ФОРМА ДЛЯ ГИСТОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЛИВКИ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к технике для лабораторных исследований, к устройствам применяемых для заливки образцов материалов в жидкие твердеющие среды с целью приготовления блоков для гистологических исследований.
Известно устройство для заливки гистологических проб ткани в парафин (источник [1]: авторское свидетельство SU 1477739), содержащее емкость с перегородками, образующими ячейки для гистологических проб. С целью предотвращения механического и термического повреждения структуры гистологического объекта в процессе его пропитывания, в донной части емкости выполнены отверстия, расположенные равномерно по всей донной части.
Известна кассета для заливки тканей в парафин (источник [2]: авторское свидетельство SU 1446147). Кассета сформирована в виде прямоугольного параллелепипеда размером 24×36 мм и высотой 8 мм. Крышка и основание соединены с помощью шарнирного устройства и замыкаются с помощью пружинной защелки. Для получения блоков различных размеров в кассету помещают вкладыши различной формы. Кусочки помещают в кассеты после фиксации и проводят через различные среды и парафин, после чего заливают в парафин и получают готовые блоки.
Известна кассета для гистологической заливки (источник [3]: патент RU 108276). Предназначена для изготовления гистологического блока, содержащего несколько образцов тканей с определенной ориентацией. Кассета содержит корпус и крышку, образующую разъемную коробочку, дно и крышка корпуса выполнены съемными. Направляющие стержни, размещают в имеющихся отверстиях и крышки и дна корпуса.
Устройства [1; 2; 3] предназначены для заливки гистологических проб (образцов ткани, материала) в парафин, не предназначены для заливки в другие жидкие твердеющие среды. При заливке проб в эпоксидную смолу извлечение их из устройств [1; 2; 3] затруднено, так как смола прилипает к стенкам емкости. Известные аналоги, как правило, изготавливают из малоэластичных материалов (стекла, картона, металла, твердого пластика), с тонкими стенками толщиной до 1 мм, обладающих адгезионными свойствами по отношению к твердеющим заливочным жидкостям (парафины, смолы) и поэтому существуют сложности при извлечении блоков, особенно они не удобны для заливки образцов в смолу. Затвердевший блок прилипает к стенкам и плохо извлекается из заливочной емкости, форма блока при извлечении нарушается. Тоже относится и к образцам, если для заливки используется парафин, часто требуется корректировка формы парафинового блока после извлечения, так как его форма деформируется.
Для заливки блоков предложено использовать сложенные из бумаги коробочки необходимого размера, фабрично изготавливаемые формы, пластмассовые коробочки, стеклянные чашечки (источник [4]: Семченко В.В., Барашкова С.А., Артемьев В.Н. Гистологическая техника, Омск, 2002 г., с. 24-27). Известно применение для гистологической пробоподготовки ванночек из картона и бумаги (источник [5]: Гистологическая техника. Под ред. В.Г. Елисеева. Москва: Медгиз, 1954 г., с. 80-81, Семченко В.В., Барашкова С.А., Ноздрин В.Н., Артемьев В.Н. Учебное пособие. - 3-е изд., доп.и перераб. - Омск-Орел: Омская областная типография, 2006, 290 с).
Материалы аналогов [4; 5] слипаются с заливочной средой в процессе отвердевания, а также имеют тонкие стенки, поэтому известные варианты [4; 5] не исключают деформирование и формирование гистологического блока неправильной формы, в результате часто требуется дополнительная корректировка формы блока перед исследованием. При этом описанные варианты [4; 5] пригодны только для заливки парафином, не пригодны для заливки образцов в смолу.
Для формирования блока с использованием заливки материалов для исследования в смолу предлагается использовать варианты с помещением образца в каплю смолы или желатиновые или полиэтиленовые капсулы (источник [6]: Морфологическая диагностика. Подготовка материала для гистологического исследования и электронной микроскопии. Руководство под ред. Д.Э. Коржевского. СПб Спец. Лит) однако данный вариант подходит только для мелких объектов, так как объем капли составляет от 0,02 до 0,05 мл.
