生物塑化技术在动物标本制作中的应用

孙阮洋，郭景奥

（东北农业大学动物医学学院，黑龙江哈尔滨 150030）

生物塑化技术在动物标本制作中的应用

孙阮洋，郭景奥

（东北农业大学动物医学学院，黑龙江哈尔滨 150030）

传统的制作动物标本方法一般有剥制、干制和浸制3种，存在一些较为显著的弊端，例如，剥制标本如蛇类标本不能保持蛇类自身色泽；干制标本如昆虫幼虫标本，保存时易霉变和虫蛀；浸制标本如鱼类标本，虽然保存时间长但易变色，加上由于甲醛等保存液的挥发，出现保存液减少影响保存效果，并会对环境造成严重污染。正是由于上述保存方法不够理想，研究人员一直在寻找另一种更为有效的标本保存方法，促进了生物塑化技术的诞生。该技术出现在20世纪70年代末，应用塑化技术制作的生物标本，具有无毒，无味，易保存等优点。本文将从生物塑化技术的定义，种类和主要制作步骤几个方面简要介绍这项技术。

1 生物塑化技术简介

生物塑化技术是一种利用高分子化合物（如塑料或树脂）对生物标本进行渗透塑化，以达到生物标本方便观察和保存的一种技术，是研究断面解剖学和保存标本的一种性能良好的先进技术。此项技术是由德国海德堡大学解剖研究所的冯·哈根斯于1978年发明的，并取得了德、英、美、澳、南非等国专利，是目前形态学研究中一种具有较好性能和广泛用途的新方法，受到了国际上较为普遍的承认。其技术原理在于采用液态高分子多聚化合物分子作为生物塑化剂覆盖替代组织细胞内的水分子，并在保存组织细胞膜结构和纤维支架完整的前提下改变生物标本的理化性质从而达到长期保存的目的。

2 生物塑化技术的种类

生物塑化过程是用多聚物替代生物组织中的水分和脂类的过程。根据所用的多聚物种类不同，可以将塑化技术分为4类，主要用于制作4种不同的标本。

2.1 橡胶技术

指的是用橡胶树、橡胶草等植物提取胶乳，注入动物标本中，加工后制成的标本柔韧而有弹性，主要用于制备教学示教标本。

2.2 多聚化乳胶技术

主要用于厚的躯体断层标本，可以将脂肪组织显示为白色，其它实质结构的颜色则较深，从而显示出很好的对比效果，但这一技术现在应用的较少。

2.3 聚酯共聚体技术

主要用于制备脑组织的断层标本，可以不经染色而将灰质与白质明显地区别开来。

2.4 环氧树脂技术

主要用于制备透明的躯体或器官断层标本。

上述4种塑化技术中，每种技术所采用的多聚物又因所塑化的标本不同而有所不同。哈根斯据此又用编号将每一种技术进一步分类，如S10、E12、P35等。

3 生物塑化主要步骤

生物塑化的主要步骤分为4步，包括固定、脱水和脱脂、强制浸渗和硬化处理。

3.1 固定动物标本

采用常规固定方法。多用5%～10%福尔马林液体作为防腐固定剂，最好经动脉灌注固定。注意摆正位置，灌注后将标本浸泡于防腐液中，待有一定硬度后取出备用。

3.2 脱水和脱脂

标本在用塑化剂浸渍之前需彻底脱水。最简单和最常用的脱水方法是低温脱水，脱水剂为丙酮。首先，丙酮在-25℃的条件下预冻一周，标本流水冲洗48h后迅速置入丙酮液中。这样,组织内的水份与丙酮发生置换，丙酮占据了组织内水份占据的空间，直至标本内的含水量低于1%为止。脱水剂与标本的体积比为10：1，整个脱水过程一般需4级丙酮液，最后一级的丙酮液的浓度须在99.5%以上。经此方法脱水的标本的皱缩率很小，如颅底标本的皱缩率低于3%。在-25℃的状态下，丙酮不溶解脂肪，在室温下，丙酮溶解脂肪，所以在冷冻置换法中，脱脂需要另外一个室温丙酮槽，对于富含脂类的标本（包括骨、皮下或浆膜下脂肪组织）的脱脂则还需要有一个二氯甲烷槽才能完成。一周后，组织内脂肪占据的空间也被丙酮占据了。

