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德國(guó)EXAKT切磨系統制作古組織薄片技術 2023年(nián)02月13日(rì)
德國(guó)EXAKT切磨系統
制作古組織薄片技術


作者:張文定

作者單位:中國(guó)科(kē)學院古脊椎動物與古人(rén)類研究所


近些年(nián)來(lái),地質古生(shēng)物學與現代生(shēng)物學、解剖學、組織學等學科(kē)之間的相(xiàng)互交叉,呈現向超微結構甚至分(fēn)子水平迅猛發展的态勢。這種發展得(de)益于新的精密儀器和新的技術引入古生(shēng)物學并得(de)以應用。爲了研究古組織的超微結構,我所于2003年(nián)從(cóng)德國(guó)EXAKT公司引進了包括浸透、包埋、光固化、切割、磨片等整套能獲得(de)硬組織薄片小于0.01mm的設備和技術。這套技術精确地把組織薄片制作過程和結果予以數字化。而且,它的平行粘接、平行制片等儀器,可(kě)使得(de)制作9—10cm樣品的薄片,其厚度誤差小于0.005mm,所用的包埋樹脂,由于采用光固化技術,使得(de)以前難以控制的包埋和固化過程變得(de)十分(fēn)簡單,筆者認爲,這套系統和技術可(kě)以說(shuō)是目前制作牙齒、骨組織、化石古組織薄片最佳的儀器和方法。在此,把用此系統制作化石古組織的方法介紹如(rú)下,以供感興趣者參考。


01
 浸 透 

把化石組織切割成适合包埋容器的小塊;由于古組織長期埋藏在地層中,在組織及其圍岩中含有一些結晶水,必須去(qù)除以使包埋樹脂代之。所以,首先把樣品放(fàng)在烘箱中,在80度下烘烤24小時作脫水處理(lǐ)。冷(lěng)卻後,放(fàng)入盛有Tech 7200包埋劑的燒杯或包埋盒中,避光浸透。10mm厚的小方塊樣品,要徹底浸透約需一周,若使用真空幹燥器,在真空中浸透,時間将會縮短(duǎn)一半。


02
 包埋和固化 

這套技術使用的包埋樹脂型号是Technovit 720 0VLC(以下簡稱T 7200膠),和現在大(dà)部分(fēn)補牙材料一樣,采用光固化技術。因此,廠(chǎng)家專門(mén)提供一台光固化儀器。


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EXKAT 520 光固化包埋機

把浸透好的樣品塊移入包埋盒中,(注意讓觀察的樣品面朝下),把T 7200膠倒入包埋盒中,直至淹沒樣品。然後,啓動燈光開關。光固化分(fēn)兩個階段,第一階段,使用低強度黃(huáng)色光源,使包埋劑予以聚合。對10mm厚的樣品塊,約需時間4—5小時。第二階段,使用強光源藍色光源進一步聚合,約需時間8—10小時。第一階段和第二階段之間的切換,由儀器按照(zhào)設定的時間程序自(zì)動完成,隻需在藍色光源熄滅後,關閉儀器電源開關而已。固化過程可(kě)以安排在下班前進行,第二天上班時,即可(kě)以拿到固化好的樣品,其效率之高不言而喻。


03
 平行固定 

EXAKT公司提供一個真空吸附樣品平行固定器,用于把樣品平行地固定在載玻片上。其程序是:先将一個載玻片粘上一塊2厘米大(dà)小的雙面膠帶,把包埋好的樣品塊觀察面對準雙面膠帶粘好,然後啓動真空泵把載有樣品的載玻片吸附在平行固定器的上蓋下。此時,要按比例把一種叫Tech 4000的固定膠調成糊狀,塗在另一個載玻片上(稱之爲下載玻片),将其放(fàng)在平行固定器的下蓋上,然後松開固定上蓋的螺絲,将樣品對準Tech 4000膠,輕輕放(fàng)下,5分(fēn)鍾之後,Tech 4000膠固化,樣品就(jiù)牢牢地粘在下載片上。平行固定器的上下蓋非常平行,因此,粘好後的樣品面和下載玻片互相(xiàng)平行。


