冻干塑化标本的制作方法

郭益豪 ， 邓树荣 ， 丁 懿 ， 魏子昂 ， 刘思程 ， 杜孟泽 ， 常建宇

(1. 中国农业大学动物医学院 ， 北京 海淀 100193 ; 2.北京农学院动物科学技术学院 ， 北京 昌平 100096)

现代国内动物医学教学对标本的要求高，很多时候面临标本质量不高，部分标本损坏不能使用，学校自制标本不足的状况。动物医学专业的教学标本类型主要有浸制标本、模型标本和塑化标本等。较为新型的技术主要为塑化标本。塑化标本是20世纪70年代在德国出现的一种标本制作方法，是将高分子塑化材料与真空负压物理学与生物学研究相结合,用于处理、保存生物标本的一种技术[1]，制作完成的标本无异味、无毒、有弹性，是良好的教学标本。20 世纪 90 年代生物塑化技术传入我国并应用到生物学领域[2]。但是塑化标本在应用过程中存在学院自主制作困难，成本高昂，技术复杂,标本脱色，试剂获取困难等缺点，限制了其在教学中的应用[3]。有些学校会采用冻干标本。冻干标本能够真实、直观的反映动物各组织器官的形态、结构、分布和解剖位置,而且还具有保持标本外观大小、形状、颜色不变，蛋白质等物质不变性的优点[4],对直观教学具有良好的效果[5]。但是冻干标本疏松多孔、复水快[6]，需要不断移入冷库保持干燥状态。本试验介绍一种将冻干技术和塑化技术结合的方法，通过冻干技术将标本内水分脱出，使塑化剂能在常温高压的状态下渗入标本组织，完成塑化，探索改进现阶段教学标本的制作技术，取得了良好的成果。本文以鸡胸肉为例探究冻干塑化技术制作标本的变形程度，介绍冻干塑化标本的制作方法。

1材料与方法

1.1 主要材料 鸡胸肉，树脂，固化剂。

1.2 主要仪器 冰箱；真空泵，普发公司产品；空气压缩机，奥突斯公司产品；冷冻干燥机，CHRIST公司产品；刻度尺；电子秤；解剖器械。

1.3 试验方法

1.3.1 标本处理 本试验使用未经固定的新鲜组织，将新鲜的鸡胸肉取下，尽量切成大小规整的小块，标号，记录鸡胸肉的形状。放至冰箱预冻备用，鸡肉的共晶点在-20 ℃左右，预冻温度需低于物料共晶温度10 ℃左右[7]。制作标本时应根据实际使用需要对标本进行一定的解剖处理。

1.3.2 冻干 启动冻干机，预冷至-74.9 ℃。将冷冻的标本取出，记录鸡胸肉的形状，称取重量，将鸡胸肉放于冻干机内，扣上玻璃罩，逐渐减压抽真空。冻干的时间根据制作标本的大小和厚度决定，如果与塑化时间相隔较远可以冻干后放入冰箱冷冻保存，防止在室温下复水。取冻干后的标本，记录形状，称取重量，放入冰箱冷冻保存。

1.3.3 塑化 按比例加入塑化剂和固化剂混匀，将冻干的标本放入混合好的塑化剂中，浸没标本表面，使用真空泵将塑化剂和标本的空气抽出，再使用加压泵加压5 min。取出标本放于支撑物上固化。固化好的标本取下，将标本表面多余的树脂除去，整形，标本即制作完成。

2 结果

为探究冻干塑化标本的变形程度，本试验使用4块鸡胸肉(分别编号1、2、3、4)作为试验材料，记录冻干前后、塑化前后的形状、质量变化。结果如表1和图1所示，冻干塑化前后标本收缩较小，形变不明显。冻干后质量损失大是由于冻干过程中标本中的水大量升华，塑化后质量比冷冻后的质量高也符合塑化剂密度大于水，将水置换后标本质量升高的预期。相比于冷冻，冻干后的4号标本长、宽都出现了明显的收缩，其他3个标本收缩不明显。与冻干后相比，塑化后2号标本的长、宽出现了膨胀，说明冻干塑化会引起标本的轻微形变，但是冻干塑化标本长和宽的收缩率均低于10%，说明冻干塑化标本的变形率较低，能够真实的反映组织结构形态。此外，塑化后的标本透光度好，表面光亮，适合教学使用。

表1 冷冻、冻干、塑化处理后标本各参数Table 1 Specimen parameters after frozen,freeze-dried and plasticized treatment

图1 标本变化Fig.1 Specimen changesA：新鲜的肌肉组织； B：冷冻的肌肉组织； C：冻干的肌肉组织； D：塑化的肌肉组织A:Fresh muscle tissue; B:Frozen muscle tissue; C:Freeze-dried muscle tissue; D:Plasticized muscle tissue

3 讨论

当前动物医学教学中，学习知识繁杂，很多课程都需要标本来帮助学生加强记忆、提高认识，尤其是解剖学课程，保证学生拥有足够的标本是提高教学质量的一个非常重要的基础。目前解剖学课程中存在教学标本老化，标本种类单一等问题，很多标本还以马、牛为主，犬、猫、猪等动物的标本较少，不适应当前教学的要求，因此寻求一种简单、快捷、变形程度低的标本制作方法是很有必要的。冻干塑化技术为教学标本的制作提供了一种新的方法。

冻干塑化标本的原理主要为冻干机将标本的水分冻干，使用塑化剂填充其中毛细空隙，以达到保存标本的目的。制作完成的标本主要优点为变形程度小，有一定的透光性，较耐磨，可长久保存。相比于常规的塑化标本，冻干塑化标本所用试剂便宜易得，长久使用不会渗出硅橡胶，且制作时间短。相比于使用聚乙二醇塑化的标本[8]，冻干塑化标本在常温中不会吸水，可直接保存，无需封存。但本项技术也存在一定的局限性，不同的树脂遮光度不同、分子大小不同导致其效果也不尽相同；在处理较大体积的标本时对器材的要求更加严格，可能会产生额外的成本。塑化标本使用聚合后柔韧度较高的高分子硅胶作为塑化剂[9]，塑化后标本质地柔软，但成本较高；冻干塑化技术中使用更加常见的树脂作为塑化剂，虽然塑化后的标本坚硬没有弹性，但是成本更低，试剂更易得。

在冻干塑化标本的制作过程中，我们也总结了部分需要关注的细节。首先是由于标本制作是在低温条件下完成，且制作过程中不能随意改变姿势和形状，因此应该在标本冷冻前将标本的解剖工作和姿势完成，制作浸制标本需要浸泡复水除去多余的甲醛。其次是真空泵抽真空时需要先缓慢抽空气，确定不漏气后再完全打开气道，通气时也应先轻微打开通气孔，不能使玻璃罩内气压突然上升。冻干后的标本密度低，在塑化时需要保证标本被塑化剂完全浸没。塑化剂抽真空时应该控制抽气量，如果气压降低过快，会导致塑化剂爆沸，影响人身和财产安全。

总之，冻干塑化标本具有无毒、无异味，制作简单、制作周期短，制作的标本变形程度小等优点。相比于传统塑化技术使用价格较高的塑化剂，直接使用树脂即可取得较好的效果，对于当前丰富动物医学标本教学有一定的帮助，是一种良好的标本制作技术。