CN104977194B - 一种添加石墨烯加速样本处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明“一种添加石墨烯加速样本处理的方法”属于生物学样本处理技术及病理学技术领域，具体涉及一种添加石墨烯后加速样本处理过程的方法，缩短脱水、固定、染色等时间的样本处理技术。主要解决了传统样本处理操作时间过长以及由此使样本不够新鲜进而导致结果可靠性差的问题。本发明技术方案是一种新材料石墨烯与样本处理相结合的理论创新，即利用石墨烯具有吸附各种原子、分子和高比表面的特性，携带有效成分迅速进入组织、血液、细胞、微生物等样本内部，加速样本处理。主要用于临床和科研领域的各种样本的处理，包括组织样本(如人、动物、植物)固定、染色、返蓝、脱水、透明、封固等；血液、细胞、微生物等样本的固定、染色、封固等。

Description

一种添加石墨烯加速样本处理的方法

技术领域：

本发明属于生物学样本处理技术及病理学技术领域，具体涉及一种添加石墨烯后加速样本处理过程的方法，缩短脱水、固定、染色等时间的样本处理技术。

背景技术：

样本处理技术是随着自然科学(如生物学、医学等)的进步，尤其随着临床病理学技术的应用而一起发展、成熟起来的。古希腊医学巨匠希波克拉底是西方医学奠基人，其所做的尸体解剖研究获得了许多关于人体结构的基础知识，开启了病理样本处理的先河。18世纪中叶，意大利人Morgagni根据积累的尸检经验创立了器官病理学，标志着病理形态学的开端。19世纪中叶，德国病理学家Virchow在显微镜的帮助下创立了细胞病理学，这对病理学、临床检验学以及其他生物学样本的研究乃至对整个医学和生命科学的发展作出了具有划时代意义的巨大贡献。

送检的病理组织一般要先制作成组织蜡块或冷冻组织块，再根据需要进行切片和各种不同的染色。另外，经过冷冻切片后多余的组织还要制成组织蜡块，并将组织蜡块作为病理档案的一部分谨慎保存。病理组织常规制片包括组织蜡块制备、切片、染色、封固等过程，而且每一个过程包含多个操作步骤，每个过程或步骤都环环相扣，相互影响。前一步骤处理不好会影响下一步骤，前一过程处理不好会影响下一过程。样本处理用试剂主要包括染色液系列试剂、固定液、保存液、分离液、底物液、终止液、显色试剂、溶血剂、分析用鞘液、分析用稀释液、分析用稀释液、清洗液、增强液、蛋白和多肽及核酸提取纯化试剂。样本处理不仅包括人体或动物血液、尿液、粪便、组织、病理切片、组织液、细胞涂片、培养细胞或器官等样本，还包括植物组织、病理切片、细胞涂片、培养细胞等样本，亦包括微生物细胞、细胞涂片、培养细胞等样本，以及迅速进入其他生命体的样本。

石墨烯狭义概念是指由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格结构的只有一个碳原子厚度的二维晶体。石墨烯层数呈正态分布，广义石墨烯大多数是指多层石墨烯，如寡层石墨烯(3～5层)，多层石墨烯(10层左右)。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年从石墨中分离出石墨烯，而且证实石墨烯可以单独存在，两人也因在“二维石墨烯材料的开创性研究”共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是良好的导体，不但非常坚硬而且导电性极佳，其电子迁移率可达200,000cm²V^-1s^-1，电阻率可达10^-6Ω·cm，是世界上电阻率最小的材料，亦是极佳的常温超导材料。石墨烯亦具有较好的生物兼容性和吸附各种原子与分子的特性。

由于石墨烯具有较好的生物兼容性，同时具有吸附各种原子与分子和高达2600m2/g比表面的特性，利用这些特性石墨烯携带某些样本处理所需的有效成分迅速进入组织、血液、细胞等样本内部，大大加速固定、染色、脱水、稀释等样本处理过程，样本(如人、动物、植物、培养细胞等样本)处理时间缩短更有利于观察结果并确保其可靠性。