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EXAKT 401 壓片粘合器

04
  切 割  

把粘有雙面膠帶的載玻片輕輕從(cóng)樣品上取下,留待重複使用。将載有樣品的下載玻片用真空吸附在EXAKT 300CP切割機的平行導向樣品架上(樣品架有多個規格,一般使用的是25x76mm規格的真空吸附架),橫向移動平行導向台,使被切割的樣品面與切割帶初步對

齊(粗調),然後固定平行導向台,調節平行導向台右側的螺旋千分(fēn)尺,以0.002mm的精度向前或向後移動樣品,使樣品面與切割帶精确重合。接下來(lái),啓動切割機開關,使載有樣品的平行導向台緩慢(màn)地移向高速轉動的切割鋸片,因平行導向台後有一個牽引垂碼,所以,操作時,不許向前推進。相(xiàng)反,操作者還(hái)需用手作制動作用,以防平行導向器向前移動過快(kuài),導緻撞斷鋸片,或迫使鋸片側向傾斜。

對硬度高的樣品,切割機的轉速要低,反之亦然。


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EXAKT 300CP 切割機


05
  研 磨  

研磨機型号是EXAKT 400CS,它由一個速度可(kě)調的磨盤、一個可(kě)調速的橫向往複移動的真空吸附頭和一個單闆計(jì)算機控制的線性差動傳感器(AW 110, 精度爲0.001mm)集合而成。


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EXAKT 400CS 精密磨片機


磨樣必須按以下程序進行:鋪一張水磨砂紙在磨盤上,啓動磨片機開關和冷(lěng)卻水,啓動傳感器控制單元,把載有切割好的樣品載玻片吸附在真空頭上,啓動真空頭往複開關,加上垂重砝碼,緩緩地将樣品放(fàng)在磨盤的中央。研磨機即進行自(zì)動研磨,同時,爲傳感控制器預先設置一個研磨數值,當達到此值時,研磨機自(zì)動停止。

此系統提供不同顆粒度的砂紙,研磨時,按由粗到細的程序進行更換,但(dàn)每次更換砂紙必須重啓控制器的一個新的程序,否則,将會出現嚴重的後果。


06
精密平行粘片器粘片 

研磨并抛光好的樣品先用一個精度爲0.001mm的數字千分(fēn)尺進行測量,并做好記錄。然後取一個厚度誤差不超過0.005mm的載玻片(稱上載玻片),用真空泵吸附在精密平行粘片器透明的上闆下;在樣品的表面一字排開滴上2—3滴Tech 7210膠,将其放(fàng)在平行粘片器的下闆上;輕輕擡起載有樣品的平行粘片器下闆,注意觀察,當上載玻片與樣品接觸時,樣品上的7210膠逐漸向四周擴散,此過程不可(kě)過快(kuài),以免産生(shēng)氣泡。待放(fàng)置平穩後,放(fàng)下精密粘片器的上蓋,開啓藍光燈以固化7210膠,固化時間爲10—12分(fēn)鍾。


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EXAKT 402 平行粘片器


07
再切割、研磨

把帶有兩個載玻片的樣品,從(cóng)平行粘片器中取出,置放(fàng)在切割機上,按程序四的方法,把靠近上載玻片一端的樣品切割下來(lái),切割厚度一般控制在約0.15mm。

切割下來(lái)載有樣品的上載玻片,按程序五的方法,從(cóng)粗砂紙到細砂紙逐級研磨,最後,用4000号抛光紙徹底抛光。


08
測量、計(jì)算樣品厚度

要獲得(de)精确的樣品厚度,精密的測量是不可(kě)少的。此系統包含一個精度爲0.001mm的數字千分(fēn)尺,用于随時測量研磨樣品的厚度,測量與計(jì)算得(de)出最後磨好的樣品厚度有以下5個程序:

1、測由四、五程序切割并研磨好的樣品标本塊+下載玻片=A

2、測上載玻片厚=B

3、測标本+下載玻片+上載玻片+7210膠=總厚度(C),即A+B+7210=C

4、計(jì)算得(de)出7210膠厚(X)7210(X)=C-A-B

5、測磨好的上載玻片+樣品+7210膠(D),計(jì)算得(de)出樣品厚度(S) S=D-X


至此,一個均勻透亮的、精确知道樣品厚度的古組織薄片制作完成,如(rú)根據樣品的成分(fēn)作一些染色,相(xiàng)信觀察和演示會更漂亮些。


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