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常规电镜样品制备标准方法

关键词:透射电镜 扫描电镜 
病理切片  组织切片  透射电镜  扫描电镜 电子显微镜  病理组织切片  病理染色
 
常规电镜样品制备包括常温化学双固定、常温脱水包埋、常规超薄切片、普通电镜观察几个步骤。样品制备过程历时约一周,超薄切片经醋酸双氧铀和柠檬酸铅染色后,电镜观察。所有操作均按照以下流程进行。
 
试剂材料
0.2 mol/ L磷酸盐缓冲液
Na2HPO4·2H2O  35.61 g 或Na2HPO4·7H2O 53.65 g / Na2HPO4·12H2O 71.64 g
NaH2PO2·H2O  27.60 g 或NaH2PO4·2H2O  31.21 g
加双蒸水(ddH2O)到1000 mL
0.1 mol/ L磷酸盐缓冲液(PBS)
0.2 mol/ L磷酸盐缓冲液  250 mL
加双蒸水到500 mL
2 % 低温琼脂
低温琼脂  1.0 g
加双蒸水到 50 mL
加热到沸腾,溶液均匀后备用
1 % 戊二醛固定液
25 %(m/v)戊二醛水溶液  2 mL
0.2 mol/ L磷酸盐缓冲液  25 mL
加双蒸水到50 mL
1 % 锇酸固定液
2 %(m/v)锇酸水溶液   10 mL
0.2 mol/ L磷酸盐缓冲液  10 mL
包埋剂A液
Epon 812 树脂  50 mL
十二烷基琥珀酸酐(modecenyl succinic anhydride, DDSA)  80 mL
包埋剂B液
Epon 812 树脂  50 mL
六甲酸酐(methyl nadic anhydride, MNA)  44.5 mL
2,4,6 - 三甲氨基甲基苯酚(2, 4, 6 - tridimethylamino methyl phenol, DMP-30)
甲苯胺蓝染液
甲苯胺蓝  1 g
1 mol/ L NaOH  10 mL
加双蒸水到50 mL
混匀过滤后使用
1 % 醋酸双氧铀染液
醋酸双氧铀  0.2 g
加双蒸水到10 mL
封口膜封口,4℃避光保存
1 % 柠檬酸铅染液
硝酸铅  0.265 g
柠檬酸钠(含2分子结晶水)  0.352 g
加双蒸水到10 mL①
① 配制铅染液时,要先加水6 mL,超声震荡30 min,使乳白色柠檬酸铅悬液充分混匀。然后滴加1 mol/L NaOH,并不是晃动,直至溶液变清亮。最后定容至10 mL。
② 细胞样品处理和藻类及其他游离样品处理流程可相互参照,即细胞样品可以酌情使用琼脂铸模法取材固定,藻类及其他游离样品也可以使用血清预包埋法取材固定,总体视样品密度及其对于温度的耐受等条件而定。
封口膜封口,4℃保存
 
仪器 
修块机 Leica EM TRIM
切片机 Leica EM UC6
光学显微镜 Nikon 80i 及配套拍照系统DS-L1
透射电子显微镜 JEOL-1230
Gatan Bioscan Camera 792
 
实验流程
一、 取材与固定
A. 植物样品
1. 自来水冲洗表面泥尘后,使用灭菌水清洗2-3次,置于铺有预湿滤纸的培养皿中。
2. 使用干净锋利的刀片切取目标材料,所取材料体积不大于3 mm3。
切取样品时应注意动作迅速、减小损伤,避免来回切拉;使用的灭菌水及器具应4℃预冷,并在操作中尽量保持低温以降低组织细胞活性。
3. 将切下材料放入装有预冷的戊二醛固定液的青霉素小瓶中后抽气,抽几次后轻摇小瓶,并打开瓶盖。重复2-3次,直到样品沉入瓶底。
4. 室温静置1h,或摇床轻摇1h。
5. PBS清洗3次,10min/次。
6. 1%锇酸固定液固定1h。
7. PBS清洗3次,10min/次。
 