发明内容：

为了克服样本处理周期过长导致样本不够新鲜以及由此带来的结果不可靠的局限性，本发明“一种添加石墨烯加速样本处理的方法”综合了一种新材料石墨烯与样本处理相结合的加速生物学样本及病理学样本处理的理论创新技术。利用石墨烯具有吸附和高比表面的特性，携带样本处理所需的有效成分迅速进入临床和科研的各种样本的组织内部，加速人、动物、植物等组织样本固定、染色、返蓝、脱水、透明等过程以及加速血液、尿液、细胞其他样本的固定、染色等样本处理过程，不但大大缩短了样本处理时间，让临床医生和科研人员及时了解检测结果。众所周知生命体样本的保存一直是一个需要进一步研究的课题，由于生命体样本离开活体组织或适宜的生存环境后，其结构和功能极易发生变化，因此更为重要是尽量缩减样本处理时间，在越短时间内观察到结果相对来说就更可靠。本发明在于对样本没有明显损害的情况下大大加速样本(如人、动物、植物、培养细胞等样本)处理过程，样本处理时间缩短更有利于观察结果并确保其可靠性。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征是一种新材料石墨烯与样本处理相结合的一种整合的新性能加速生物学样本及病理学样本处理的技术，利用石墨烯具有吸附和高比表面特性，携带样本处理所需的有效成分迅速进入临床和科研领域的各种样本的内部，加速组织样本固定、染色、返蓝、脱水、透明等过程以及加速血液、尿液、细胞等其他样本的固定、染色等样本处理过程。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于所述的石墨烯狭义概念是指由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格结构的只有一个碳原子厚度的二维晶体，亦可采用多层且具有吸附和高比表面特性的石墨烯。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于一种石墨烯与样本处理相结合的一种整合的新性能加速样本处理，可以在配制样本处理类产品或试剂过程中或配制过程后根据具体溶液特性加入适量的石墨烯大大缩短样本处理的时间，解决了传统样本处理操作时间过长以及由此使样本不够新鲜进而导致结果可靠性差的问题，使在极短时间内了解实验或检测结果以及获得更可靠的结果成为可能。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于生物学样本及病理学样本是指科研领域、生物学领域、临床病理科、临床检验科、组织化学以及其他生命科学领域的样本，包括人、动物、植物，以及人工培养或繁殖的细胞、器官、组织等或其他生命体的样本。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于携带样本处理所需的核心有效成分迅速进入人体或动物血液、尿液、粪便、组织、病理切片、组织液、细胞涂片、培养细胞或器官，迅速进入植物组织、病理切片、细胞涂片、培养细胞，以及迅速进入其他生命体的样本。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于该方法用于体外诊断试剂I-2类产品即样本处理用产品，主要包括染色液系列试剂、固定液、保存液、分离液、底物液、终止液、显色试剂、溶血剂、分析用鞘液、分析用稀释液、分析用稀释液、清洗液、增强液、蛋白和多肽及核酸提取纯化试剂。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于加速石蜡切片组织样本的固定、脱水、透明、浸蜡、包埋、脱蜡、染色、冲洗、分化、返蓝和封片步骤，还在于加速冰冻切片组织样本、血液、尿液、粪便、细胞或细胞涂片等样本的固定、染色、冲洗、分化、返蓝和封片步骤，还在于加速骨组织样本脱钙过程。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于实验或检测条件同于一般常规样本处理要求，为进一步提高样本处理的特异性及非特异性反应，联合采用各种其他的处理样本优化方法，提高脱水、固定、染色、脱钙、封片等样本处理的效率。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于一种石墨烯与样本处理相结合的加速样本处理的策略应用于普通显微镜分析、电镜分析、计算机软件程序编写以及仪器的开发和利用，提高各种生物学样本及病理学样本处理方法的效率。

一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于其技术用于临床检测试剂、科研试剂以及其他生命科学试剂及试剂盒。

本发明“一种添加石墨烯加速样本处理的方法”目的是为了在对样本没有明显损害的情况下大大加速样本(如人、动物、植物、培养细胞等样本)处理过程，样本处理时间缩短更有利于观察结果并确保其可靠性。

