Микротомы

Микротом (от греч. mikros — малый и tomē — рассечение, отрезок) — приспособление для изготовления тонких срезов (от десятков и сотен нанометров до сотен микрометров), используемых в качестве объектов исследования методом микроскопии. Чаще всего микротом используют при исследованиях биологических тканей, в этом случае их нередко предварительно фиксируют с помощью приёмов микроскопической техники.

Для микроскопического исследования твёрдых объектов (минералы, сплавы) используют шлифы - отполированные, иногда протравленные препараты.

Современные микротомы - сложные приборы, обеспечивающие получение большого количества срезов препарата, с заданными параметрами. Толщина получаемых с помощью микротомов срезов - при заливке в парафин 1—2 мкм, в целлоидин — 10-12 мкм, при замораживании до 10 мкм. Для получения сверхтонких срезов используют специальные ультрамикротомы.

История

Ручной микротом

До изобретения ручного микротома исследователи использовали обычную опасную бритву.

The device was hand operated, and the sample held in a cylinder and sections created from the top of the sample using a hand crank.[1][3] Один из первых микротом был сконструирован в начале 19 в. немецким биологом А. Ошацем, сотрудником Я. Пуркине.

Затем, по мере роста требований к однородности и тонкости срезов появились усовершенствованные приборы, как с подачей материала на нож, так и с подачей ножа на материал.

Следует выделить дополнительные задачи, связанные с получением тончайших срезов: изготовление ножей, как для ручного изготовления препаратов, так и ножей для для микротомов, их заточку и переточку; упрочнение образцов перед разрезанием - заливку в парафин, целлоидин, или замораживание.

Некоторое время использовались ножи, изготовленные из специально сделанных сколов стекла.

Ультрамикротом Ultramicrotome2265 EM GD MB (сблокирован смикроскопом).

 

Схема одного из первых микротомов (по Cummings, 1770.[1]).

 

 

 

Ручной микротом

 

 

Ротационный микротом фирмыLeitz (1970)

 

Виды микротомов

 

Ручные микротомы в настоящее время практически не используются, из-за малой воспроизводимости толщины срезов.

Санный микротом

Санный микротом - одна из наиболее старый конструкций. Название прибора связано с тем, что нож и механизм подачи с зажимом для блока (объектодержателем) движутся на специальных салазках. Часто микротом имеет подвижной нож, и неподвижно закреплённый в специальном держателе объект. Объект укреплен поднимается с помощью микрометрического винта, а микротомный нож движется в горизонтальной плоскости. Иногда устройство несколько иное: объект движется, нож неподвижен.

Ротационный микротом

Ротационный (колесный) микротом (от лат. rotatio - круговое движение) имеет неподвижный нож, и перемещаемый относительно него объект. Такой микротом позволяет получать серии среов препарата с постоянной толщиной.

Модели: «РОТМИК-1» (аналог микротома RM 2135 фирмы LEICA), предназначен для получения срезов образцов объектов, залитых в парафин и другие среды и приготовленных в стандартных кассетах, блоках или на деревянных подложках. Толщина срезов 0,5 - 60 мкм; масса микротома 35 кг.

Микротом для парафиновых срезов.

Распиливающий микротом:

Ультрамикротом

Микротомы для получения срезов толщиной от 10 нм получили название ультрамикротомов ("ультратом").

Микротом Microm HM 200

Ультрамикротом используется для получения очень тонких срезов (до 20 нм, минимум 5 нм), исследуемых в электронном микроскопе. Подача ножа или объекта на определённую малую высоту обеспечивает получение тонких срезов (обычно не толще 200 Å, возможно около 50 Å). Минимальная толщина среза зависит от качества среды для заливки объекта и остроты режущей кромки ножа.

Чаще используют схемы с неподвижным ножом и движущимся объектом. В таких конструкциях движение осуществляется путём механической, чаще - тепловой подачи (благодаря дозированному расширению несущего стержня, на котором укреплен объект). Схема тепловой подачи была предложена в 1953 Ф. Шёстрандом. Для ультрамикротомов используют стеклянные и алмазные ножи, их качество проверяют в тёмном поле микроскопа — режущий край должен выглядеть яркой прямой линией.

Криомикротом.

Для получения особо тонких срезов нефиксированных тканей были разработаны замораживающие микротомы (криомикротомы), с охлаждением препаратов. Их конструкция которого обеспечивает замораживание биологических тканей жидкой углекислотой (используют также название криоультрамикротом - ультрамикротом, совмещенный с криокамерой).

Замораживающие микротомы особенно удобны для получения срезов нефиксированных тканей, которые исследуются немедленно, например, при хирургических операциях, для срочного гистологического анализа). Кусочки ткани в водном или солевом растворе замораживают при помощи жидкой двуокиси углерода.

 

Ножи для микротомов.

