contact
MyEtwie
In de kijker

Van dier tot doos: het maken van microscopische preparaten

Gepubliceerd op 06/07/2022
Categorie
Preparaten_Coloured slides_(c) ETWIE

Op haar twaalfde verjaardag kreeg Lieselot een microscoop cadeau. Veel meer dan een uienschil onder de loep nemen deed ze toen niet, maar de fascinatie voor het voorwerp bleef nazinderen. Anno 2022 verdiept Lieselot zich bij ETWIE in het academisch-wetenschappelijke erfgoed waardoor ze algauw bij Barbara De Kegel belandt, in het Labo Histologie van de Gentse Universiteit. Op dagelijkse basis maakt technisch laborant Barbara er droge microscopische preparaten die gebruikt worden voor verschillende soorten onderzoek. Daar zal ook wel een microscoop aan te pas komen!

Wat is een preparaat?

Een preparaat is een stukje dierlijk of plantaardig weefsel dat zodanig behandeld wordt dat het met behulp van een microscoop bestudeerd kan worden. Op die manier worden de cellen waaruit het organisme bestaat van dichterbij en gedetailleerd onderzocht. Het type onderzoek kan erg uiteenlopend zijn. Zo is er biologisch onderzoek, maar ook voor archeologische studies van beenderen wordt er al eens een preparaat gevraagd. Het soort preparaten dat in het labo histologie wordt gemaakt, zijn droge preparaten – om het onderscheid te maken met de natte preparaten, zoals bokalen met weefsels op formol.

Studenten, doctorandi, professoren en zelfs musea willen bepaald onderzoek voeren en hebben hiervoor zo’n preparaat nodig. Dan kloppen ze bij Barbara aan. Zij probeert de wensen van opdrachtgevers zo correct mogelijk te interpreteren en zet het benodigde weefsel om in bruikbare preparaten.

Preparaten_Bek van de octopus

Van dier tot doos

UITSNIJDEN

Om van een dier naar een microscopisch preparaat te gaan, zijn er heel wat stappen te gaan. Tijdens het bezoek in het labo histologie, is Barbara met een octopus aan de slag. Met een scherp chirurgisch mes snijdt ze de bek van het beestje; een stukje van zo’n 2 op 3 centimeter. Die bek hebben onderzoekers namelijk nodig, dus er moet een preparaat klaargestoomd worden.

Preparaten_Histokinette for fixation of the tissue (c) ETWIE

FIXEREN

Na het uitsnijden, komt het fixeren: een behandeling met chemische stoffen. Dit zorgt ervoor dat het weefsel niet langer kan degraderen of veranderen. Chemisch gezien zorgen fixatieven er immers voor dat de eiwitten in het weefsel verknopen, waardoor ze niet meer van positie kunnen veranderen en alles behouden blijft zoals het was. Het spreekt dan ook voor zich dat een kraakvers weefsel altijd beter is. Wordt het weefsel eerst nog even in de diepvries bewaard, dan verandert de samenstelling alleen al door het bevriezen en ontdooien, wat resulteert in een ander en minder optimaal preparaat voor later onderzoek.

Om het te fixeren, ook wel ‘doorvoeren genoemd’, wordt het weefsel in de histokinette geplaatst. Dit toestel zorgt ervoor dat het weefsel rondom zoveel mogelijk van water ontdaan en gefixeerd wordt; dat gebeurt meestal met formol (formaldehyde + water). Dit zorgt ervoor dat het stukje dier overal even zacht wordt. Wat moet geprepareerd worden, bestaat namelijk meestal uit verschillende soorten weefsel: beenderen, kraakbeen, huid, spierweefsel… Deze moeten dezelfde zachtheid hebben, opdat er gemakkelijk flinterdunne schelletjes van gesneden kunnen worden. Want is één van de onderdelen van het weefsel nog té hard of te zacht, dan kan dit zorgen voor een slecht resultaat bij het snijden.