石墨烯具有以下主要特性：1、极高的电子迁移率：可达200,000cm2V^-1s^-1；2、极低的电阻率，电阻率可达10^-6Ω·cm，是世界上电阻率最小的材料，亦是常温下的超导材料；3、优良的机械性能：Young’s modulus 1.1 Tpa；4、高比表面，质量较好的石墨烯比表面可达2600m²/g；5、极好的稳定性；6、生物兼容性；7、可吸附各种原子和分子等等。石墨烯扫描电镜结果见附图1。本发明“一种添加石墨烯加速样本处理的方法”利用了高比表面、可吸附各种原子与分子、生物兼容性这一系列特性，与生命体样本处理和检测过程有机结合，使固定液、染色液、分化液等溶液中的有效成分最大限度的与组织、细胞等有效接触，石墨烯携带有效成分急速进入组织、血液、细胞等样本内部，大大促进样本处理(如固定、染色等)过程。

本发明“一种添加石墨烯加速样本处理的方法”是改进样本处理类产品的方法，并不是针对具体单个产品，而且不同类别的产品操作方法各有不同，无法一一详细描述。其主要操作过程如下：

含石墨烯试剂的配制：分别将染色剂、固定剂、脱水剂等样本处理类产品的有效成分溶解于蒸馏水、乙醇、DMSO等溶剂，轻轻搅动使其完全溶解，待溶液恢复至室温后，过滤去除沉渣，加入适量的优质石墨烯即可使用，密闭保存。

附图说明：

图1.为石墨烯与试剂有效成分结合并作用于样本的原理图。代表石墨烯，●代表试剂有效成分，代表样本。

图2.为石墨烯扫描电镜结果，其中图2A.为大范围石墨烯SEM扫描电镜，图2B.为单层石墨烯SEM扫描电镜。

图3.为常规苏木素伊红染色液和本发明石墨烯改良苏木素伊红染色液的染色结果比较图。图3A.为常规苏木素伊红染色液的染色结果，图3B.为石墨烯改良苏木素伊红染色液的染色结果。

具体实施方式：

以下具体实施方式进一步阐明本发明“一种添加石墨烯加速样本处理的方法”的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、条件、步骤及应用所做的修改或替换，均属于本发明的范围。

含石墨烯试剂的配制：分别将染色剂、固定剂、脱水剂等样本处理类产品的有效成分溶解于蒸馏水、乙醇、DMSO等溶剂，轻轻搅动使其完全溶解，待溶液恢复至室温后，过滤去除沉渣，加入适量的优质石墨烯即可使用，密闭保存。

具体实施例一：石墨烯改良苏木素伊红(HE)染色液

苏木素(Hematoxylin)和伊红(Eosin)联合染色，简称HE染色，是病理学常规制片中最基本的染色方法，应用极其广泛。苏木精是从原产中南美的洋苏木中提取出来的浅黄褐色的结晶，是一种碱性染色剂，它在被氧化后生成苏木素，同媒染剂(常用的是三价的铝或盐铁)一起使用，能够使细胞核染色。在病理诊断、教学和科研工作中，常用HE染色对正常组织和病变组织进行形态结构观察。对于确定或鉴别病变组织、细胞中出现的某些异常物质与特殊成分，而需要采用的特殊染色方法、酶组织化学方法、免疫组织化学方法等也均是在观察HE染色组织切片的基础上进行的。在HE染色的组织切片中，细胞核呈蓝色，细胞浆呈红色，二者形成鲜明的对比，易于观察分析。Leagene苏木素伊红染色液中，苏木素染色液采用Leagene自主研发的配方，由进口的高纯度苏木精、氧化剂等组成，不含氧化汞、甲醇等有害物质，对细胞核染色效果好。同时，在配制上述染色液以及其他辅助溶液(如脱水溶液、固定液、封片液等)时加入一定比例的优质石墨烯，促进其样本处理过程。该染色液特点是不易产生沉淀和金属；应用范围广，可以用于人、动物、畜牧、水产等领域，可以用于组织石蜡切片、冰冻切片和组织细胞的染色等；苏木素染色液可以重复使用。

主要含石墨烯试剂的配制：

(1)苏木素染色液：主要由进口苏木色精、无水乙醇、硫酸铝钾、丙三醇、氧化剂以及保护剂组成。具体配制过程如下：分别将苏木色精溶解于无水乙醇，硫酸铝钾溶解于加热的蒸馏水，轻轻搅动使其完全溶解，待溶液恢复至室温后，与苏木素无水乙醇溶液充分混合，再加入氧化剂，最后加入丙三醇和保护剂，即为苏木素染液半成品。苏木素染液半成品密闭自然氧化一周，过滤去除沉渣，加入适量的优质石墨烯即可使用。