B. 动物样品
1. 4℃预冷生理盐水冲洗组织块,迅速切取组织块,体积不大于3 mm3
2. 将切取的组织块投入装有预冷戊二醛固定液的青霉素小瓶中,并抽气直至样品沉底。
3. 室温静置1h,或摇床轻摇1h。
4. PBS清洗3次,10 min/次。
5. 1%锇酸固定液固定1 h。
6. PBS清洗3次,10 min/次。
 
C. 单层培养细胞或悬浮培养细胞样品②
1. 3000 rpm离心5 min,收集细胞样品,尽量多的吸弃培养液上清。
2. 加入4℃预冷PBS液,充分吹吸混匀,静置4 min,3000 rpm离心5 min,吸弃上清。
① 配制铅染液时,要先加水6 mL,超声震荡30 min,使乳白色柠檬酸铅悬液充分混匀。然后滴加1 mol/L NaOH,并不是晃动,直至溶液变清亮。最后定容至10 mL。
② 细胞样品处理和藻类及其他游离样品处理流程可相互参照,即细胞样品可以酌情使用琼脂铸模法取材固定,藻类及其他游离样品也可以使用血清预包埋法取材固定,总体视样品密度及其对于温度的耐受等条件而定。
3. 重复步骤2一次。
4. 加入预冷的血清或蛋清,充分吹吸混匀,3000 rpm离心10 min,吸弃大部分上清,留少部分,吹吸悬浮沉淀细胞。(或离心后吸弃上清,留少部分上清,不悬浮沉淀细胞,视样品浓度而定)
5. 缓慢加入戊二醛固定液,小心放入4℃冰箱,固定过夜。
6. 吸弃上清,刀片小心划开离心管壁,用钳子拉开离心管,小心取出已凝成固体的血清包埋块。
7. 使用干净的单面刀片或手术刀,将血清包埋块切成2 mm3左右的小块,取3-5个富集细胞样品效果较好的包埋小块继续下面实验。
8. PBS清洗3次,10 min/次。
9. 1%锇酸固定液固定1 h。
10. PBS清洗3次,10 min/次。
 
D. 藻类及其他游离培养样品
1. 吸取2%低温琼脂液200μL到0.2mL离心管,并将离线管置于冰上,取10μL枪头迅速插入琼脂中并保持离心管竖直,且枪头竖直靠中的包裹在琼脂中。
2. 静置1 min,待琼脂凝固后,小心拔出枪头,形成琼脂空腔,待用。
3. 3000 rpm离心5 min,收集样品,尽量多的吸弃培养液上清。
4. 加入4℃预冷PBS液,充分吹吸混匀,静置4min,3000 rpm离心5min,吸弃上清。
5. 重复步骤2清洗,吸弃大部分上清,留极少部分上清液,吹吸悬浮样品。
6. 使用10μL 移液器小心将样品加入已经制备好的琼脂空腔中,使样品充满空腔大部分,添加过程中尽量避免气泡出现。
7. 吸取50μL溶化的琼脂,快速滴加到空腔琼脂上封口,冰浴5 min,待琼脂完全凝固。
8. 使用单面刀片小心划开离心管壁,用钳子拉开离心管,小心取出已凝成固体的琼脂包埋块,稍作修葺。
9. PBS清洗3次,10 min/次。
10. 1%锇酸固定液固定1 h。
11. PBS清洗3次,10 min/次。
 
二、 脱水
1. 按丙酮与灭菌水体积比3:7配制30%脱水剂。吸弃样品管/瓶中的PBS,快速加入现配的脱水剂(脱水换液过程禁止出现样品暴露空气中现象,可不全部吸完,略有剩余,使样品浸润;动作应迅速准确),室温放置或摇床轻摇45 min。加入按30%、50%、70%、90%、100%(v/v)的浓度梯度进行脱水。
2. 配制50%脱水剂,快速换液,室温轻摇45 min。
3. 配制70%脱水剂,快速换液,室温轻摇45 min。
4. 配制90%脱水剂,快速换液,室温轻摇45 min。
5. 使用纯丙酮快速换液,室温轻摇30 min③。
6. 重复步骤5一次。
 