Известны формы заливочные для заливки образцов в парафин выполненные из нержавеющей стали, поливинилхлорида, (источник [7]: интернет сайт компании ООО "ЕКА" Украина, Донецкая обл., г. Мариуполь, Режим доступа: http://www.ekamed.com.) из полиоксиметиленполиацетата/полипропилена (Источник [8]: интернет сайт компании «Креоника», Россия, Санкт-Петербург, Режим доступа: http://kreonika.ru/catalog/kassety/kassety-gistologicheskie/), формы многоразового использования с тонкими стенками для быстрого теплообмена, одноразовые формы для заливки Leica (источник [9]: интернет сайт http://www.bioline.ru/catalog/51/359/), кассеты (источник[10]: http://www.biovitrum.ru/files/katalog_morfologiya.pdf), пригодные только для заливки образцов в парафин. Предлагаемые для заливки в смолу заливочные полиэтиленовые формы Leica (http://www.bioline.ru/catalog/51/359/) не предполагают повторного применения, т.к. не отделяются от блока и пригодны только для небольших образцов.
Известные аналоги изготовлены из малоэластичных материалов, заливочные материалы прилипают к стенкам заливочной формы, и их извлечение затруднено, сопряжено с дополнительными манипуляциями, кроме того аналоги не учитывают индивидуальных особенностей объекта исследований, его размеры и форму.
Известна форма для формования фигурного шоколада (источник [11]: патент RU 74769), состоящая из внутренней силиконовой формы, обеспечивающей высокую детализацию поверхности, однако она не применима для гистологических исследований, требует дополнительного использования опорного каркаса в виде более жесткой формы, так как при заливке в нее горячей расплавленной жидкой твердеющей среды не удерживает необходимую форму.
Техническая проблема известных аналогов заключается в необходимости дополнительной механической обработки блоков с образцами материала для гистологических исследований, так как при их извлечении нарушается форма блока.
Технический результат заключается в обеспечении возможности формирования блока требуемой геометрической формы содержащего образец исследуемого материала из заливной жидкой твердеющей среды (например, эпоксидной смолы), пригодного для исследования методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского электронно-зондового микроанализа. Блок легко извлекается из формы, не требует дополнительной механической обработки поверхностей контактирующих с формой, что позволяет уменьшить время необходимое для подготовки блока к исследованию и общие трудозатраты. Форма может быть использована многократно для подготовки блоков идентичной формы.
Технический результат достигается тем, что форма для гистологической заливки выполнена с толстыми дном и стенками из эластомера на основе силикона в виде усеченной пирамиды, содержит полость, открытую со стороны верхнего основания усеченной пирамиды.
При этом предполагается, что форма для гистологической заливки выполнена методом литья из двухкомпонентного силиконового эластомера полимеризованного в литейном каркасе напечатанном на 3D принтере из ABS или PLА пластика, полость выполнена в форме параллелепипеда. Полимеризация в литейном каркасе напечатанном на 3D принтере обеспечивает универсальность формы под любые геометрические параметры исследуемых образцов. Предполагается использование эластомера с твердостью 30 единиц шкалы А Шора, модулем упругости 2,28 МПа относительным удлинением до 600%.
Эластомер на основе силикон, «силиконовая резина», высокоэластичный материал, полимеризуется из двухкомпонентного раствора на основе силикона. Силиконовая резина проявляет антиадгезионную способность по отношению к целому ряду материалов, в том числе к парафину и смолам. Даже при высокой температуре силиконовая резина не прилипает к другим материалам и не оставляет следов. Скорость полимеризация раствора на основе силикона зависит не только от компонентов и свойств раствора, но и от свойств материала литейной формы (каркаса). Пластики ABS и PLA не относятся к материалам ингибирующим отвердевание, и могут быть использованы для печати индивидуальных литейных форм, поэтому форма для гистологической заливки предпочтительно выполнена методом литья из двухкомпонентного силиконового эластомера полимеризованного в литейной форме напечатанной на 3D принтере из ABS или PLA пластика.
