凍干塑化標本的制作方法

郭益豪 ， 鄧樹榮 ， 丁 懿 ， 魏子昂 ， 劉思程 ， 杜孟澤 ， 常建宇

(1. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院 ， 北京 海淀 100193 ; 2.北京農(nóng)學(xué)院動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 ， 北京 昌平 100096)

現(xiàn)代國內(nèi)動物醫(yī)學(xué)教學(xué)對標本的要求高，很多時候面臨標本質(zhì)量不高，部分標本損壞不能使用，學(xué)校自制標本不足的狀況。動物醫(yī)學(xué)專業(yè)的教學(xué)標本類型主要有浸制標本、模型標本和塑化標本等。較為新型的技術(shù)主要為塑化標本。塑化標本是20世紀70年代在德國出現(xiàn)的一種標本制作方法，是將高分子塑化材料與真空負壓物理學(xué)與生物學(xué)研究相結(jié)合,用于處理、保存生物標本的一種技術(shù)[1]，制作完成的標本無異味、無毒、有彈性，是良好的教學(xué)標本。20 世紀 90 年代生物塑化技術(shù)傳入我國并應(yīng)用到生物學(xué)領(lǐng)域[2]。但是塑化標本在應(yīng)用過程中存在學(xué)院自主制作困難，成本高昂，技術(shù)復(fù)雜,標本脫色，試劑獲取困難等缺點，限制了其在教學(xué)中的應(yīng)用[3]。有些學(xué)校會采用凍干標本。凍干標本能夠真實、直觀的反映動物各組織器官的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分布和解剖位置,而且還具有保持標本外觀大小、形狀、顏色不變，蛋白質(zhì)等物質(zhì)不變性的優(yōu)點[4],對直觀教學(xué)具有良好的效果[5]。但是凍干標本疏松多孔、復(fù)水快[6]，需要不斷移入冷庫保持干燥狀態(tài)。本試驗介紹一種將凍干技術(shù)和塑化技術(shù)結(jié)合的方法，通過凍干技術(shù)將標本內(nèi)水分脫出，使塑化劑能在常溫高壓的狀態(tài)下滲入標本組織，完成塑化，探索改進現(xiàn)階段教學(xué)標本的制作技術(shù)，取得了良好的成果。本文以雞胸肉為例探究凍干塑化技術(shù)制作標本的變形程度，介紹凍干塑化標本的制作方法。

1材料與方法

1.1 主要材料 雞胸肉，樹脂，固化劑。

1.2 主要儀器 冰箱；真空泵，普發(fā)公司產(chǎn)品；空氣壓縮機，奧突斯公司產(chǎn)品；冷凍干燥機，CHRIST公司產(chǎn)品；刻度尺；電子秤；解剖器械。

1.3 試驗方法

1.3.1 標本處理 本試驗使用未經(jīng)固定的新鮮組織，將新鮮的雞胸肉取下，盡量切成大小規(guī)整的小塊，標號，記錄雞胸肉的形狀。放至冰箱預(yù)凍備用，雞肉的共晶點在-20 ℃左右，預(yù)凍溫度需低于物料共晶溫度10 ℃左右[7]。制作標本時應(yīng)根據(jù)實際使用需要對標本進行一定的解剖處理。

1.3.2 凍干 啟動凍干機，預(yù)冷至-74.9 ℃。將冷凍的標本取出，記錄雞胸肉的形狀，稱取重量，將雞胸肉放于凍干機內(nèi)，扣上玻璃罩，逐漸減壓抽真空。凍干的時間根據(jù)制作標本的大小和厚度決定，如果與塑化時間相隔較遠可以凍干后放入冰箱冷凍保存，防止在室溫下復(fù)水。取凍干后的標本，記錄形狀，稱取重量，放入冰箱冷凍保存。

1.3.3 塑化 按比例加入塑化劑和固化劑混勻，將凍干的標本放入混合好的塑化劑中，浸沒標本表面，使用真空泵將塑化劑和標本的空氣抽出，再使用加壓泵加壓5 min。取出標本放于支撐物上固化。固化好的標本取下，將標本表面多余的樹脂除去，整形，標本即制作完成。