Het weefsel, de octopusbek, wordt dus in een koker vastgezet en ondergedompeld in een carrousel van verschillende alcoholbaden met verschillende alcoholpercentages om het weefsel geleidelijk aan te ontwateren om het later te kunnen inbedden. Zodra het weefsel volledig geïmpregneerd is, is het klaar en kan het naar het volgende station.

INBEDDEN

De volgende stap in het proces van dier tot preparaat is het inbedden van het weefsel in een stevig medium, om er coupes van te kunnen snijden. Meestal wordt daarvoor paraffine, epoxy of een ander polymeer zoals methacrylaat (technovit 7100) gebruikt. Paraffine heeft het voordeel dat dit na het snijden van de coupes kan opgelost worden zodat alleen het weefsel overblijft. Het voordeel van epoxy en methacrylaat is dat het veel fijner en dunner kan versneden worden, van 1 tot 7 micrometer. Er kunnen bovendien veel grotere weefselstalen mee gemaakt worden dan met paraffine.

De keuze voor de ene of andere inbedding is dus afhankelijk van wat de onderzoeker nodig heeft voor zijn of haar onderzoek. Het inbeddingsmiddel moet volledig in het weefsel dringen. Dan wordt het voldoende hard om te kunnen snijden. Het gebeurt al eens dat het middel niet volledig kan of wil doordringen. Dan ontstaat een oneffen coupe, waarbij sommige deeltjes van het weefsel ontbreken.

Preparaten_Embedded mouth of an octopus (c) ETWIE

MONTEREN

Wanneer het weefselblok, het ingebedde weefsel dus, klaar is, kan het stevig op een draagblok vastgemaakt worden. Dan is het tijd om het geheel te verhuizen naar de microtoom! De microtoom is het toestel waarmee de heel dunne sneetjes (coupes) van een weefselblok worden gesneden. De laborant bepaalt de dikte van de coupe, en stelt ook nog andere parameters in, zoals de snelheid waarmee gesneden wordt. Ook hier is het uiteindelijke doel van de preparaten belangrijk. Wil de onderzoeker een heel fijn detail? Gaat het om een groot of klein weefsel? Wil de onderzoeker het volledige weefsel of slechts een deeltje? De meest courante instelling voor histologisch werk en van de doorsnee microscoop is een coupe met een dikte van 2 tot 10 micrometer.

Preparaten_The microtome is ready for slicing (c) ETWIE
Preparaten_Slicing the tissues (c) ETWIE

SNIJDEN

Tijdens de volgende stap, het snijden, is concentratie een belangrijke factor. De eerste coupes zijn namelijk niet altijd goed genoeg. Het is aan de laborant om te voelen hoe dik de coupe kan zijn, of alle deeltjes van het weefsel goed ingebed zijn, of er geen gaatjes in de coupe zitten, of de druk die uitgeoefend wordt op het mes overal gelijk is… Regelmatig oefenen is hier de sleutel tot succes, zoals bij elk ambacht!

Wanneer het microtoommes mesje een coupe gesneden heeft, neemt Barbara deze op met een pincet en laat de coupe letterlijk uitstrekken in een bakje warm water. De temperatuur van het water varieert naargelang het soort inbedmedium dat werd gebruikt, en ook wel van de grootte van de coupes. Het blokje op de foto, met de bek van de octopus, is eigenlijk best een heel groot weefselblok met grote coupes. Het kan nog nét op een microscoopglaasje. Het uitstrekken van de snede is een essentiële tussenstap: door het warme water spreiden de pas gesneden en soms verfomfaaide coupes zich mooi en zichtbaar uit. Daarna wordt de coupe opgevist met een glaasje en op een warmteplaat gelegd om te drogen.

De voorwerpglaasjes, waarop de coupes komen, zijn op voorhand genummerd. De nummering is van groot belang om de juiste volgorde van de coupes aan te geven. Is er tussendoor een coupe mislukt, wordt er een leeg glaasje gebruikt, om aan de onderzoeker duidelijk te maken dat een stukje van het weefsel ontbreekt. Naast de volgorde geeft het nummer ook aan langs welke zijde de coupe gekleefd is. Op die manier wordt vergissing tijdens het microscopisch onderzoek vermeden. De bovenkant is namelijk geen onderkant….