Форма для гистологической заливки обеспечивает возможность заливки жидкой твердеющей среды (например, парафина или эпоксидной смолы), последующее ее отвердевание и формирование блока требуемой геометрической формы содержащего образец исследуемого материала, пригодного для исследования методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского электронно-зондового микроанализа. Толстые стенки формы позволяют материалу сохранять геометрические параметры блока. Антиадгезионные свойства материала формы, его высокоэластичость позволяют легко извлекать отвердевший блок из формы. Блок не прилипает к дну и стенкам полости формы, возможность растягивать и деформировать форму позволяет извлекать блок без использования специального инструмента. Извлеченный блок не требует дополнительной механической обработки поверхностей контактирующих с формой. В форме многократно можно формировать блоки из целого ряда заливочных твердеющих сред, например, парафина, акриловых, эпоксидных или полиэфирных смол.
Полезная модель поясняется графическими материалами:
Фиг. 1 - форма для гистологической заливки, в разрезе, схема;
Фиг. 2 - форма для гистологической заливки, фотография.
Фиг. 3 - форма с залитыми в эпоксидную смолу образцами (вертикально ориентированными фрагментами спиц Киршнера), фотография;
Фиг. 4 - блок с образцами материалов для исследований методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского электронно-зондового микроанализа, фотография.
Осуществление технического решения.
Форма для гистологической заливки выполнена с толстыми дном 1 (фиг. 1) и стенками 2 (фиг. 1) из эластомера на основе силикона в виде усеченной пирамиды, содержит полость 3 (фиг. 1; 2) предназначенную для установки образцов 4 (фиг. 3; 4) исследуемого материала и заливки твердеющей среды с формированием блока 5 (фиг. 4). Полость 3 открыта со стороны верхнего основания усеченной пирамиды. Геометрия усеченной пирамиды с трапецевидными сторонами, обеспечивает устойчивость формы. Полость 3 для заливки, выполнена, как правило, в виде прямоугольного параллелепипеда, однако может быть выполнена другой подходящей геометрической формы и размера. Поверхности полости 3 т.е. внутренняя часть стенок 2 и дна 1, ровные, плоские.
Форма для гистологической заливки выполнена из эластомера на основе силикона в виде усеченной пирамиды (фиг. 2), содержит полость 3, открытую со стороны верхнего основания усеченной пирамиды. Форма выполнена с толщиной стенок 2 и дна 1 не менее 5 мм и не более 10 мм, например 5 мм, 6 мм, 7 мм, 9 мм, 10 мм. Выполнение толщины более 10 мм допустимо, но не целесообразно с точки зрения расхода материала формы. Выполнение толщины менее 5 мм не допустимо, так как может приводить к изменению геометрии полости 3 в процессе заливки. Такая толщина обеспечивает способность материала формы, эластомера, сохранять неизменными геометрические параметры полости 3 в процессе заливки и отвердевания заливочной твердеющей среды. Полость 3 для заливки выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда. Поверхности полости 3 ровные, плоские.
Форма для гистологической заливки для исследований в сканирующем электронном микроскопе выполнена с толстыми дном 1 и стенками 2 из эластомера на основе силикона в виде усеченной пирамиды, содержит полость 3, открытую со стороны верхнего основания усеченной пирамиды. Полость 3 выполнена в форме параллелепипеда, глубина полости 3 составляет 10 мм. Форма выполнена методом литья из двухкомпонентного силиконового эластомера полимеризованного в литейный каркас (не представлен на схемах) напечатанный на 3D принтере из ABS или PLА пластика. Использование аддитивной технологий для формирования литейного каркаса для изготовления формы для гистологической заливки, позволяет наделить форму свойством универсальности, под геометрические параметры исследуемого образца и используемого оборудования может быть изготовлена персональная форма обеспечивающая формирование блоков высокого исходного качества с рациональным расходом заливочной твердеющей среды.
