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門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PN結(jié)方向張開的角度，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管上流過的電流。 廣州Hamilton Thorne激光破膜囊胚注射通過調(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。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)電流密度超過臨界值時(shí)，就開始產(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