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                        玻璃制刀機介紹——用于電子顯微鏡和光學顯微鏡

                        更新時間:2022-12-22      點擊次數:441

                        超薄切片機需要使用玻璃刀,為電鏡和光鏡提供超薄樣本切片。

                        對于樹脂切片和冷凍切片(Tokuyasu樣本)的玻璃刀,其刀鋒必須非常鋒利、堅固、穩定。采用斷裂法制備優質玻璃刀時,玻璃條的質量非常重要。玻璃條由精選玻璃生產而成,厚度和質量均經過精確把控。只有采用高質量標準來嚴格把控公差,才能從一塊玻璃中制出兩把優質玻璃刀。

                        圖片

                        圖1:成刀



                        平衡斷裂概念

                        在科學級質量的玻璃條中制造受控的筆直斷裂,要求制刀機在劃痕的兩側施加相同的重量和壓力。此外,從底部接觸玻璃的支撐元件必須盡可能減小表面接觸,以免在斷裂之前對玻璃施加非受控的壓力。

                        采用平衡斷裂法(圖2)制刀時,一根玻璃條會從中間劃痕處斷裂成相等的兩半。劃痕兩側的玻璃重量相等,斷裂是平衡的,新產生的斷裂面是平整的。不斷將新產生的玻璃條斷成相等的兩半,可以得到一定數量的方形玻璃板。

                        所有方形玻璃板都擁有平直的側邊以及精準的直角,而連續斷裂法得到的方形玻璃板的表面常常會彎曲變形。

                        圖片

                        圖2:平衡斷裂法

                        劃痕和斷裂原理

                        制作高質量玻璃刀通常需要制作出一批相等的方形玻璃板,在玻璃上精確地劃出劃痕,精確地施加壓力,使其斷裂。

                        通常情況下,當斷裂發生在靠近拐角的地方(長劃痕)時,刀鋒更加平直,對面刀肩更窄。過去建議使用短劃痕制作冷凍超薄切片,因為這樣一來自由斷裂的時間較長,可以制得最鋒利、最長的可用刀鋒[1, 2]。

                        每個劃痕已經預設好,劃痕距離方塊兩個角的距離相等。斷裂發生時,玻璃下方墊著兩枚不銹鋼半球,上方則由兩枚斷裂銷固定。這種斷裂可以讓劃痕向其兩側盡可能地延伸,直至自由斷裂發生。自由斷裂的方向由斷裂兩側玻璃的重量以及兩側施加的力決定

                        自由斷裂向方形玻璃板的邊緣彎曲,最終制得一把刀,且刀鋒對面出現平邊(刀肩)(圖3a)。若劃痕沿著方塊的中心延伸,則產生的刀肩會非常窄,此時刀的角度更加接近45°(圖3b)。

                        這是冷凍超薄切片的優選設置。進行樹脂切片時,則可以將刀肩設置得稍微大一些(~0.5 mm),產生更大的刀角度,這樣能更加穩定。

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                        圖3a

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                        圖3b

                        玻璃刀真實刀角度

                        在方形玻璃板上劃出劃痕時,所有劃痕距離方形玻璃板直角還有一定距離。對劃痕兩側施加壓力,斷裂開始,首先可以看到劃痕開始變深。斷裂沿著劃痕向方形玻璃板兩角延伸。劃痕到達兩個角后,自由斷裂開始。斷裂沿著劃痕延伸,到達兩角時向方形玻璃板的一邊偏離彎曲。因此,玻璃刀的真實刀角會略大于劃痕角度。

                        玻璃刀的真實角度會隨著劃痕偏離對角線角度的增大而增大。這種情況下,刀肩就會變寬。

                        例如,用方形玻璃板制作玻璃刀時,若刀肩較?。?lt;0.5>0.5 mm)后,會進一步放大真實刀角度,甚至可能使其大于55°(圖4)。

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                        圖4

                        可用刀鋒長度

                        在暗場照明下用體式鏡來檢查玻璃刀刀鋒(或用超薄切片機并使用背光燈照明),可以看出刀鋒的中間部分zui shi he用來做超薄切片。刀鋒右側有可見的毛刺(鋸齒狀),會使刀的質量下降。受應力線影響,刀鋒左側也不適合做切片(圖5)。

                        從應力線離開刀鋒到刀鋒出現毛刺(鋸齒狀),這一段刀鋒可用做超薄切片。

                        圖片

                        圖5






                        注 意







                        • 使用8 mm玻璃條比使用6.4 mm玻璃條多30%可用刀鋒長度!

                        • 方形玻璃板斷裂成玻璃刀時,施加的力越小,應力線就會越快離開刀鋒,鋸齒狀毛刺也更少。這樣一來,可用刀鋒長度就會更長。






                        檢查刀鋒

                        制得一對玻璃刀后,可以在超薄切片機上檢查刀鋒質量。

                        使用背光燈照明,將間隙角設置為最大值,可以看見一道非常細的白線(圖6)。這條線可用于判斷刀鋒的質量,白線必須平直、無塵、無油漬、無指紋、無玻璃毛刺。

                        另外,也可以使用頂燈照明觀察玻璃刀的刀鋒質量(圖7)。

                        圖8所示玻璃刀質量不合格,不能使用。抓取玻璃刀時,指紋留在了刀鋒上。

                        圖9(頂部)展示了一對玻璃刀,它們在斷裂后并排放置。圖中(圖9底部)還展示了兩把玻璃刀的刀肩細節。在斷裂過程中,右側刀鋒與左側刀肩對應,左側刀鋒與右側刀肩對應。

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                        圖6

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                        圖7

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                        圖8

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                        圖9






                        參考資料:






                        1. Griffiths G, Simons K, Warren G and?Tokuyasu KT:?Immunoelectron microscopy using thin, frozen sections: Application to studies of the intracellular transport of Semliki Forest virus spike glycoproteins. In: Methods in Enzymology?466–485 (1983).

                        2. Tokuyasu KT: Application of cryoultramicrotomy to immunocytochemistry. Journal of Microscopy 143 (2): 139–149 (1986).



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