Mikrotom

  Das Mikrotom ist ein Schneidegerät, mit dem man sehr dünne Schnitte von bestimmten Proben gewinnen kann. Der Name stammt aus dem Griechischen und bedeutet Klein-Schneider. Mikrotome sind Geräte, die hauptsächlich zur Herstellung mikroskopierbarer Präparate für medizinische (Histotechnik), aber auch botanische oder werkstoffbezogene Fragestellungen eingesetzt werden. Je nach Verwendungszweck bzw. erreichbarer Schnittdicke gibt es unterschiedliche Gerätetypen. Man unterscheidet:

• Schlittenmikrotome
• Rotationsmikrotome (Untergruppe Ultramikrotome)
• Rockingmikrotome
• Sägemikrotome (für sehr hartes Material)
• Discmikrotome
• Vibratome
• Laser-Mikrotom (native, biologische Proben; Forschung)
• Laser-Microdissection (Methode zur Gewinnung von Arealen innerhalb eines Gewebeschnittes, Zellausstriches u.ä.)

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Das Schneiden von gefrorenen Proben erfolgt an sogenannten Gefriermicrotomen oder Cryocuts, wo das Gerät sich praktisch in einem oben offenen Tiefkühlschrank befindet. Ein Mikrotom besteht immer aus dem Messerbock mit eingespanntem Messer, dem Präparatehalter, dem Vorschubmechanismus und entsprechenden Einstellmechanismen für die Wahl der Schnittdicke. Durch den Vorschubmechanismus wird das Präparat in einer definierten Schrittgröße dem Messer genähert. Das Messer zieht durch das Präparat und hebt durch die Keilwirkung eine hauchdünne Schicht ab (=Schnittgewinnung). Beim Schlittenmikrotom ist das Präparat fest und das Messer wird auf einer Schlittenbahn (heutzutage Band auf Rollen) bewegt; beim Rotationsmikrotom ist das Messer horizontal und fest, das Präparat wird senkrecht dazu bewegt. Ultramikrotome funktionieren prinzipiell auch so, haben aber für den minimalen Vorschub des Präparats einen feinen elektrothermischen Mechanismus. Bei Sägemikrotomen rotiert eine diamantbesetzte Innenlochsäge, die sich in einem definierten Abstand durch das Präparat schleift. Bei Vibratomen wird die Schneidwirkung durch eine angelegte Spannung am Spezialmesser, das dadurch vibriert, erzeugt. Vibratome setzt man für unbehandelte biologische Proben ein.

Die erreichte Schnittdicke ist abhängig vom Material der Probe, vom Untersuchungsziel und von der Vorbehandlung (Fixierung, Einbettung, Histotechnik).

• Schlittenmikrotom, Rotationsmikrotom: 1-60 (event. 300) µm
• Ultramikrotom: 0,5-0,01 µm (für Elektronenmikroskop)
• Sägemikrotome: bis 30 µm
• Vibratome: bis 30 µm

Die benötigten Messer stehen wiederum in Abhängigkeit zum Material der Probe, Untersuchungsziel und der Vorbehandlung. Klassischerweise werden Stahlmesser in bestimmten Schlifftypen verwendet. Heutzutage werden diese oft durch Einmalklingen ersetzt. Für Ultramikrotome benötigt man Glas- bzw. Diamantmesser. Die Schärfe und die Härte der Messer sind ausschlaggebend für ein gutes Ergebnis. Abgestumpfte Stahlmesser werden mit speziellen Schleifpasten, die Diamantpartikeln enthalten, geschliffen. Dafür stehen Schleifapparate zur Verfügung, handschleifen auf Schleifriemen und Stöcken ist auch möglich, bedarf aber viel Erfahrung.

Biologisches und botanisches Material benötigt eine besondere Vorbehandlung, um es zu verfestigen und dadurch schneidfähig zu machen. Diese aufwendigen Methoden werden in der Histotechnik zusammengefasst (Fixieren, Einbetten). Einbettmedien: Paraffin, PEG, Celloidin, Gelatine, Agar, Kunstharze

Diese Verfestigung kann für Schnellverfahren bzw. für bestimmte Untersuchungen, die nach der üblichen Behandlung undurchführbar sind, durch Einfrieren (Schockgefrieren) erreicht werden. Hier werden die Schnitte an Gefriermikrotomen (meist bei -20°C) hergestellt.

Für die weitere Verarbeitung (z.B. histochemische, immunhistochemische Färbungen) muss der Schnitt auf einen Objektträger (bzw. Grid für die EM) übertragen werden. Paraffinschnitte lässt man hier zuerst auf eine Wasseroberfläche (45°C) aufschwimmen und glätten, durch Adhäsionskraft gleitet der Schnitt auf den Objektträger und wird aufgezogen.

Relativ neu ist die Möglichkeit, Proben mit einem Laser-Mikrotom zu schneiden. Statt eines mechanischen Schneidewerkzeuges kommt hier ein Ultrakurzpulslaser zum Einsatz. Die Methode ist vollkommen berührungsfrei und ermöglicht Schnittdicken von 10 bis 100 µm. Mit dem Laser-Mikrotom lassen sich Gewebeproben auch im nativen Zustand bearbeiten. Die bei mechanisch arbeitenden Mikrotomen notwendige Probenvorbereitung entfällt. Somit kann die Bildung von Artefakten weitestgehend vermieden werden.

Anwendung

Die medizinische Disziplin der Histologie (Histotechnik) befasst sich mit der Anfertigung von Schnitten. botanische Untersuchungen Werkstoffanalysen

• Bilder von historischen Mikrotomen (englisch)

Literatur

• Lang, Gudrun: Histotechnik, 2006, Springer-Wien-New York, ISBN 3-211-33141-7