Применение:

Микротомы широко используются для подготовки исследовательских препаратов в классической оптической микроскопии, а также в электронной и сканирующей зондовой микроскопии биологических объектов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микротом МИКРОТОМ (от греч. mikros—малый и temno—-режу), аппарат для изготовления срезов, пригодных для исследования под микроскопом. Общий принцип устройства М. состоит в том, что объект при помощи микрометрического винта или непосредственно или по наклонной плоскости поднимается в вертикальном направлении на определенную малую величину, выражаемую в микронах; в горизонтальной плоскости движется нож, удерживаемый или непосредственно рукой (в простейших моделях) или зажимаемый в особый держатель. Для резания на М. объект непременно должен быть сделан по возможности плотным и залит в однородную среду, напр. в парафин или целлоидин; можно также предмет заморозить при помощи распыляемого эфира или жидкой С02. В зависимости от заливки, а также свойств исследуемого предмета микротом дает возможность получить срезы толщиной до 1 fi (что недостижимо при резании непосредственно ручной бритвой), а также получить серию срезов одинаковой толщины без пропусков. Типы М. Ручной М. состоит из толстостенного металлического цилиндра с хорошо отшлифованным диском на верхней стороне, по к-рому рукой проводится обычная бритва или специальный нож. Внутри цилиндра имеется мелкая винтовая нарез- ка; в ней ходит микрометрический винт с головкой внизу, на которой нанесены деления, указывающие, на сколько продвинулся препарат в гильзе цилиндра. На верхнем конце винта имеется площадка, на которой укрепляется подлежащий резанию объект. Инструмент дешевый и годный только для грубых срезов.—С туденческий М. привинчивается к столу и состоит из прочной металлической рамы, в которой укреплен микрометрический винт с указателем его хода и с площадкой для укрепления объекта или зажимом для деревянного или ста-билитного кубика, на который приклеивается препарат. В верхнем отделе рамы имеется отшлифованная дуга, по которой ходит держатель ножа, снабженный зажимом. Передвигание препарата происходит или от руки или автоматически при каждом отведении ножа назад, для чего на винте имеется зубчатка, соединенная с держателем ножа и снабженная регулятором, дающим возможность подавать препарат вверх на то или иное количество микронов. Такой М. дает возможность получать довольно тонкие срезы.—Сходный микротом употребляется для изготовления срезов объектов, замороженных жидкой С02 («замораживающие микротомы» фирмы Jung'a, Rei-chert'a; рис. 1). Для этой цели к площадке для объекта прикрепляется распылитель для жидкой СО2, к-рая поступает сюда по гибкой металлической трубке из стального .,„ цилиндра, который обыкновен-^W но снабжают редукционным вентилем. В самом распылителе имеется кран, позволяющий пускать нужную струю жидкой С02 или совсем закрывать и прекращать ее поступление. Срезы из замороженных объектов в последнее время получили большое распространение,а для нек-рых методов обработки гист. материала являются совершенно незаменимыми, т. к. *-*¦» и мин дают возможность т И еР^ обработки свежего, itkJI J* иногда нефиксиро- #/ llNI-—ванного материала разными реактивами. Кроме того «замораживающий М.» устраняет хлопотливую и продолжительную заливку, что позволяет быстро получить необходимый препарат для пат.-гист. исследования (рис. 2).—Санный М. (Schanze и др. фирм). На тяжелой чугунной подставке укреплена вертикальная толстая пластинка, к к-рой с левой стороны прикреплена под острым углом такая же другая, образуя т. о. вместилище для клиновидного массивного куска, на к-ром при помощи винта и специального держателя укрепляется нож М. На клиновидном этом куске и на 1. Замораживаю-микротом «Sarto-i—цилиндр с углекислотой; 2—металлическая трубка, ведущая к распылителю (3) со столиком для замораживаемого объекта; 4—нож; 5—кран к распылителю. сторонах угла, образованного упомянутыми пластинками, отшлифованы полосы, совпадающие друг с другом и дающие возможность водителю ножа плавно скользить в эти салазках. С левой стороны подставки Illlllllllllnirtl'llllUII'llll'l''» Рисунок 2. Сапный микротом: 1— нож; 2—объект исследования; 3—одна из отшлифованных полос салазок; 4—чашка для отработанного спирта, которым поливается нож; 5—ручка для грубого опускания и поднимания объекта; 6—диск с делениями. М. имеется гайка, в которой ходит микро-метрич. винт. Он стоит вертикально.