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精密科研的“指尖工匠”:NARISHIGE PC-100多功能垂直拉拔器技術(shù)解析
更新時間:2025-12-16
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在現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)及材料科學(xué)的前沿研究中,許多突破都始于一個微米甚至納米尺度。這個,可能是一個用于記錄神經(jīng)元電活動的玻璃微電極,也可能是一個向細(xì)胞核內(nèi)注射基因的顯微注射針。制備這些精密工具的“工匠",便是微電極拉制儀。在眾多品牌中,日本NARISHIGE(成茂)以其悠久歷史和可靠性能科研界。其PC-100多功能垂直拉拔器,作為經(jīng)典型號PC-10的革新?lián)Q代產(chǎn)品,憑借其自動兩級牽引功能、優(yōu)異的操作友好性與出色的重現(xiàn)性,已成為許多實驗室制備關(guān)鍵耗材的核心設(shè)備。
本文將深入解析PC-100的設(shè)計原理、技術(shù)特點、應(yīng)用場景及操作維護(hù),展現(xiàn)這臺精密儀器如何將普通的玻璃毛細(xì)管,塑造成探索微觀世界的“利劍"。
NARISHIGE PC-100是一款基于垂直重力原理的程控玻璃毛細(xì)管拉制儀。它繼承了前代產(chǎn)品PC-10穩(wěn)定可靠的核心架構(gòu),并在人機交互、防塵設(shè)計及流程自動化方面進(jìn)行了顯著優(yōu)化,旨在為科研人員提供一種“簡單、實惠且高效"的微針制備解決方案。
其核心功能是,通過精準(zhǔn)控制加熱與拉力,將外徑為1.0毫米至2.0毫米的硼硅酸鹽玻璃毛細(xì)管,拉制成直徑可從數(shù)十微米直至小于0.1微米的各式移液器或微電極。該設(shè)備兼容廣泛的電源(AC100-240V),功耗僅約70W,機身緊湊(205×190×185毫米),重量為3.45公斤,便于在實驗室工作臺上安置和使用。
PC-100的工作原理本質(zhì)上是熱拉伸工藝的精密實現(xiàn)。整個過程基于重力,通過可編程邏輯控制,將加熱軟化的玻璃管在垂直方向拉斷并成型。
1. 核心流程
設(shè)備工作時,操作者將一段玻璃毛細(xì)管垂直固定在儀器上、下夾頭之間。位于中部的加熱線圈(Kanthal線)通電后,對玻璃管局部進(jìn)行加熱至軟化點。此時,儀器釋放上方夾持機構(gòu),使其在配置的砝碼重力作用下自然下落,軟化部分的玻璃管被拉伸、變細(xì),最終在預(yù)設(shè)條件下斷開,形成兩根符合要求的微針。
2. 核心技術(shù):自動兩級牽引
這是PC-100區(qū)別于簡易拉針儀的關(guān)鍵功能,尤其對于制備電生理實驗(如膜片鉗)所需的復(fù)雜形狀至關(guān)重要。
一步拉制:在單一加熱和拉力參數(shù)下一次完成。通常拉制出桿部較長、逐漸變細(xì)的針形,適用于顯微注射等需要較長錐度的場景。
兩步拉制:分兩個階段進(jìn)行,每階段可采用不同的加熱溫度和拉力參數(shù)。階段將玻璃管預(yù)拉伸至一個中間直徑,第二階段在更精確的控制下將中間部分拉斷,從而形成桿部較短、開口極?。蛇_(dá)1微米)且?guī)缀涡螤钜恢?/span>的電極。PC-100可自動執(zhí)行兩步程序,無需人工干預(yù),確保了高級別實驗所需的高重復(fù)性。
3. 關(guān)鍵控制參數(shù)
用戶通過調(diào)節(jié)以下參數(shù),可精確“定制"針尖形狀:
加熱器設(shè)置:加熱線圈的輸出電壓(大2.5V),直接控制軟化玻璃的溫度和區(qū)域范圍。
拉力調(diào)節(jié):通過安裝或卸除配置的砝碼來實現(xiàn)。PC-100提供兩種規(guī)格的砝碼:25克(2個)和100克(2個)。不同的配重組合能產(chǎn)生不同的張力,影響拉制速度和錐度。
模式與時間:在屏幕上選擇一步或兩步模式,并可實時觀察整個拉制過程的運行時間,為參數(shù)優(yōu)化提供直觀反饋。
