精密科研的“指尖工匠”：NARISHIGE PC-100多功能垂直拉拔器技术解析

在现代生物医学、神经科学及材料科学的前沿研究中，许多突破都始于一个微米甚至纳米尺度。这个，可能是一个用于记录神经元电活动的玻璃微电极，也可能是一个向细胞核内注射基因的显微注射针。制备这些精密工具的“工匠"，便是微电极拉制仪。在众多品牌中，日本NARISHIGE（成茂）以其悠久历史和可靠性能科研界。其PC-100多功能垂直拉拔器，作为经典型号PC-10的革新换代产品，凭借其自动两级牵引功能、优异的操作友好性与出色的重现性，已成为许多实验室制备关键耗材的核心设备。

本文将深入解析PC-100的设计原理、技术特点、应用场景及操作维护，展现这台精密仪器如何将普通的玻璃毛细管，塑造成探索微观世界的“利剑"。

一、 产品概述：经典设计的现代化演进

NARISHIGE PC-100是一款基于垂直重力原理的程控玻璃毛细管拉制仪。它继承了前代产品PC-10稳定可靠的核心架构，并在人机交互、防尘设计及流程自动化方面进行了显著优化，旨在为科研人员提供一种“简单、实惠且高效"的微针制备解决方案。

其核心功能是，通过精准控制加热与拉力，将外径为1.0毫米至2.0毫米的硼硅酸盐玻璃毛细管，拉制成直径可从数十微米直至小于0.1微米的各式移液器或微电极。该设备兼容广泛的电源（AC100-240V），功耗仅约70W，机身紧凑（205×190×185毫米），重量为3.45公斤，便于在实验室工作台上安置和使用。

二、 核心技术与工作原理

PC-100的工作原理本质上是热拉伸工艺的精密实现。整个过程基于重力，通过可编程逻辑控制，将加热软化的玻璃管在垂直方向拉断并成型。

1. 核心流程
设备工作时，操作者将一段玻璃毛细管垂直固定在仪器上、下夹头之间。位于中部的加热线圈（Kanthal线）通电后，对玻璃管局部进行加热至软化点。此时，仪器释放上方夹持机构，使其在配置的砝码重力作用下自然下落，软化部分的玻璃管被拉伸、变细，最终在预设条件下断开，形成两根符合要求的微针。

2. 核心技术：自动两级牵引
这是PC-100区别于简易拉针仪的关键功能，尤其对于制备电生理实验（如膜片钳）所需的复杂形状至关重要。

• 一步拉制：在单一加热和拉力参数下一次完成。通常拉制出杆部较长、逐渐变细的针形，适用于显微注射等需要较长锥度的场景。

• 两步拉制：分两个阶段进行，每阶段可采用不同的加热温度和拉力参数。阶段将玻璃管预拉伸至一个中间直径，第二阶段在更精确的控制下将中间部分拉断，从而形成杆部较短、开口极小（可达1微米）且几何形状一致的电极。PC-100可自动执行两步程序，无需人工干预，确保了高级别实验所需的高重复性。

3. 关键控制参数
用户通过调节以下参数，可精确“定制"针尖形状：

• 加热器设置：加热线圈的输出电压（大2.5V），直接控制软化玻璃的温度和区域范围。

• 拉力调节：通过安装或卸除配置的砝码来实现。PC-100提供两种规格的砝码：25克（2个）和100克（2个）。不同的配重组合能产生不同的张力，影响拉制速度和锥度。

• 模式与时间：在屏幕上选择一步或两步模式，并可实时观察整个拉制过程的运行时间，为参数优化提供直观反馈。

三、 主要技术特点与改进

相较于前代PC-10，PC-100进行了一系列旨在提升用户体验和结果稳定性的改进：

• 增强的操作友好性：简化了从参数设置到启动的流程，屏幕信息显示更为详细和直观，功能键布局经过重新设计，更加简洁合理。

• 提升的实验稳定性：

• 实时调节与安全安装：在设置加热参数时，加热线圈不会立即工作，允许操作者随时安全地安装玻璃管。甚至玻璃管已就位后，仍可在线调节加热参数，提高了实验灵活性。

• 改进的防尘设计：亚克力防尘盖的密封性得到增强，配合改进的轨道防尘结构，能有效减少环境中的灰尘、湿度对精密滑动部件和拉制过程的干扰，保障了设备的长期运行流畅度和拉针结果的重现性。

• 便捷的维护设计：优化的机械结构减少了因异物进入导致的故障，降低了日常维护的难度和频率。

四、 广泛的应用领域

PC-100制备的微针工具是许多前沿科研领域的“手"和“眼"，其应用横跨生命科学与材料工程：

• 电生理学研究：是制备膜片钳技术中记录离子通道电流的玻璃微电极的核心设备。此外，也用于制作细胞信号记录电极、固定细胞的真空吸附电极等。

• 显微注射与操作：用于制作转基因动物制备、核移植、细胞内微量灌注等所需的玻璃注射针和保持针。也能拉制用于挑取单细胞、微生物或纳米颗粒的显微操作针。

• 交叉学科与新兴技术：其应用已扩展至微流控芯片中的微流道成型、3D生物打印的喷头制备、细胞捕获与切割系统的操作针，以及在材料科学中制作扫描探针显微镜（SPM）的探针或特殊颗粒捕获针。

五、 操作指南、维护与耗材

基本操作流程：

1. 准备：根据目标针尖形状（如用于膜片钳或显微注射），选择一步或两步拉制模式。

2. 安装：将合适规格的玻璃毛细管（常用外径1.0-1.5毫米）垂直装入上下夹头。

3. 参数设置：参考历史成功参数或通过测试，在控制面板上设置加热值，并安装相应的砝码组合（如对于需要更细的电极，可能使用更轻的砝码）。

4. 拉制：关闭防尘盖，启动程序。设备将自动完成加热、下拉、冷却过程。屏幕会显示运行时间。

5. 取出：程序结束后，打开防尘盖，小心取出拉制好的两根微针，在显微镜下检查形状和直径。

维护与耗材：

• 常规维护：保持设备清洁，尤其是导轨区域，避免灰尘和玻璃碎屑积聚。定期检查加热线圈的磨损情况。

• 主要耗材：

• 玻璃毛细管：包括有芯（用于电生理）和无芯（用于注射）多种规格（如外径1.0mm, 1.2mm, 1.5mm），通常以每包500支的形式提供。

• 加热线圈：型号为PC-10H，属于易损件，需定期更换。

注意事项：为保证拉制成功率和设备安全，在尝试加工设备标称范围外（如不同材质或特殊外径）的玻璃管前，建议咨询厂家或专业技术支持人员。

结语

NARISHIGE PC-100多功能垂直拉拔器不仅仅是一台仪器，更是科研工作者将实验构想转化为现实的关键桥梁。它通过精密的机电控制，将看似简单的物理过程标准化、可重复化，为生命微观奥秘的探索和材料的制造提供了坚实可靠的基础工具。从经典的神经电生理到新兴的单细胞分析、基因编辑领域，PC-100以其稳定的性能、智能的自动化和友好的设计，持续在科研幕后扮演着的“精密工匠"角色，助力一个又一个科学发现的诞生。