三、包埋

(一)树脂包埋

国内现普遍采用的是环氧树脂包埋法,可直接脱水后包埋,也可将小片组织或半薄切片贴在载片上,将充满环氧树脂的明胶囊倒置于切片上聚合、硬化,进行原位包埋。

(二)低温包埋

常规树脂包埋由于需高温聚合等处理程序,组织抗原性可能全部或部分丢失。因此,在免疫电镜技术方面,国外不少实验室已开始采用低温技术如低温包埋和冰冻超薄切片等,后者需配备冰冻超薄切片机,且技术难度较大,不如低温包埋法易推广。低温包埋剂的研究开始于60年代,80年代免疫细胞化学技术在电镜水平上的广泛的应用,为低温包埋剂的实验研究开辟了广阔的领域。国内已有较多的应用报道,国内一些实验室已开始摸索。作为低温包埋剂的多为乙烯系化合物如乙二醇甲基丙烯酸酯(Glycolmethacrylate,GMA),Lowicryls, LR White和Lr Gold等,目前国外生产厂家有Polysciences INC , Reichert—Jung 和LKB等系列产品。现将常用的几种低温包埋剂及其应用简单介绍如下:

1.Lowicryls 是丙烯酸盐(acrylate) 和甲基丙烯酸盐(methacrylate)化学物质,包括K4M、HM20、K11M、KM23等系列产品(Polysciences INC),其特点是能在低温下保持低粘度(K4M:--35℃;HM20:-70℃;K11M、HM23:-60℃~-80℃)和具有在光照射(紫外光,波长360nm)下聚合的能力,它的光聚合作用与温度无度。其中K4M和K11M具有亲水性,特别适合于免疫细胞化学的应用,因它能较好地保持组织结构和抗原性,减少背景染色。HM20和HM23具疏水性,能产生高反差图像,适用于扫描、透射电镜和暗视野观察切片的制作。所有这些种类的低温包埋剂都适用于冰冻置换技术。K4M的应用和报道较多,现侧重介绍如下:

(1)包埋剂的配制:商品提供的Lowicrys包埋剂由三个部分组成:单体(Monomer),交联剂(Crosslinker)和引发剂(Initator)。调整单体和交联剂的比例,增加交联剂的量,组织块的硬度增加。中等硬度的组织块,其配制比例如下:

K4M:单体 17.30g

交联剂2.70g

引发剂0.10g

K11M:单体19.00g

交联剂1.00g

引发剂0.10g

作者的经验,可用微量注射器加针头抽取后,注入棕色的玻璃容器避光,用玻棒轻搅3~5min或用一小管通入液氮气泡以搅拌之。勿过分搅拌,以防氧的气泡进入包埋剂中。

(2)生物样品处理程序(Lemanski 等1985)

①动物麻醉取材,以多聚甲醛—赖氨酸—过碘酸钠在9℃固定2h。

②磷酸缓冲液含7%蔗糖,pH7.2,冲洗过夜,0℃

③0.1mol/L 磷酸缓冲液,pH7.2,冲洗,0℃

④脱水:65%乙醇,1h ,0℃

80%乙醇,2h,-35℃

LowicrylK4M:80%乙醇=1:11h -35℃

LowicrylK4M:80%乙醇=2:11h -35℃

100%Lowicryl K4M 1h -35℃

100%Lowicryl K4M 过夜-35℃

⑤包埋:新鲜K4M置于胶囊内,将组织移入,在-30℃~-40℃以紫外线灯波长360nm 2× 15W(Ladd Research Industries Burlington VT)相距30~40cm照射24h使之聚合。如为100W灯泡,照射距离应大于85cm。聚合后的胶囊移至室温在紫外线下继续照射2~3天,可增加其硬度,便于切片。

(3)免疫染色

①切片(厚50~70nm)贴在金网或覆有碳膜的镍网上。所有下列步骤在室温、湿盒内进行。所有溶液需经微孔滤纸(0.25~0.45μm)滤过。

②正常羊血清30min。

③第一抗血清(PBS稀释),37℃2h。

④可用烧杯法(或塑料壶喷洗法),以镊夹镍网在第一烧杯中洗荡30min,然后在第二烧杯中洗荡1h 。

⑤正常羊血清30min。

⑥第二抗血清(胶金标记抗体)以正常羊血清稀释为1:1,以镍网置于血清滴上孵育1h。

⑦冲洗如④。

⑧覆于2%OSO4水溶液上,30min。

⑨冲洗如④。

⑩干燥后在电镜下观察。

(4)Lowicryl K4M快速包埋染色法(Altman等1984)

①包埋剂的配制:单 体13g

交联剂2g

引发剂75mg

②生物样品处理:除了聚合这一步骤外,下列所有步骤都在20℃进行。

1)组织用3%戊二醛—3%多聚甲醛磷酸缓冲液,pH7.4,在20℃固定1~2h。用磷酸缓冲液清洗后进行脱水。

2)脱水:在50%、75%和90%的双甲基甲酰胺(Dimethylformamde,DMF)内系列脱水,每步10min。

3)浸透:Lowicryl K4M:DMF=1:2  10min

LowicrylK4M:DMF=1:1  15min

100%Lowicryl K4M  20min

100%Lowicryl K4M  25min

4)包埋与聚合:组织移入装满K4M的胶囊中,以紫外线灯照射聚合(紫外线灯条件同上),灯和组织距离10cm,4℃照射45min,组织块在室温进行超薄切片(切片时水槽内水面应略低以防浸湿组织块的切面)。