KLEUREN

Zijn de coupes klaar, dan worden ze gekleurd, zodat de cellen nog duidelijker onderscheiden kunnen worden. Als paraffine als inbeddingsmiddel gebruikt werd, moet deze vooraf verwijderd worden. Bij epoxy of een ander polymeer is dit niet nodig (of mogelijk). De coupes worden in één of meerdere kleurbaden ondergedompeld en eventueel tussendoor gespoeld om de overtollige kleurstof te verwijderen. Bij plastic inbeddingen (met polymeren) worden de glaasjes vervolgens op de warmteplaat gelegd om volledig te dehydrateren alvorens het dekglaasje kan aangebracht worden. Bij de kleuring van paraffine coupes gebeurt het ontwateren via een reeks alcoholbaden alcoholreeks met oplopende concentratie van alcohol en tot slot een oplosmiddel dat compatibel is met de gebruikte lijm.

Waar tot zo’n tien jaar geleden de dekglaasjes met de hand gekleefd werden, gebeurt het afdekproces vandaag de dag machinaal met de coverslipper. De preparaten moeten uiteindelijk nog enkele dagen drogen om de lijm te laten uitharden.

Eenmaal het preparaat helemaal klaar is, wordt het bewaard in passende dozen. Klaar voor de microscoop!

Preparaten_Colouring the slides_(c) ETWIE

Het hele proces kan zien in de film die we maakten:

Preparaten_Ready for research! (c) ETWIE

Immaterieel erfgoed?

Zoals je kon lezen, komt er ook bij labotechnieken heel wat kennis en vakmanschap kijken. Technische laboranten en makers van preparaten leren de techniek al doende, door te experimenteren en zichzelf te verbeteren. Ze werken in wetenschappelijke en medische omgevingen zoals laboratoria, universiteiten, ziekenhuizen of faculteiten biologie, biomedische wetenschappen of diergeneeskunde. Ze geven hun kennis ook al doende door, aan studenten en startende collega’s. Het blijft een proces van trial and error en het vraagt veel tijd om de techniek(en) te beheersen. Daarom zijn internationale congressen, vooral in de Verenigde Staten, een groot succes. Daar leerde Barbara heel wat tips, tricks en nieuwigheden kennen via het netwerk met andere laboranten histologie.

Vandaag worden misschien minder preparaten en coupes gemaakt dan enkele decennia geleden, maar ze zijn nog altijd bijzonder relevant. Het is de enige manier waarop je een weefsel van zo nabij kan zien, op zo’n gedetailleerde manier. Intussen wordt wel vaak eerst een CT-scan genomen, om te zien welk deeltje van een weefsel het meest interessant zal zijn om te gaan inbedden.

ETWIE werkt rond academisch erfgoed in al zijn vormen. Naar aanleiding van de jaarlijkse conferentie van Universeum (juli 2022), het Europees netwerk voor academisch erfgoed, werd de techniek van het maken van preparaten aan de universiteit onder de loep genomen.

Bronnen:
- Interview Barbara De Kegel, Ugent, 14-03-2022 en 21-05-2022.
- Koninklijk Antwerps Genootschap voor Micrografie, Microscopie als hobby, 5e editie, Antwerpen: Koninklijk Antwerps Genootschap voor Micrografie, 2013, 180 p.
- Gartner, Leslie P., Textbook of histology, 4e editie, Philadelphia: Elsevier, 2017, 656 p.
- Wautier, Kristel & Jonckheere, Alexander & Meeusen, Jeroen & Ocsinberg, David, Micro, Macro, Mega: collectie Ocsinberg, keerpunt in de geschiedenis van de microscopie, Gent: Museum voor de geschiedenis van de wetenschappen, 2009, 111p.
Met dank aan Viktoria Verhelst

Verwante gemeentes

Google Maps laden ...