三、 渗透包埋
在此步脱水操作完成后即可开始配制渗透用包埋剂,以免安排不周。样品浸泡在纯丙酮中时间不宜过久,以免造成样品较脆,不利于超薄切片。
 
1. 配制渗透用树脂包埋剂
1) 取干净的10 mL注射器,拔去活塞,用封闭针头堵住注射口,放于通风橱中。
2) 小心倾倒B液9 mL到注射器中;然后再小心倾倒A液1 mL。
3) 插入活塞,堵住注射器后,颠倒摇匀至液体颜色均匀,无丝状液体。
4) 小心拔去活塞,通风橱中操作,缓慢滴加14滴DMP-30。
5) 插入活塞,堵住注射器后,颠倒摇匀至液体颜色完全均匀,无丝絮状分色,竖直放置待用。
2. 按照包埋剂与丙酮体积比3:7配制30%渗透剂,快速吸弃样品管中纯丙酮并加入渗透剂,轻摇渗透3 h。
3. 按照包埋剂与丙酮体积比7:3配制70%渗透剂,快速换液,轻摇渗透过夜。
4. 重新配制包埋剂,并小心推按注射器,将包埋剂挤到包埋模具中至液面略凸。
5. 解剖针挑取样品到纯包埋剂中,渗透3 h。
6. 小心挑取样品,滤纸上稍微沾下吸弃部分粘附的包埋剂,轻轻放置到未渗透过样品的包埋孔中,小心将样品按到底,摆放好位置。记录各样品对应包埋块编号。
7. 梯度温度聚合包埋
1) 37℃烘箱中12 h,期间定时观察样品有无漂移现象,如有,则再次小心摆放样品位置。
2) 45℃烘箱中12 h。
3) 60℃烘箱中24 h。
 
四、 修块与切片
1. 拿到包埋块后检查样品位置是否得当,选取位置好的包埋块优先进行修块、切片。
2. 粗修包埋块
1) 使用六角扳手将包埋块固定在样品头上,露出长度合适。
2) 将样品头固定在修块机上,体视镜观察修块,分四个方向将包埋块头部多余的包埋剂修去,暴露出组织块。
3) 使用锋利的单面刀片修去组织块周围毛刺的包埋剂,使其四边光滑清晰。
4) 卸下样品头装至切片机上,使用玻璃刀修片,直至样品表面光滑清晰。
3. 半薄切片
1) 将粘有水槽的玻璃刀装至切片机刀台上,体视镜下小心对刀,不时转动手轮,使样品上下移动,调整刀台左右角度及样品上下角度,直至包埋块整个表面与刀刃的距离相等。
2) 转动手轮,使整个样品高于刀刃,点控制面板Start,设置切片区域上边界;转动手轮,使整个样品低于刀刃,点控制面板End,设置切片区域下边界。
3) 手动步进刀台靠近样品,至出现彩色干涉光,继续步进刀台,并通过体视镜观察干涉光谱变化,直至干涉光消失。
4) 转动手轮,使样品离开刀刃区域,使用滴管将干净的去离子水加到玻璃刀水槽中,体视镜观察直至液面略低于刀刃。
5) 调整切片厚度与速度,按控制面板Run/Stop键,开始切片。体视镜观察可见900nm厚度切片反光为亮绿色。
6) 待有切片下来形成4-6片的切片带,按Run/Stop键停止切片,体视镜观察下,使用睫毛笔将所需薄片拨离刀刃,并将所需切片聚拢一起。
7) 用干净捞片环轻轻沾取切片所在区域,根据水膜表面张力捞取切片,放到干净载玻片上,酒精灯略微加热,使水蒸干,并对着光亮用记号笔标示切片所在位置。
4. 半薄切片染色
1) 吸取20μL甲苯胺蓝染液,滴加到载玻片放有切片的位置,室温静置30 s 。
2) 去离子水冲洗玻片,直至不再有蓝色。吸水纸上沥干,酒精灯略微加热,加速切片上的水分蒸发。
3) 显微镜观察切片质量和样品位置。
5. 精修包埋块
1) 移去装有水槽的玻璃刀,取下装有包埋块的样品头,装至修块机上。
2) 根据半薄切片结果,使用新的锋利刀口,小心修理包埋块四边,使其尽可能的光滑、平整。
6. 超薄切片
1) 将钻石刀装至切片机刀台上,体视镜下小心对刀,不时转动手轮,使样品上下移动,调整刀台左右角度及样品上下角度,直至包埋块整个表面与刀刃的距离相等。
2) 转动手轮,使整个样品高于刀刃,点控制面板Start,设置切片区域上边界;转动手轮,使整个样品低于刀刃,点控制面板End,设置切片区域下边界。
3) 手动步进刀台靠近样品,至出现彩色干涉光,转动手轮,使样品上下移动,调整刀台左右角度及样品上下角度,直至包埋块整个表面与刀刃的干涉光谱颜色一致;继续步进刀台,并通过体视镜观察干涉光谱变化,直至干涉光消失。
4) 转动手轮,使样品离开刀刃区域,使用滴管将干净的去离子水加到玻璃刀水槽中,体视镜观察直至液面略低于刀刃。
5) 调整切片厚度与速度,按控制面板Run/Stop键,开始切片。体视镜观察可见70nm厚度切片反光为亮灰色及浅灰色。
6) 待有切片下来形成10-20片的切片带,按Run/Stop键停止切片,体视镜观察下,使用睫毛笔将所需薄片拨离刀刃,并将所需切片聚拢一起。
7) 用干净捞片环轻轻沾取切片所在区域,根据水膜表面张力捞取切片,轻轻放到干净载膜铜网上,用尖角滤纸靠近铜网边缘缓慢吸干水分。
8) 轻轻移去捞片环,将载有切片的铜网放到铺有滤纸的平皿中,晾干待染色观察。
 