2 結(jié)果

為探究凍干塑化標本的變形程度，本試驗使用4塊雞胸肉(分別編號1、2、3、4)作為試驗材料，記錄凍干前后、塑化前后的形狀、質(zhì)量變化。結(jié)果如表1和圖1所示，凍干塑化前后標本收縮較小，形變不明顯。凍干后質(zhì)量損失大是由于凍干過程中標本中的水大量升華，塑化后質(zhì)量比冷凍后的質(zhì)量高也符合塑化劑密度大于水，將水置換后標本質(zhì)量升高的預(yù)期。相比于冷凍，凍干后的4號標本長、寬都出現(xiàn)了明顯的收縮，其他3個標本收縮不明顯。與凍干后相比，塑化后2號標本的長、寬出現(xiàn)了膨脹，說明凍干塑化會引起標本的輕微形變，但是凍干塑化標本長和寬的收縮率均低于10%，說明凍干塑化標本的變形率較低，能夠真實的反映組織結(jié)構(gòu)形態(tài)。此外，塑化后的標本透光度好，表面光亮，適合教學(xué)使用。

表1 冷凍、凍干、塑化處理后標本各參數(shù)Table 1 Specimen parameters after frozen,freeze-dried and plasticized treatment

圖1 標本變化Fig.1 Specimen changesA：新鮮的肌肉組織； B：冷凍的肌肉組織； C：凍干的肌肉組織； D：塑化的肌肉組織A:Fresh muscle tissue; B:Frozen muscle tissue; C:Freeze-dried muscle tissue; D:Plasticized muscle tissue

3 討論

當(dāng)前動物醫(yī)學(xué)教學(xué)中，學(xué)習(xí)知識繁雜，很多課程都需要標本來幫助學(xué)生加強記憶、提高認識，尤其是解剖學(xué)課程，保證學(xué)生擁有足夠的標本是提高教學(xué)質(zhì)量的一個非常重要的基礎(chǔ)。目前解剖學(xué)課程中存在教學(xué)標本老化，標本種類單一等問題，很多標本還以馬、牛為主，犬、貓、豬等動物的標本較少，不適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)的要求，因此尋求一種簡單、快捷、變形程度低的標本制作方法是很有必要的。凍干塑化技術(shù)為教學(xué)標本的制作提供了一種新的方法。

凍干塑化標本的原理主要為凍干機將標本的水分凍干，使用塑化劑填充其中毛細空隙，以達到保存標本的目的。制作完成的標本主要優(yōu)點為變形程度小，有一定的透光性，較耐磨，可長久保存。相比于常規(guī)的塑化標本，凍干塑化標本所用試劑便宜易得，長久使用不會滲出硅橡膠，且制作時間短。相比于使用聚乙二醇塑化的標本[8]，凍干塑化標本在常溫中不會吸水，可直接保存，無需封存。但本項技術(shù)也存在一定的局限性，不同的樹脂遮光度不同、分子大小不同導(dǎo)致其效果也不盡相同；在處理較大體積的標本時對器材的要求更加嚴格，可能會產(chǎn)生額外的成本。塑化標本使用聚合后柔韌度較高的高分子硅膠作為塑化劑[9]，塑化后標本質(zhì)地柔軟，但成本較高；凍干塑化技術(shù)中使用更加常見的樹脂作為塑化劑，雖然塑化后的標本堅硬沒有彈性，但是成本更低，試劑更易得。

在凍干塑化標本的制作過程中，我們也總結(jié)了部分需要關(guān)注的細節(jié)。首先是由于標本制作是在低溫條件下完成，且制作過程中不能隨意改變姿勢和形狀，因此應(yīng)該在標本冷凍前將標本的解剖工作和姿勢完成，制作浸制標本需要浸泡復(fù)水除去多余的甲醛。其次是真空泵抽真空時需要先緩慢抽空氣，確定不漏氣后再完全打開氣道，通氣時也應(yīng)先輕微打開通氣孔，不能使玻璃罩內(nèi)氣壓突然上升。凍干后的標本密度低，在塑化時需要保證標本被塑化劑完全浸沒。塑化劑抽真空時應(yīng)該控制抽氣量，如果氣壓降低過快，會導(dǎo)致塑化劑爆沸，影響人身和財產(chǎn)安全。

總之，凍干塑化標本具有無毒、無異味，制作簡單、制作周期短，制作的標本變形程度小等優(yōu)點。相比于傳統(tǒng)塑化技術(shù)使用價格較高的塑化劑，直接使用樹脂即可取得較好的效果，對于當(dāng)前豐富動物醫(yī)學(xué)標本教學(xué)有一定的幫助，是一種良好的標本制作技術(shù)。