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        小鼠透明骨骼塑化包埋標(biāo)本的制作研究*

        2021-07-01 03:24:44李雁羽劉天潤(rùn)
        生物學(xué)通報(bào) 2021年9期
        關(guān)鍵詞:小鼠

        李雁羽 劉天潤(rùn) 吳 啟 王 磊

        (安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 安徽合肥 230036)

        透明骨骼標(biāo)本是通過(guò)透明劑、染色劑、脫色劑的處理,讓動(dòng)物肌肉組織透明化,骨骼由染色劑凸顯出形狀的標(biāo)本[1-3]。染色劑中的茜素紅可特異性與硬骨中的鈣結(jié)合,讓其呈現(xiàn)紅色,而阿利新藍(lán)在合適的pH 值下可讓軟骨中硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素等主要成分呈現(xiàn)藍(lán)色。二者配合使用,可讓觀察者透過(guò)肌肉組織直觀地觀察動(dòng)物體內(nèi)硬骨和軟骨的結(jié)構(gòu)和分布[4]。

        為了讓包埋劑起到更好的包埋效果,需對(duì)透明骨骼標(biāo)本進(jìn)行塑化處理,而聚乙二醇可用于簡(jiǎn)易塑化標(biāo)本的制作[5-6]。PEG-600,即分子量為600的聚乙二醇,常溫下為液態(tài),是水溶性聚合物,利用梯度浸漬的方法可讓PEG-600 對(duì)生物標(biāo)本起到較好的塑化作用。傳統(tǒng)的包埋標(biāo)本使用的AB膠(室溫固化環(huán)氧樹(shù)脂)固化時(shí)間較長(zhǎng),UV 膠(又稱“紫外光固化膠”)是一種必須通過(guò)紫外光照射才能固化的膠粘劑,固化速度快,透光性強(qiáng),它作為包埋劑已應(yīng)用于植物標(biāo)本制作領(lǐng)域[7]。

        本研究工作主要通過(guò)塑化技術(shù)處理透明骨骼標(biāo)本,再利用UV 膠的紫外固化特性實(shí)現(xiàn)快速包埋,改良了透明骨骼標(biāo)本的保存方法,使其便于運(yùn)輸,促進(jìn)其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)及推廣應(yīng)用[8-9]。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料 出生2~4 d 的小鼠、無(wú)水乙醇、丙酮、茜素紅、阿利新藍(lán)、氫氧化鉀、甘油、PEG-600、UV 膠、長(zhǎng)方體硅膠模具(大小:50 mm×85 mm×50 mm)。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1)初步處理方法。處死小鼠,剝離皮膚,在接近肢端時(shí)不要?jiǎng)冸x皮膚,避免損傷小鼠趾端和尾部的結(jié)構(gòu),去除其內(nèi)臟,并用清水沖洗干凈。

        2)試劑配制方法。A 液:茜素紅原液。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%的乙醇溶液中加入茜素紅直至飽和。

        B 液:茜素紅應(yīng)用液。將A 液與體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液以體積比1∶9 的比例混合均勻,再加入等體積的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的KOH 溶液,即配制成茜素紅應(yīng)用液。

        C 液:阿利新藍(lán)軟骨染液。10 mg 阿利新藍(lán)、80 mL 體積濃度95%的乙醇溶液、20 mL 冰醋酸,混合均勻,靜置一夜后次日使用。

        D 液:預(yù)透明液。質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的KOH 溶液。

        E 液:透明液Ⅰ。氫氧化鉀1 g、甘油20 g,加蒸餾水至1 000 mL。

        F 液:透明液Ⅱ。甘油與蒸餾水1∶1 混合。

        1.3 透明骨骼標(biāo)本制作

        1)脫水固定。將初步處理的材料依次放入80%、90%、100%3 個(gè)濃度梯度的乙醇中浸泡,每個(gè)濃度浸泡24 h??筛鶕?jù)標(biāo)本大小及實(shí)際的脫水情況,增減每個(gè)濃度浸泡的時(shí)間。

        2)脫脂。將脫水固定之后的標(biāo)本放入丙酮中進(jìn)行脫脂,時(shí)間為1~3 d,脫脂完成后將標(biāo)本使用清水浸泡,直至標(biāo)本沉底。

        3)軟組織染色。將脫脂完成的材料在C 液中浸泡1~2 d。具體浸泡的時(shí)間,可根據(jù)標(biāo)本的染色情況靈活地進(jìn)行調(diào)整??蓹z查腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等處是否上色,以此確定是否繼續(xù)染色。

        4)復(fù)水。將標(biāo)本從C 液中取出,置于無(wú)水乙醇中1~3 d。而后將標(biāo)本從無(wú)水乙醇中取出,依次浸泡于95%、75%、45%、15%的梯度濃度乙醇溶液中,在每個(gè)梯度浸泡至標(biāo)本在容器中沉底為止,最后浸泡于蒸餾水中。