脱水也可以在常温下进行操作。常温条件下将标本放入低浓度（50%）的丙酮开始做逐步脱水处理，丙酮浓度从50%、60%、70%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、100%，平均每2～3d更换丙酮一次，直到标本放入100%的丙酮中，并再更换丙酮3～4次。脱水时间约为20～30d，标本保留在100%丙酮内的时间至少5～7d以上，由于脱水是在常温（10～25℃）条件下进行的，因此在脱水的同时也完成了脱脂处理。

3.3 强制浸渗

强制浸渗是指真空条件下，用硅橡胶、环氧树脂等多聚物液体替换组织中丙酮的过程，这是生物塑化的中心和最关键的步骤。标本先用一种具有高蒸发压（低沸点）的置换剂浸透后，浸入一种合适的具有低蒸发压（高沸点）的塑化剂溶液中。标本中的置换剂（如丙酮）容易挥发，在真空泵持续不断抽吸下从标本中移出，标本内呈现负压。塑化剂则渗入标本内填补了由于置换剂移出而留下的空位。真空浸渍是利用置换剂和塑化剂之间蒸发压不同的特点来完成的。真空浸渍要缓慢进行，以便让塑化剂充分填充于标本内原来被置换剂（如丙酮）占据的空间，置换剂则变成气态并被排出。真空浸渍的速度是通过调节真空容器内的压力来控制的，浸渍的时间则根据标本的大小、组织的密度和塑化剂的浓度来选择，一般进行4～14d。由德国海德堡大学解剖学研究所冯·哈根斯研制的BIODUR系列塑化剂就具有上述特点。

商品化的BIODUR塑化剂有标识类别的大写字母，其中”S”表示硅胶，“E”表示环氧树脂，“P”表示聚醋树脂，“PEM”表示能聚合的乳胶。“PEM”是一种环氧类配方，在聚酯化中乳化而来。在大写字母后紧接1～4位数字，1位数字表示是硬化剂，2位数字表示聚酯，3位数字表示促进剂，4位数字表示添加剂。在现在生物塑化的标准方法是使用硅胶BIODUR S10和固化剂BIODUR HARDENERS3进行真空浸渍。

3.4 硬化处理

是采用气体、光线或加热等方法将标本中多聚物聚合的过程。塑化剂是一种高分子化合物，液态时为单分子存在，当发生聚合反应时，分子结构中的双键打开，组成共价键，形成高分子多聚化合物，聚合后则由液态变为固态。依据所用塑化剂的性质，经真空浸渍后的标本通常在室温或在50℃的条件下进行聚合、硬化。此外还有一种特殊的硬化方法，即气体硬化，经真空浸渍后的标本与气化的置换剂相结合，使之完成聚合。在现在生物塑化的标准方法是使用BIODUR GAS-CURE S6进行硬化处理。

4 生物塑化技术应用与问题

生物塑化技术是近十年来新兴的一种有效的保存标本的方法，制作完成的标本能达到干燥透明的状态，无毒，无味，具有一定的弹性与韧性，相比传统动物标本制作有着天然的优势，所以有专家预测未来20年左右大部分的动物标本都将使用生物塑化技术加以保存。但是生物塑化的弊端也比较明显，使用低温制作方法虽然制作效果良好，但制作成本太高，前期投入过大；使用常温制作虽然成本不高但是制作效果不如低温制作，制作过程可能发生些许皱缩，且耗时长，所以说生物塑化技术的广泛应用目前为止仍有一定难度。

[1]张绍祥，等.生物塑化技术在形态学研究中的应用，第三军医大学学报，1996，18（30）：230-232.

[2]唐安科，等.一种中小型哺乳动物标本整体塑化制作方法，四川动物，2010，29（5）：636-637.

[3]刘靖，等.生物塑化技术在保存生物类文物方面的应用研究，解剖学研究，2011，33（1）：55-58.

10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．05.009