(2)伊红染色液：主要由进口水溶性伊红Y二钠盐、蒸馏水、防腐剂组成。具体配制过程如下：将伊红Y二钠盐溶解于蒸馏水，加入一定比例的防腐剂，过滤去除沉渣，加入适量的优质石墨烯即可使用。

(3)4％多聚甲醛：主要由进口多聚甲醛、蒸馏水、磷酸盐、防腐剂组成。具体配制过程如下：将多聚甲醛、磷酸盐溶解于蒸馏水，可适当加热并加入少量氢氧化钠促溶，调节pH值至7.4，加入一定比例的防腐剂，过滤去除沉渣，加入适量的优质石墨烯即可使用。

染色操作步骤(“-“表示未添加石墨烯或无需添加石墨烯)：

(1)石蜡切片染色：

①切片脱蜡至水

②染色

③脱水、透明、封固

染色结果：细胞核呈蓝色；细胞质、肌纤维、胶原纤维、甲状腺胶质等呈深浅不一的红色；角蛋白、红细胞等呈明亮的橙红色。

(2)冰冻切片染色

染色结果：细胞核呈蓝色；细胞质、纤维呈红色。

(3)细胞染色：

染色、脱蜡、透明、封固步骤同石蜡切片的染色步骤，作用时间应相应缩短。

Claims (9)

1.一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征是一种新材料石墨烯与样本处理相结合的一种整合的新性能加速生物学样本及病理学样本处理的技术，利用石墨烯具有吸附和高比表面特性，携带样本处理所需的有效成分迅速进入临床和科研领域的各种样本的内部，加速组织样本固定、染色、返蓝、脱水、透明过程以及加速血液、尿液、细胞的固定、染色处理过程，含石墨烯试剂的配制：将样本处理类产品的成分溶解于溶剂，使其完全溶解，过滤去除沉渣，加入适量的优质石墨烯，密闭保存，样本处理类产品主要包括染色液系列试剂、固定液、保存液、分离液、底物液、终止液、显色试剂、溶血剂、分析用鞘液、分析用稀释液、清洗液、增强液、蛋白和多肽及核酸提取纯化试剂，可以在配制样本处理类产品过程中或配制过程后根据具体溶液特性加入适量的石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于所述的石墨烯狭义概念是指由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格结构的只有一个碳原子厚度的二维晶体，亦可采用多层且具有吸附和高比表面特性的石墨烯。

3.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于一种石墨烯与样本处理相结合的一种整合的新性能加速样本处理，可以在配制样本处理类产品或试剂过程中或配制过程后根据具体溶液特性加入适量的石墨烯大大缩短样本处理的时间，解决了传统样本处理操作时间过长以及由此使样本不够新鲜进而导致结果可靠性差的问题，使在极短时间内了解实验或检测结果以及获得更可靠的结果成为可能。

4.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于生物学样本及病理学样本是指科研领域、生物学领域、临床病理科、临床检验科、组织化学以及其他生命科学领域的样本，包括人、动物、植物，以及人工培养或繁殖的细胞、器官、组织或其他生命体的样本。

5.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于携带样本处理所需的核心有效成分迅速进入血液、尿液、粪便、组织、病理切片、组织液、细胞涂片、培养细胞或器官，迅速进入植物组织、病理切片、细胞涂片、培养细胞，以及迅速进入其他生命体的样本。

6.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于加速石蜡切片组织样本的固定、脱水、透明、浸蜡、包埋、脱蜡、染色、冲洗、分化、返蓝和封片步骤，还在于加速冰冻切片组织样本、血液、尿液、粪便、细胞或细胞涂片样本的固定、染色、冲洗、分化、返蓝和封片步骤，还在于加速骨组织样本脱钙过程。

7.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于实验或检测条件同于一般常规样本处理要求，为进一步提高样本处理的特异性及非特异性反应，联合采用各种其他的处理样本优化方法，提高脱水、固定、染色、脱钙、封片样本处理的效率。

8.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于一种石墨烯与样本处理相结合的加速样本处理的策略应用于普通显微镜分析、电镜分析、计算机软件程序编写以及仪器的开发和利用，提高各种生物学样本及病理学样本处理方法的效率。

9.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯加速样本处理的方法，其特征在于其技术用于临床检测试剂、科研试剂以及其他生命科学试剂及试剂盒。