        5)預(yù)透明。將復(fù)水之后的材料置于D 液中進(jìn)行預(yù)透明。預(yù)透明的作用是脫色和提升后續(xù)試劑的穿透能力,預(yù)透明的時(shí)長(zhǎng)把握很重要,一般在隱約可見(jiàn)骨骼,肌肉呈果凍狀時(shí)停止預(yù)透明。

        6)硬骨染色。將標(biāo)本置于B 液中浸泡,直至硬骨被染成紫紅色為止。浸泡時(shí)間一般為1 d,需根據(jù)標(biāo)本是否剝皮,預(yù)透明程度等實(shí)際情況靈活調(diào)整染色時(shí)間。

        7)分色及再度透明。將標(biāo)本在E 液中浸泡1~2 d,而后入F 液中浸泡,直至標(biāo)本肌肉組織脫色,可觀察到被染色的骨骼結(jié)構(gòu)為止。

        8)甘油梯度透明。將標(biāo)本依次浸入體積分?jǐn)?shù)為40%、50%、60%、80%的甘油各2 d,然后浸入純甘油浸泡,直至肌肉無(wú)色透明,骨骼結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)為止。

        9)塑化。選擇PEG-600 作為塑化劑。向質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的氫氧化鉀溶液加入幾粒麝香草酚晶體,充分混合。再加入適量PEG-600,分別配制成體積濃度為15%、25%、50%、75%、100%的PEG-600 溶液,將標(biāo)本依次放入其中浸泡。15%濃度時(shí)浸泡1~2 d,后續(xù)每個(gè)梯度的浸泡時(shí)間為2~3 d,這樣即可使PEG-600完全替換其中的甘油,完成塑化。

        10)包埋。向硅膠模具中傾倒UV 膠,待其沒(méi)過(guò)模具底部1 cm 左右時(shí)停止傾倒,將模具置于紫外線照射環(huán)境中。待底層的UV 膠固化之后,將塑化好的標(biāo)本放入模具,調(diào)整姿勢(shì),再灌注UV膠,直至沒(méi)過(guò)標(biāo)本1 cm 左右。將模具置于紫外線照射環(huán)境下,待UV 膠完全固化之后,將包埋好的標(biāo)本脫模取出即可。

        圖1 小鼠不同制作時(shí)期的透明骨骼塑化包埋標(biāo)本

        2 結(jié)果

        2.1 標(biāo)本整體效果 所制的小鼠標(biāo)本顯著地展示了硬骨和軟骨的分布情況(圖2),肋軟骨、關(guān)節(jié)軟骨、鼻軟骨等軟骨被染成藍(lán)色,肱骨、脊椎、肩胛骨等硬骨被染成紅色,尚未完全硬骨化的尾椎為淡紅色(圖3、圖4)。標(biāo)本被UV 膠包埋,堅(jiān)固透明,便于運(yùn)輸和觀察骨骼結(jié)構(gòu),具有很好的觀賞價(jià)值和科學(xué)教育價(jià)值。

        圖2 小鼠透明骨骼塑化包埋標(biāo)本正面圖

        圖3 標(biāo)本軀干前部細(xì)節(jié)圖

        圖4 標(biāo)本軀干后部細(xì)節(jié)圖

        2.2 UV 膠固化效果 傳統(tǒng)包埋標(biāo)本所使用的AB 膠在室溫條件下,完全固化需要1 d 左右。本文采用的UV 膠,在紫外光照射下發(fā)生紫外固化反應(yīng),凝固速度可控,節(jié)省成本,更適合于批量生產(chǎn)包埋標(biāo)本。在本次小鼠標(biāo)本的制作過(guò)程中使用太陽(yáng)光照射,5 min 左右即可觀察到表面固化現(xiàn)象,1 h 后即達(dá)到較好的固化效果,固化完成的包埋標(biāo)本堅(jiān)固又透明。

        3 討論

        制作標(biāo)本的原料盡可能選擇幼體或體型較小的個(gè)體,因?yàn)槌赡陚€(gè)體的肌肉發(fā)達(dá),各種試劑不易穿透,不利于標(biāo)本制作。制作透明骨骼標(biāo)本時(shí)梯度濃度浸泡是一種常用技術(shù),在脫水固定步驟中,不使用無(wú)水乙醇直接浸泡標(biāo)本的原因是該操作會(huì)使標(biāo)本快速脫水而硬化皺縮,不利于美觀和后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作[10]。

        聚乙二醇在小型動(dòng)物的簡(jiǎn)易塑化方面有著廣泛地應(yīng)用。這種水溶性高分子材料制作出的塑化標(biāo)本具有防腐、防霉的特征[11-12]。

        本研究不足之處是由于初次操作,制作完成的標(biāo)本中含有微小的氣泡。對(duì)此的解決方法是對(duì)標(biāo)本進(jìn)行紫外線照射之前,用真空泵除去氣泡。并且由于丙酮脫脂不充分,小鼠的肩部脂肪沒(méi)有去除干凈,影響對(duì)頸椎的觀察(圖3)。在今后的制作過(guò)程中,將不斷完善技術(shù)流程以制備更好的骨骼標(biāo)本,以適應(yīng)教學(xué)及商業(yè)化的要求。

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