5)以覆有碳膜的镍网捞取切片。

6)免疫染色。

整个包埋时间仅需4~5h。

Lowicryls应保存在暗处,-4℃,该物质有刺激性,在配制时应戴手套,以免触及皮肤。在通风橱内操作,以免蒸气刺激眼睛。如触及皮肤和眼睛,应立即以水冲洗局部,氧化重金属如KmnO4能与包埋剂作用而影响染色效果,以不用为佳。

2.LR White 和Lr gold 是一种混合的丙烯酸单体的透明树脂,具有极低的粘度(8cps)和较强的嗜水性,因此有较强的穿透性,有利于抗体(或抗原)和免疫化学物质穿过LR树脂,达到组织结合部位。在免疫细胞化学的光镜(半薄切片)和电镜水平应用都具有良好效果。标本脱水至70%乙醇即可,能较好地保持抗原性。Lr white和Lr gold在国外提供厂家有 Poly-sciences INC等,Lr gold是一种光引发低发低温聚合的包埋剂,对于免疫细胞化学特别适用,能最大限度地保持组织的抗原与抗体活性,其最佳光聚合温度在-25℃,在聚合后呈现金黄色,因而得名。Lr white可在热和冷两种情况下聚合,热聚合在60℃,24h,冷聚合在-25℃,需加加速剂(accelerator)调整配制比例。生物样品处理与免疫染色等同常规树脂切片。

3.GMA  是乙二醇甲基丙烯酸酯(Glycol Methacrylate 即2—hydroxyethyl methacrylate, HEMA)的缩写。远在60年代,电镜工作者就试图将其作为生物包埋剂应用于光镜和电镜。GMA作为电镜包埋剂的优点是电子密度大,影像反差好。但存在三个主要缺点:一是包埋聚合后的组织块很脆,不易修整和切片。二是聚合过程中易造成组织损伤如人为的细胞器肿胀。三是缺乏稳定性,不能承受电子束的轰击,包埋剂遇热升华,造成组织塌陷变形。故后来为环氧树脂所取代。聚合后的环氧树脂有良好的塑料稳定性,能承受电子束的轰击不变形,而且影像反差好,分辨率高,但其半薄切片染色不够满意始终是个有待解决的问题。而GMA包埋切片的染色效果明显优于环氧树脂。于是电镜工作者如Leduc和Bernhard(1986)尝试以增加一定比例的增塑剂如甲基丙烯酸酯和少量水外,并加入适量的增塑剂如聚乙二醇400(PEG400)以改变其硬度,加入适量的闻联剂乙烯二甲基丙烯酸酯(ethylene dimethacrylate)以增强其抗电子束轰击的稳定性。为避免聚合时过快,产生高温,损伤组织结构,选用低温型引发剂—过氧化苯甲酰(Benzoyl Peroxide),温度范围-10℃~-30℃。经过不断的配制改进,现GMA已广泛应用于半薄切片(1~3μm)的光镜观察,特别是组织化学方面的研究和电镜水平的免疫细胞化学技术。现将GMA包埋剂的配制、生物样品处理和电镜水平的免疫细胞化学染色方法简介如下:

(1)GMA单体溶液在出厂时都加有氢醌类稳定剂,用前须以每25ml单体溶液加一匙活性碳,在振荡器上振荡5min,过滤以除去氢酯,以免影响聚合。

(2)包埋剂的配制:

a. 100%GMA66.5ml

N—甲基丙烯酸丁酯 28.5ml

5%乙烯二甲丙烯酸酯 5.0ml

1.5 %过氧体苯甲酰 1.0g

1.0%PEG4001.0ml

b.A液:

GMA单体液 90ml

PEG 400 5~9.4ml

过氧化苯甲酰0.2~0.69g

搅拌溶解后置棕色瓶内; 4℃保存。

B液:

PEG 400  20ml

二甲基苯胺1ml

应用时A:B按10:1比例充分混合(张承志等1986)。

(3)生物样品处理:组织固定可用PLP液或1%戊二醛溶液(磷酸缓冲液配制,pH7.4)。经系列酒精脱水至新鲜的GMA单体溶液中浸24h。以上步骤可在室温或4℃进行。

(4)包埋聚合:组织移入盛潢包埋液的胶囊内,先放在真空泵内以去除包埋液中的气泡,然后在4℃,以紫外线灯(波长360nm)在距胶囊底部10~20cm处进行照射12~16h,以手指捏胶囊试其硬度可知聚合是否完成。在聚合完成后,将胶囊丢入热水中以去除胶囊外壳。

(5)切片贴在镍网上,按PAg技术进行包埋染色,其区别于EPON包埋剂者,在于GMA包埋切片染色所需时间较短,在第一抗血清中,GMA室温只需孵育1h,而EPON包埋切片需16~20h;在第二抗血清,即Pag 复合物中室温30min,而EPON包埋切片需1h。铀、铅双染后,电镜观察。

低温包埋剂常用于铁蛋白或胶体金免疫电镜技术的包埋后染色。能检出应用环氧树脂包埋难以检出的多种抗原。