五、 染色
1. 醋酸双氧铀染色
1) 按每片载网20μL染液的量吸取醋酸双氧铀染液,13 200 rpm离心5 min。
2) 将放有切片的载网小心放到染色盘上,有切片面靠上,并稍微用镊子按载网边缘,使其与染色盘接触粘附牢固。
3) 吸取20μL染液滴加到载网上面,盖上平皿防尘,室温染色30 min。
4) 将染色盘整个放到装有去离子水的清洗缸中,轻摇清洗1 min。
5) 小心取出染色盘,更换水洗液,轻摇清洗5min。
6) 重复清洗2次。
2. 柠檬酸铅染色
1) 按每片载网20μL染液的量吸取醋酸双氧铀染液,13 200 rpm离心5 min。④
2) 在放置染色盘的平皿中放入2片固体NaOH,用以吸收平皿中CO2气体。
3) 吸取20μL染液滴加到载网上面,盖上平皿防尘,室温染色8 min。
4) 将染色盘整个放到装有去离子水的清洗缸中,轻摇清洗1 min。
5) 小心取出染色盘,更换水洗液,轻摇清洗5min。
连续染色时,载网不需要从染色盘上拿下,清洗后直接进行铅染即可,但是铅染液要现用现取。
6) 重复清洗2次。
7) 小心夹取载网,放置到铺有滤纸的干净平皿中,晾干待电镜观察。
 
六、 电镜观察
1. 取出样品杆,打开样品夹,小心放入载网,合上样品夹,并转动样品杆,轻敲确保样品夹已准确固定载网。
2. 将样品杆插入透射电镜样品室,开始抽气。
3. 打开灯丝开关,等待检测电流出现后,打开观察窗开始观察。
4. 先在低倍下找到切片,再高倍观察切片,寻找待看目标,仔细对焦。
5. 将切片目标区域遇到观察窗中间后,调整灯丝电流密度为3.8 pA/cm2。
6. 插入拍照CCD,Start View,微调焦距,Start Acquire 拍照。
7. 拍照完毕,按格式需求保存照片到指定文件夹。
8. 使用专用写保护闪存盘拷贝数据到公共电脑观察、使用。


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