Форма для гистологической заливки выполнена с толстыми дном 1 и стенками 2 в виде усеченной пирамиды, содержит полость 3, открытую со стороны верхнего основания усеченной пирамиды. Форма выполнена из эластомера с твердостью 30 единиц шкалы А Шора, модулем упругости 2,28 МПа относительным удлинением до 600%. Форма может быть оснащена углублениями в полости 3 для установки сразу нескольких образцов материала, например участка спицы как это показано на фиг. 2, 3, 4.
Использование формы.
Форма относится к лабораторному оборудованию, гистологической технике и может использоваться в медицинских клинических лабораториях, прозекторских и в научных целях в научно-исследовательских лабораториях для изготовления блоков тканей и материалов путем их заливки в жидкие твердеющие среды. Форма используется для формирования блоков заданной геометрической формы и размера, максимально готовых к гистологическому исследованию и легко извлекаемых из формы, чтобы позволяет сократить время на предварительную обработку блоков и не количество расходных материалов необходимых для подготовки блока к исследованию после извлечения из формы.
Форму устанавливают на ровную поверхность, размещают в полость 3 на дно 1 образец 4 (один или несколько), подготавливают к заливке жидкую твердеющую среду (эпоксидную смолу, парафин), заливают полость 3 до краев. Ожидают отвердевания твердеющей среды. Форма блока сохраняется за счет утолщенных стенок 2 и дна 1. Извлекают блок 5 из полости 3 путем нажатия на дно 1 формы. Блок 5 не слипается с формой и легко вынимается в исходном состоянии.
Для формы полимеризованной в литейном каркасе использование происходит аналогично. Литейный каркас для формы для гистологической заливки изготавливают по заданным индивидуальным размерам, необходимым для исследования, путем печати из ABC или PLA-пластика на 3D-принтере. Форма может соответствовать любой форме и размеру блока 5, необходимых для исследований. В зависимости от поставленных целей изготавливают литейный каркас нужного типоразмера путем печати. Отливают из эластомера форму. На дно 1 формы помещают один или несколько образцов 4 ткани или материала в организованном порядке, ориентируя их в нужной для исследования плоскости. Далее заливают твердеющую среду (быстро затвердевающую жидкость) до края полости 3. После затвердевания жидкой среды готовый блок 5 извлекают, путем нажатия на дно формы.
Техническим результатом является быстрое и качественное изготовление блоков образцов, биологических тканей или материалов, для гистологического исследования. Эффективность данной формы заключается в ее универсальном применении с возможностью заливки материала в парафин (или подобную ему заливочную среду) и эпоксидные смолы, в формировании в случае парафиновой заливки готового к гистологической порезке блока 5, в случае заливки в эпоксидные смолы - получении блока, в котором для исследования необходимо обработать мелкоабразивным материалом только одну сторону (поверхность для исследования), в остальном - размерные характеристики блока 5 готовы к помещению его в стандартный блокодержатель для исследования в сканирующем электронном микроскопе, без дополнительной распиловки. Благодаря гладкой поверхности стенок 2 силиконовой формы стороны блока 5 не требуют дополнительного шлифования. За счет эластичности формы блок 5 легко извлекается из формы. Существенно сокращаются временные затраты и трудоемкость пробоподготовки образцов 4 для исследования. Форма может применятся многократно для идентичных образцов с одинаковым типоразмером, что создает дополнительную экономическую выгоду ее применения.
Использование предложенной формы в гистологическом исследовании экспериментального, биопсийного и аутопсийного биологического материала в ФГУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России показало, что ее применение позволяет изготавливать готовый для порезки парафиновый блок с определенной ориентацией образца или блок образца, залитого в эпоксидную смолу, у которого дополнительно обрабатывалась путем шлифования только одна верхняя сторона (обрабатывалась для обнажения и выравнивания материала образца), что существенно упрощает и ускоряет процесс пробоподготовки при эффективном получении качественного блока для исследований.