn)生激光振蕩的電流,，對(duì)一般小功率激光管而言，其值約在數(shù)十毫安,，具有應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)的激光管閾值電流可低至10mA以下,。⑶工作電流Iop ：即激光管達(dá)到額定輸出功率時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流，此值對(duì)于設(shè)計(jì)調(diào)試激光驅(qū)動(dòng)電路較重要,。⑷垂直發(fā)散角θ⊥：激光二極管的發(fā)光帶在垂直P(pán)N結(jié)方向張開(kāi)的角度,，一般在15?~40?左右。⑸水平發(fā)散角θ∥：激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)平行方向所張開(kāi)的角度,，一般在6?~ 10?左右,。⑹監(jiān)控電流Im ：即激光管在額定輸出功率時(shí)，在PIN管上流過(guò)的電流,。 廣州Hamilton Thorne激光破膜囊胚注射通過(guò)調(diào)節(jié)激光參數(shù),，可根據(jù)不同胚胎的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化的輔助孵化，進(jìn)一步提高胚胎著床率和妊娠成功率,。

在移植前對(duì)胚胎的遺傳病和缺陷進(jìn)行篩查和診斷,，將會(huì)提高植入率，降低晚期流產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)和嬰兒的健康,。PGS和PGD有什么不同,？PGS和PGD都是在移植前檢測(cè)胚胎的健康狀況，但**重要的區(qū)別是PGS是基因篩查,，PGD是基因診斷,。PGS是一種基因篩選測(cè)試，用于篩選胚胎的所有染色體,。它可以檢查染色體是否缺失,，形態(tài)和結(jié)構(gòu)是否正確。在受精卵形成胚胎(孵化的第3天)或囊胚(孵化的第5天)后檢查PGS,。染色體有問(wèn)題的胚胎很難自然成熟,，懷孕第五,、六個(gè)月中斷流產(chǎn)的情況并不少見(jiàn)。即使胚胎能夠存活到自然分娩,，未來(lái)出生的嬰兒也很可能有健康問(wèn)題,。因此，對(duì)于高齡,、反復(fù)流產(chǎn)的孕婦,，PGS是一項(xiàng)非常有價(jià)值的技術(shù)。PGD是基因診斷的一種,，主要用于檢查胚胎是否攜帶遺傳缺陷基因。精子和卵子在體外結(jié)合形成受精卵,。一旦成為胚胎,，在植入子宮前需要進(jìn)行基因檢測(cè)，這樣體外受精就可以避免一些遺傳疾病,。目前國(guó)內(nèi)胚胎植入前的基因診斷可以診斷一些單基因遺傳病,，如遺傳性耳聾、多囊腎等,。如果父母有這種單基因遺傳病,，可能會(huì)遺傳給下一代。這項(xiàng)測(cè)試的執(zhí)行方式與PGS相同,，但實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的不是染色體,，而是導(dǎo)致疾病的特定突變。通過(guò)PGD技術(shù),，我們可以判斷哪些胚胎是正常的,，避**基因疾病的遺傳。

特色圖8 藍(lán)光激光二極管當(dāng)激光二極管注入電流在臨界電流密度以下時(shí),，發(fā)光機(jī)制主要是自發(fā)放射,，光譜分散較廣，頻寬大約在100到500埃（埃=10-1奈米,，原子直徑的數(shù)量級(jí)就是幾個(gè)?！抵g。但當(dāng)電流密度超過(guò)臨界值時(shí),，就開(kāi)始產(chǎn)生振蕩,，***只剩下少數(shù)幾個(gè)模態(tài)，而頻寬也減小到30埃以下,。而且,，激光二極管的消耗功率極小，以雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光為例,，比較大的額定電壓通常低于2伏特,，輸入電流則在15到100毫安之間,，消耗功率往往不到一瓦特，而輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦特以上,。激光二極管的特色之一,，是能直接從電流調(diào)制其輸出光的強(qiáng)弱。因?yàn)檩敵龉夤β逝c輸入電流之間多為線性關(guān)系,，所以激光二極管可以采用模擬或數(shù)字電流直接調(diào)制輸出光的強(qiáng)弱,，省掉昂貴的調(diào)制器，使二極管的應(yīng)用更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,。儀器還配備 CCD 攝像機(jī),，不僅具有實(shí)時(shí)數(shù)碼錄像功能，還能進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè),、報(bào)告輸出等多種軟件功能 ,。

