顯微操作（micromanipulation）是指在光學顯微鏡或解剖鏡的可見視野內，操作者一邊觀察一邊使用微玻璃針、解剖刀、吸量管等器具，進行手術、解剖、注射等實驗操作。由于最初用于微小生物體的結構解剖，故又稱顯微手術。

為了進行這些操作，顯微操作器是必要的。顯微操作器有多種類型，如利用金屬彈性的Chamber型、利用螺絲的Peterh型和利用流體彈性的De Fonbrun型。

顯微操作已取得許多實驗成果，如分離出微生物或孢子或培養細胞，進行單細胞培養；對生長點等施以顯微手術，對其進行功能的研究；插入微電極，進行細胞·細胞間的電位差測量；將細胞核等細胞器進行摘除或移入而進行的生理學或遺傳學的實驗等。

顯微操作的特點是直觀、定位準確并可進行穩定的三維操作。常用的顯微操作器有3種：機械推動式顯微操作器、滑動式顯微操作器和液壓式顯微操作器。

在核質關系、基因表達、胚胎發育機制等的研究中，顯微操作術具有重要意義。

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顯微操作的應用領域包括但不限于：

1. 生物醫學領域：顯微操作在生物醫學領域有廣泛的應用，如細胞培養、細胞操作和體內手術等。顯微操作儀可以用于細胞培養的各個階段，包括細胞接種、傳代、轉染等操作。由于顯微操作儀具有高精度、高穩定性的特點，它也可以幫助研究人員進行多種細胞操作，如微注射、拉伸、切割等，同時也可以對細胞進行觀察和記錄。在手術過程中，顯微操作儀還可以提供可視化操作界面，幫助醫生進行精細化手術，如眼科手術、神經外科手術等。

2. 材料科學領域：顯微操作在材料科學領域也有一定的應用，例如通過顯微操作儀進行各種大分子物質（包括DNA片段或特定的基因、信使核糖核酸、蛋白質、激素、酶類、熒光抗體、藥物及染料等）向細胞、細胞核內的顯微注射、異種精子向卵子內的注射、哺乳動物胚泡的顯微注射等。

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