и имеет диск, на верхней поверхности к-рого нанесен ряд делений; значение последних выгравировано на нем или на особой штанге т по к-рой передвигается пружинная шел-кушка, отсчитывающая количество зубцов,. на к-рое повернут диск микрометрического винта. Каждый зубец соответствует определенному числу /л, т. ч. можно сразу установить подъем головки винта на желательное количество микронов. Головка микрометрического винта упирается в зажим для объекта, передвигающийся вверх и вниз в пазу. Этот зажим при помощи закрепляемых винтами осей может устанавливаться в же-лательном положении относительно горизонтальной плоскости. К держателю приделана ручка, позволяющая поднимать попускать его на произвольную величину без помощи винта при первоначальной установке объекта и выборе плоскости срезов. Микротом очень прочный, устойчивый и для срезов до 5 /г толщины очень удобный. Более тонкие срезы на нем получать уже затруднительно . Микротом Юнга с наклонной плоскостью (рис. 3). Здесь на вертикальной пластинке М. слева укреплена вторая пластинка, также образующая острый угол, но она поставлена так, что по направлению к работающему опускается под небольшим углом. На ней отшлифованы полоски, по к-рым скользит клиновидный кусок с держателем для объекта. В других моделях (напр. у Рейхерта) вместо пластинки на левой стороне М. имеется наклонно поставленный паз, в к-ром ходит держатель. объекта. Ближе к работающему расположен микрометрический винт, упирающийся своим заостренным концом в держатель объекта или в соединенную с ним штангу. Сочетание •2 71 наклонной плоскости и микрометрического винта дает возможность поднимать объект на 1 /и и даже его доли. Для удобства и непрерывности работы винт может поворачиваться на горизонтальной оси и действовать то одним концом то другим. В новейших моделях гайка винта делается в виде щипцов. что дает возможность передвигать винт при установке без вращения. С винтом соединен круг с делениями в виде зубчиков и выгравирована высота поднятия на 1 зубец. В больших моделях этого типа имеется приспособление для автоматического поворачивания винта на определенное количество зубчиков в связи с движением ножа назад. Это приспособление наиболее удобно устроено в моделях Рейхерта, где водитель ножа упирается в переставную пластинку, укрепленную на переднем конце салазок. Нажим на нее передается штангой на винт, а пластинка пружиной снова ставится на место. М. с наклонной плоскостью очень удобен и дает возможность получать срезы до 1 /и и даже тоньше (Апати). Держатель объекта снабжается зажимом для препарата, ко-рый при помощи винтов, зубчаток или шаровой головки (неудобна) может быть хорошо ориентирован при выборе плоскости срезов. Мозговой М. устроен для получения больших срезов мозга, а также других органов. Здесь не требуется получить срез очень тонкий, а нужен срез большой площади. Такой микротом устраивается обычно с вертикальным винтом и очень большой площадкой для укрепления объекта. Т. к. срезы изготовляются чаще всего из мате- Рисунок 3. Микротом Юнга с наклонной плоскостью: 1—резервуар со спиртом; 2—нож; Л—объект исследования; 4—пластинка с уклоном; 5 — механизм, передающий установку с держателем объекта. риала, залитого в целлоидин, то вокруг столика устраивается плоский резервуар для спирта (или воды), и все резанье происходит в жидкости, что облегчает сохранение целости срезов. Соответственно большой величине срезов и ножи для такого М. употребляются с большим режущим краем.— Для резания крупных объектов как замороженных, так и залитых в целлоидин или парафин, фирмой Юнг выпущен недавно новый микротом под названием Т е t г а п-d e г. Этот микротом состоит из тяжелой четырехугольной металлической рамы на ножках. Между верхними параллельными бру- Рисунок 4. Микротом с неподвижно укрепленным ножом (1) и двигающимся объектом (2). сьями рамы, к которым неподвижно привинчивается нож, находится приспособление для прикрепления подлежащего резанию объекта (держатель или площадка); эта часть приводится в движение навстречу ножу при помощи особого рычага, причем объект автоматически поднимается помощью микрометрического винта на определенное число микронов .—При резании объектов, залитых в целлоидин, микротомный нож необходимо смачивать 70%-ным спиртом. Во избежание лишнего расхода спирта, а также для равномерности подачи его на нож очень удобен капельный аппарат. Он состоит из закрытого резервуара на подставке. Длинная трубка с краном подает из аппарата спирт по каплям, скорость падения к-рых можно регулировать краном.—В описанных моделях микротома объект остается неподвижным, а движется нож. Есть другой тип, где нож стоит неподвижно, а движется объект, укрепленный на столике, расположенном или в горизонтальной плоскости, как в модели Лейца, или вертикально, как в модели Майнота, приводимой в движение колесом наподобие швейной машинки (рис. 4). Особых преимуществ эти модели не представляют. По тому же принципу , как М., устраивается аппарат для толстых срезов для целей макроскопического их изучения (макротом). Для получения ориентировочных срезов из свежих органов можно пользоваться двойным.ножом. Он состоит из небольших бритв, с ручками, скрепленных винтом. На заднем конце ручек при помощи другого винта передвигается тонкий клин, позволяющий устанавливать расстояние между лезвиями, к-рые затем вышеупомянутым винтом закрепляются в неподвижном положении параллельно друг другу. Лит.: Becher S., Uber neue Mikrotomkon-struktionen, Zeitschr. i. wissensch. Mikroskopie, B. XXX—XXXI, 1913—14.—См. также лит. к ст. Гистологическая техника. В. Фомин.