20年前，我國(guó)育齡人群中的不孕不育率*為3%,，處于全世界較低水平,。2009中國(guó)不孕不育高峰論壇公布的《中國(guó)不孕不育現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》顯示，全國(guó)不孕不育患者人數(shù)已超過(guò)5000萬(wàn),，以25歲至30歲人數(shù)**多,，呈年輕化趨勢(shì)。平均每8對(duì)育齡夫婦中就有1對(duì)面臨生育方面的困難,，不孕不育率攀升到12.5%~15%,，接近發(fā)達(dá)國(guó)家15%~20%的比率。**為嚴(yán)峻的是,，這一發(fā)生比例還在不斷攀升,，衛(wèi)生組織**預(yù)估中國(guó)的不孕不育率將會(huì)在近幾年攀升到20%以上。衛(wèi)生組織**認(rèn)為,，精神和環(huán)境的雙重壓力讓付出沉重的“生命代價(jià)”不孕不育已成為嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題,。如何有效幫助不孕不育患者解決生育難題，對(duì)于社會(huì),，醫(yī)院及大夫都提出了更高的要求,。胚胎異常是體外受精**終失敗的主要原因之一。英國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出一種可篩查胚胎質(zhì)量的新技術(shù),，有望提高試管嬰兒的成功率,。 [2]在這種背景下，試管嬰兒技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。試管嬰兒技術(shù)是將卵子與精子分別取出后,，置于試管內(nèi)使其受精，受精卵發(fā)育為胚胎,，后移植回母體子宮發(fā)育成胎兒的技術(shù),。試管嬰兒技術(shù)作為有效的輔助生殖手段成為大多數(shù)不孕不育夫婦的重要選擇,，平均成功率為20-30%。在受精卵發(fā)育第三天取出一個(gè)卵裂球進(jìn)行DNA檢測(cè)也是常用的PGD檢測(cè)方法,。DTS激光破膜組織培養(yǎng)

熱效應(yīng)環(huán)顯示功能能夠清晰標(biāo)示出激光熱效應(yīng)范圍,，讓操作人員對(duì)激光作用范圍一目了然。上海連續(xù)多脈沖激光破膜RED-i

植入前遺傳學(xué)診斷（英文：preimplantation genetic diagnosis,，PGD [2]）,，是在進(jìn)行胚胎移植前，從卵母細(xì)胞或受精卵中取出極體或從植入前階段的胚胎中取1~2個(gè)卵裂球或多個(gè)滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行特定的遺傳學(xué)性狀檢測(cè),，然后據(jù)此選擇合適的胚胎進(jìn)行移植的技術(shù) [2-3],。為2019年公布的計(jì)劃生育名詞。

應(yīng)用情況近年來(lái),，我國(guó)每年通過(guò)輔助生殖技術(shù)出生的嬰兒有數(shù)十萬(wàn),。胚胎植入前遺傳學(xué)診斷技術(shù)發(fā)展十分迅速。這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,，也為將來(lái)把基因組編輯技術(shù)用于人類(lèi)受精卵打下了基礎(chǔ)?；蚪M編輯存在出現(xiàn)差錯(cuò)的可能性,，有可能會(huì)發(fā)生脫靶或造成胚胎嵌合等現(xiàn)象。將來(lái)如果用于臨床,，對(duì)基因組編輯后的受精卵進(jìn)行植入前遺傳學(xué)診斷是十分必要的 [2],。從卵母細(xì)胞或受精卵取出極體或從植入前階段的胚胎取1~2個(gè)卵裂球或多個(gè)滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行的特定遺傳學(xué)性狀檢測(cè)，然后據(jù)此選擇合適的胚胎進(jìn)行移植的技術(shù),。 上海連續(xù)多脈沖激光破膜RED-i