光學和電子顯微鏡樣品製備
optical and electron microscopy,preparation of specimens for
將生物材料製成適於在顯微鏡下觀察的薄片的技術。
光學顯微製片技術光學顯微鏡製片首先要儘量保持生物材料的天然狀態,避免贗像、變形和失真,因此須將生物材料做固定處理;製片必須薄而透明,才能在光學顯微鏡下成像,除將材料切成薄片或通過輕壓或其他手段使之分散外,還需採用其他方法使它透明和染色,以便更好地觀察到結構的細節。需長期保存的製片,還應進行脫水和封固。
顯微製片法
一般包括切片法、整體封片法、塗片法和壓片法4類。①切片法。光學顯微鏡的切片厚度在2~25微米之間,一般動植物材料的切片以厚10微米左右為合適。切片法根據包埋劑的不同而有所不同。常用的是石蠟切片法、棉膠切片法、冰凍切片法、乙二醇甲基丙烯酸脂法(簡稱GMA法)。石蠟切片法包括固定、包埋、切片、染色、脫水和封固等步驟。關鍵是把生物材料用石蠟包埋,以石蠟為支持物,把浸在蠟塊中的生物材料切成理想的薄片。操作過程為:固定→水洗→從低濃度逐級到高濃度酒精脫水→二甲苯透明→浸蠟→包埋→切片→貼片→二甲苯脫蠟→逐級從高濃度到低濃度酒精處理,最後過渡到水→染色→逐級從低濃度到高濃度酒精脫水→二甲苯透明→樹脂膠封固。其中的基本步驟在各種製片技術中都是相同的。②整體封片法。用於單細胞、微小生物體或分散的器官的整裝製片方法。此法也需要經過固定、染色、脫水、透明和封固各個步驟。草履蟲和昆蟲口器製片即用此法。③塗片法。把易於分散的生物標本塗布在載玻片上的製片方法。血液塗片便是一例。④壓片法。將天然的、易於分散的組織或經過處理後易於分散的組織,如動物的精母細胞、根尖細胞等放在載玻片上、再加蓋玻片,用力壓碎組織,使細胞或細胞內的結構鋪展成一層的製片方法。壓片法常用於觀察染色體,通常用醋酸洋紅、地衣紅和石炭酸復紅染色。
透射電子顯微鏡製片技術其基本要求是:①儘可能保持材料的結構和某些化學成分生活時的狀態。②材料的厚度一般不宜超過1000埃。組織和細胞,必須製成薄切片,以獲得較好的解析度和足夠的反差。③採用各種手段,如電子染色、投影、負染色等來提高生物樣品散射電子的能力,以獲得反差較好的圖像。
樣品製備的方法隨生物材料的類型以及研究目的而各有不同。對生物組織和細胞等,一般多用超薄切片技術,將大尺寸材料製成適當大小的超薄切片,並且利用電子染色、細胞化學、免疫標記及放射自顯影等方法顯示各種超微結構、各種化學物質的部位及其變化。對生物大分子(蛋白質、核酸)、細菌、病毒和分離的細胞器等顆粒材料,常用投影、負染色等技術以提高反差,顯示顆粒的形態和微細結構。此外還有以冷凍固定為基礎的冷凍斷裂——冰凍蝕刻、冷凍置換、冷凍乾燥等技術。
掃描電子顯微鏡樣品製備技術掃描電鏡以觀察樣品的表面形態為主。掃描電鏡樣品的製備,必須滿足以下要求:①保持完好的組織和細胞形態。②充分暴露欲觀察的部位。③良好的導電性和較高的二次電子產額。④保持充分乾燥的狀態。
某些含水量低且不易變形的生物材料,可以不經固定和乾燥而在較低加速電壓下直接觀察,如動物毛髮、昆蟲、植物種子、花粉等,但圖像質量差,而且觀察和拍攝照片時須儘可能迅速。對大多數的生物材料,則應首先採用化學或物理方法固定,脫水和乾燥,然後噴鍍碳與金屬以提高材料的導電性和二次電子產額。