透射电镜超薄切片制作过程

2024-05-04
铄思百检测

经常有同学做透射电镜测试,会问到自己的样品是否能做需要做超薄切片制样?今天给大家介绍一下为什么要做超薄切片,以及超薄切片的制作过程。


一、超薄切片技术——为什么做超薄切片

透射电镜观察对样品的要求:

1、必须薄,通常小于100nm。

2、样品彻底干燥。

3、样品在电子束照射下不发生物理、化学反应。

超薄切片技术:指制备厚度低于100nm的切片技术,是透射电镜生物样品制备技术中最常见、最基本的技术。

样品类型:

1、材料样品,如高分子聚合物(聚丙烯、高密度聚乙烯、尼龙等)

2、生物组织,如动物、植物组织、细胞等。

二、超薄切片技术——制样流程

1、取材:从动植物机体上或从细胞、微生物的培养物中取得所需材料的操作过程。

2、固定:尽可能保存组织、细胞在生活状态下的结构。

2.1:前固定,戊二醛、多聚甲醛等固定剂。

2.2:后固定,锇酸。

3、脱水:固定后样品内含有游离水,彻底清除游离水的过称为脱水。

用30%、50%、70%、80%、90%、100%、100%酒精或丙酮,对样品进行梯度脱水。

4、渗透:利用包埋剂渗透到组织内部取代脱水剂,一般为环氧树脂。

5、包埋:用树脂将样品起来,使其具有足够的硬度呗切成超薄切片。

6、切片:制作超薄切片,厚度一般为90nm,由雪阳完成。

7、染色:利用某些金属盐类与细胞中各种成分不同程度的结合的特征,对切片样品进行电子染色处理,增加图像的反差。

固定目的:

① 尽肤保持细胞的结构在活体状态;

② 在固定以后的漂洗、脱水和包埋时,保持细胞成份不致流失和溶解,并使组织适当的硬化,使组织细胞内各种物质的化学反应改变最小;

③ 为标本以后的处理过程(包括染色和经受电子束轰击)作准备。


二、固定剂介绍


1)锇酸(Osmium tetroxide, OsO4)锇酸即四氧化锇,是淡黄色块状或针状结晶,熔点 40~41 ℃,分子量 254.2,溶于水、酒精、乙醚及氯仿。它的蒸汽有强烈刺激性,对人眼、鼻、喉粘膜有毒性作用,操作时应注意防护,最好在通风柜内操作。锇酸为强氧化剂,对氮具有极大的亲和力,能与蛋白质形成交联,稳定蛋白质的各种结构成份而不产生沉淀。它对脂类有良好的保护作用,能与不饱和脂肪酸链结合,形成复合物,是唯一能固定脂类的固定剂。此外,高密度的金属饿与被固定的组织成分结合,受到电子束照射时能散射大量电子,使图像反差增大,起到「电子染色」的作用。锇酸固定可避免组织块收缩或膨胀,使组织块软硬适度,利于制作超薄切片。锇酸的主要缺点是分子较大,对组织的渗透速度缓慢(0.1~0.3 mm/h)易产生固定不均匀,因此要求组织块体积不超过 1 mm3。锇酸对碳水化合物类固定效果不佳,使酶活性丧失较多,也会破坏抗原性,因此不宜用于酶细胞化学和免疫细胞化学研究。锇酸固定液的浓度为 1%,固定时间为 1~4 h,比如固定单层培养细胞则为 15~30 min。

2)戊二醛 (Glutaraldehyde, C5 H8O2):分子量为 100、12。沸点 73~75 ℃,吸收光谱为 280 nm。市售戊二醛为 25% 或 50% 的水溶液,其 pH 为 4.0~5.0。多采用电镜专用的精制戊二醛,长期贮存的戊二醛可因高温、氧气、中性或碱性 pH 发生聚合而失去醛基,固定效力也明显降低,故戊二醛原液应保存于低温处。已配制的戊二醛于 4 ℃ 保存。应尽量使用新鲜配制的戊二醛固定液。戊二醛对组织渗透力强,固定速度快(0.4 mm/h)对细胞内结构有活跃的亲和力,特别是对细胞内某些易变的结构,如微管、有丝分裂的纺锤丝以及细胞基质有较好的固定作用,它和蛋白质及氨基酸的反应是在溶液中通过与组织和蛋白质发生交联作用,而使细胞成分得以稳定。它能保存糖原,固定核蛋白,能保存酶的活性,适用于细胞化学研究。戊二醛的另一优点是,被戊二醛固定的组织块可在固定液中保存较长时间(数周甚至 1~2 个月)而不致有任何超微结构的改变这尤其适宜于远距离以外临床、实验室或野外现场的取材保存。但戊二醛也非理想的固定剂,它不能保存脂肪,无电子染色作用,不能增加图像反差,且对缓冲液渗透压要求较高。

5、目前固定大多采用戊二醛与锇酸双固定法,戊二醛作预固定,锇酸作后固定,互相取长补短,固定效果较好。经戊二醛固定的组织须用缓冲液反复漂洗,否则残留的戊二醛会影响锇酸的渗透固定。戊二酸固定液的浓度微 1%~5%,固定时间为 0.5~2 h。

6、目前,电镜常用的超薄切片染色剂是铀盐和铅盐。铀可与大多数细胞成分结合,特别易与核酸结合,而且染色较细致、真实、不易出现沉淀颗粒,但铀具有放射性,使用时要特别注意。铅对细胞和组织各种结构都有亲和力,易与蛋白质结合,尤其是对不能被四氧化锇染色的糖原具有染色作用。但铅染色比较麻烦,铅易和空气中的 CO2 结合形成不溶性的碳酸铅沉淀,污染切片。因此,在染色时要尽量避免染色与空气中的 CO2 接触。一般是在加盖的染色平皿内放置一些 NaOH,以减少铅与空气中二氧化碳的接触。

三、理想的固定剂应具备如下条件:

① 能迅速而均匀地渗人细胞内部,立即杀死细胞以尽量减少死后变化;

② 能稳定各种结构成分,以保证在后续的各种处理过程中不致溶解或流失;

③ 能保存细胞的酶活力和抗原性,以供细胞化学或免疫细胞化学的测定母,不影响细胞的收缩或膨胀,以保持各种结构处于生活时的状态;

④ 不出现人工假象或变形,以保证电镜图像的真实性。为了达到上述要求,还必须重视固定液的 pH 值、渗透压及电解质浓度等。

8、由于铀和铅具有不同的电子染色作用,故目前切片普遍都采用双重染色法,即先用轴染色后,再用铅染液染色。

9、为防止碳酸铅沉淀的形成,可在培养皿内放入几粒固体氢氧化钠。