相較于前代PC-10,PC-100進(jìn)行了一系列旨在提升用戶體驗和結(jié)果穩(wěn)定性的改進(jìn):
增強的操作友好性:簡化了從參數(shù)設(shè)置到啟動的流程,屏幕信息顯示更為詳細(xì)和直觀,功能鍵布局經(jīng)過重新設(shè)計,更加簡潔合理。
提升的實驗穩(wěn)定性:
實時調(diào)節(jié)與安全安裝:在設(shè)置加熱參數(shù)時,加熱線圈不會立即工作,允許操作者隨時安全地安裝玻璃管。甚至玻璃管已就位后,仍可在線調(diào)節(jié)加熱參數(shù),提高了實驗靈活性。
改進(jìn)的防塵設(shè)計:亞克力防塵蓋的密封性得到增強,配合改進(jìn)的軌道防塵結(jié)構(gòu),能有效減少環(huán)境中的灰塵、濕度對精密滑動部件和拉制過程的干擾,保障了設(shè)備的長期運行流暢度和拉針結(jié)果的重現(xiàn)性。
便捷的維護(hù)設(shè)計:優(yōu)化的機械結(jié)構(gòu)減少了因異物進(jìn)入導(dǎo)致的故障,降低了日常維護(hù)的難度和頻率。
PC-100制備的微針工具是許多前沿科研領(lǐng)域的“手"和“眼",其應(yīng)用橫跨生命科學(xué)與材料工程:
電生理學(xué)研究:是制備膜片鉗技術(shù)中記錄離子通道電流的玻璃微電極的核心設(shè)備。此外,也用于制作細(xì)胞信號記錄電極、固定細(xì)胞的真空吸附電極等。
顯微注射與操作:用于制作轉(zhuǎn)基因動物制備、核移植、細(xì)胞內(nèi)微量灌注等所需的玻璃注射針和保持針。也能拉制用于挑取單細(xì)胞、微生物或納米顆粒的顯微操作針。
交叉學(xué)科與新興技術(shù):其應(yīng)用已擴展至微流控芯片中的微流道成型、3D生物打印的噴頭制備、細(xì)胞捕獲與切割系統(tǒng)的操作針,以及在材料科學(xué)中制作掃描探針顯微鏡(SPM)的探針或特殊顆粒捕獲針。
基本操作流程:
準(zhǔn)備:根據(jù)目標(biāo)針尖形狀(如用于膜片鉗或顯微注射),選擇一步或兩步拉制模式。
安裝:將合適規(guī)格的玻璃毛細(xì)管(常用外徑1.0-1.5毫米)垂直裝入上下夾頭。
參數(shù)設(shè)置:參考?xì)v史成功參數(shù)或通過測試,在控制面板上設(shè)置加熱值,并安裝相應(yīng)的砝碼組合(如對于需要更細(xì)的電極,可能使用更輕的砝碼)。
拉制:關(guān)閉防塵蓋,啟動程序。設(shè)備將自動完成加熱、下拉、冷卻過程。屏幕會顯示運行時間。
取出:程序結(jié)束后,打開防塵蓋,小心取出拉制好的兩根微針,在顯微鏡下檢查形狀和直徑。
維護(hù)與耗材:
常規(guī)維護(hù):保持設(shè)備清潔,尤其是導(dǎo)軌區(qū)域,避免灰塵和玻璃碎屑積聚。定期檢查加熱線圈的磨損情況。
主要耗材:
注意事項:為保證拉制成功率和設(shè)備安全,在嘗試加工設(shè)備標(biāo)稱范圍外(如不同材質(zhì)或特殊外徑)的玻璃管前,建議咨詢廠家或?qū)I(yè)技術(shù)支持人員。
NARISHIGE PC-100多功能垂直拉拔器不僅僅是一臺儀器,更是科研工作者將實驗構(gòu)想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的關(guān)鍵橋梁。它通過精密的機電控制,將看似簡單的物理過程標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)化,為生命微觀奧秘的探索和材料的制造提供了堅實可靠的基礎(chǔ)工具。從經(jīng)典的神經(jīng)電生理到新興的單細(xì)胞分析、基因編輯領(lǐng)域,PC-100以其穩(wěn)定的性能、智能的自動化和友好的設(shè)計,持續(xù)在科研幕后扮演著的“精密工匠"角色,助力一個又一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)的誕生。
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