En el campo de las ciencias de la vida modernas y la investigación médica, la manipulación precisa dentro de las células se ha convertido en un medio técnico indispensable. Ya sea la ingeniería genética, la tecnología de reproducción asistida o el desarrollo de nuevos medicamentos, se necesita un funcionamiento preciso a nivel nanométrico de las células. Y esta demanda de alta precisión es el escenario para que la nanotecnología piezoeléctrica muestre sus habilidades. La nanotecnología piezoeléctrica desempeña un papel muy crítico en el funcionamiento preciso y controlable de las células y garantiza la integridad y actividad de las células.

I,Técnica de punción celular y ruptura de membrana

La célula es la unidad básica de la vida, y la membrana celular es como una membrana protectora de precisión, que puede proteger la estabilidad del entorno interno de la célula y también puede evitar que las sustancias extranjeras entren a voluntad. Pero en la investigación científica, a menudo necesitamos romper esta membrana: como entregar medicamentos a las células, introducir herramientas de edición genética o extraer sustancias dentro de las células. En este momento, se necesitan técnicas como la punción celular y la ruptura de la membrana que pueden romper la protección celular.

Por ejemplo, en el proceso completo de concepción artificial, la punción celular es la operación central que atraviesa los enlaces clave, y su precisión y estabilidad determinan directamente la eficiencia de avance y el resultado final de todo el proceso. En el enlace de operación de Unión de espermatozoides y huevos, la localización de la punción celular, el control del ángulo y la fuerza de la punción deben controlarse estrictamente, y la operación general se puede llamar un proceso fino a nivel nanométrico.

El principio de funcionamiento del medidor de ruptura de membrana celular es lograr el efecto de descifrar la membrana celular con la ayuda de vibraciones de alta frecuencia. Cuando las ondas ultrasónicas de alta frecuencia se propagan dentro de un medio líquido, se generan pequeñas burbujas locales que, durante una rápida expansión y ruptura, liberan una fuerte energía. Esta energía puede destruir instantáneamente la pared celular y la membrana celular, y finalmente lograr el propósito de romper la membrana celular.

Punción celular:

Perforar con precisión la membrana celular con agujas ultrafinas (como microagujas de vidrio, nanotubos) para completar la entrega o extracción de sustancias sin dañar gravemente las células.

Ruptura de membrana celular:

A través de métodos físicos, químicos o biológicos, la membrana celular produce "agujeros" controlables (en lugar de destruir completamente la célula), permitiendo la entrada de sustancias exógenas.

En segundo lugar,El núcleo de la técnica de punción celular y ruptura de membrana:

"Estable, preciso, fino y rápido"

En general, el espesor de la membrana celular es de solo unos 7 - 10 nanómetros, y la membrana celular es elástica - un poco demasiado fuerte, la membrana celular se romperá; Sin embargo, la fuerza es insuficiente para completar la operación de infiltración de células. Esto plantea los requisitos extremos para la precisión y precisión del equipo. Los equipos tradicionales a menudo tienen problemas como errores excesivos y pinchazos de células debido a la precisión insuficiente, la respuesta demasiado lenta y el control inadecuado de la fuerza.

Para lograr el mejor efecto de penetrar en las células, el punzón celular y el medidor de ruptura de membrana deben cumplir con las siguientes características centrales:

1. alta precisión:El error de localización debe controlarse a nivel nanométrico, de lo contrario puede perderse la posición objetivo (por ejemplo: evitar el núcleo y operar solo el citosol);

2. respuesta rápida:Las células responden al estrés después de ser estimuladas, y la velocidad de operación demasiado lenta puede causar que las células tomen la iniciativa de reparar el daño de la membrana y afectar el efecto experimental;

3. alta repetibilidad:En el mismo lote de experimentos, la fuerza, la velocidad y la frecuencia de cada punción o ruptura de película deben ser consistentes para garantizar que los datos experimentales sean confiables.

Medidor de ruptura de película

En tercer lugar,Sistema de nanoposicionamiento piezo - eléctrico del núcleo mañana:

El revolucionario esquema de la operación de precisión celular

El efecto único de la cerámica piezoeléctrica: al aplicar el voltaje, produce pequeños cambios de forma. Este efecto puede convertir las señales eléctricas en deformación de materiales y lograr un control preciso a nivel nanométrico. Más importante aún, puede responder a milisegundos y puede soportar operaciones de alta frecuencia sin fatiga.Estas características coinciden perfectamente con las necesidades centrales de la punción celular y la ruptura de la membrana.

Cómo optimizar el sistema de nanolocalización piezoeléctrica para la punción celular y la ruptura de la membrana

1.Proporciona precisión de posicionamiento a nivel nanométrico

El impulsor de cerámica piezoeléctrica tiene una alta resolución y puede lograr una precisión de desplazamiento a nivel nanométrico, que es la clave para el éxito de la operación fina celular.

2.Lograr una respuesta dinámica de alta velocidad

El tiempo de reacción del promotor de cerámica piezoeléctrica puede alcanzar el nivel de milisegundos, lo que hace que el proceso de punción celular sea rápido y preciso.

3.Sin interferencia del campo magnético

El principio de conducción piezoeléctrica no produce interferencia electromagnética ni se ve afectado por él.

4.Estructura compacta y densidad de capacidad eficiente

La forma de accionamiento de cerámica piezoeléctrica se divide en mecanismo de accionamiento directo y mecanismo de amplificación. el producto es pequeño en tamaño, compacto en estructura y fácil de integrar en un espacio limitado en volumen.

Impulsor piezoeléctrico cilíndrico de baja tensión

El impulsor de cerámica piezoeléctrica encapsulado es muy adecuado para la integración, proporcionando una resolución A nivel nanométrico, un recorrido de hasta 190 micras, un tiempo de respuesta a nivel microsegundos y una carcasa de forma muy compacta.

característica

·Resolución nanométrica

·Alta precisión de circuito cerrado

·Desplazamiento hasta 190 micras

·Producción hasta 25.000 n

Parámetros técnicos

Impulsor piezoeléctrico de anillo de baja tensión

El Centro del accionamiento piezoeléctrico anular de baja tensión tiene un agujero a través, y los dos agujeros de transmisión de luz de 9 mm y 14 mm son opcionales. La parte inferior se fija por hilos y la parte superior es un hilo exterior, que puede personalizar el producto de acuerdo con las necesidades específicas del usuario.

característica

·Desplazamiento hasta 47 micras

·Alta precisión de posicionamiento de circuito cerrado

·La producción puede alcanzar los 5.300 n

·El diámetro central puede alcanzar los 14 mm

Parámetros técnicos

Láminas / pilas de cerámica piezoeléctrica anular

La cerámica piezoeléctrica anular en forma de placa es una placa de anillo con un espesor estándar de 2 mm, y el desplazamiento de una sola pieza puede alcanzar los 3,3 micras. La cerámica piezoeléctrica apilada se utiliza después de apilar y soldar varias piezas de cerámica piezoeléctrica en electrodos públicos, con una alta libertad de elección.

Parámetros técnicos

Cerámica piezoeléctrica ultrasónica

El material puede elegir pzt4, pzt5, pzt8, y a menudo se utiliza en vibraciones ultrasónicas, sensores, sensores, etc. La cerámica piezoeléctrica ultrasónica se basa principalmente en la personalización, que puede personalizar el tamaño, la forma, la frecuencia, los electrodos, etc. de acuerdo con las necesidades.

característica

·Respuesta rápida

·Alta frecuencia de vibración

·El tamaño se puede personalizar a voluntad