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包埋技术：原理、应用与发展

2026-04-02 11:44

包埋技术：原理、应用与发展

一、包埋技术的定义与核心目的

包埋是一种将微小、柔软或结构脆弱的样品（如细胞、组织、微生物、敏感成分）用特定支持介质（包埋剂）完整包裹并固化的技术。其核心目的在于在分子或细胞水平上，完美保存样品的原始精细结构，并为后续分析提供物理支撑。例如在生物组织处理中，将经过固定、脱水、透明、浸蜡的组织块从最后的蜡缸取出，置入充满熔化石蜡的包埋框内，包埋成块，使组织和包埋剂相熔一体并迅速冷却。包埋剂凝固后，能进一步加强组织的硬度和韧度，便于进行切片。

二、包埋技术的应用场景

（一）生物电镜制样

生物组织如肝脏、大脑等富含水分且质地柔软，直接放入电子显微镜的高真空环境中会瞬间失水、变形、坍塌，无法观察。而且需要将其切割成50 - 100纳米的超薄切片（约为头发丝直径的1/1000），柔软组织难以实现。以环氧树脂包埋为例，其解决方案包括：前固定，用戊二醛快速“杀死”并固定细胞，锁定蛋白质和细胞器的瞬间状态；后固定，用锇酸进一步固定脂质成分，并增加电子散射度，使结构在电镜下更“显影”；脱水，用梯度浓度的乙醇或丙酮逐步替换出组织中的全部水分；浸透，将脱水后的组织块浸入液态的环氧树脂单体中，让树脂充分渗透到细胞的每一个缝隙；包埋与聚合，将浸透好的组织块放入包埋模具，注入新鲜树脂，在60 - 70℃的烘箱中加热，环氧树脂发生聚合反应，从液体变成坚不可摧的固体块，将细胞结构永久封存。

（二）生物农药领域

全球每年约发生3.85亿例急性、无意的农药中毒事件，导致约11,000人死亡，约44%的农民每年遭受农药中毒。1990年至2021年间，全球农药使用量增长了约95%，2021年达到约350万吨。化学农药的过度使用对环境和人类健康造成严重负面影响，促使人们寻求更安全、更可持续的害虫防治方法，生物农药应运而生。生物农药全球市场价值在2021年达56亿美元，预计到2029年将增长至182亿美元，年复合增长率高达15.7%。然而，生物农药在推广应用过程中面临稳定性差、货架期短、田间应用效果难以保证等挑战。包埋技术能够保护微生物活性成分免受环境因素（如大气暴露、湿度）的不利影响，实现活性成分的缓慢、可控、均匀和渐进释放，从而显著提高应用效率并延长货架期。常见的包埋技术包括喷雾干燥、凝聚、乳化、挤出、流化床包衣、脂质体和包合络合等。

（三）固定化酶或固定化细胞

包埋法是制备固定化酶或固定化细胞的一种方法，是将酶或细胞包埋在能固化的载体中。如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中，前者包埋成格子型，后者包埋成微胶囊型。包埋法常用于微生物、动物和植物细胞的固定化。其原理是将微生物细胞截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中，通过聚合作用或者离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截流。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏，同时能让基质渗入和产物扩散出来。包埋法操作简单，对细胞活性影响较小，制作的固定化细胞球的强度高，目前工业应用上以凝胶包埋法固定细胞最为广泛。

三、包埋前的准备工作

（一）仪器状态检查

要检查开机状态、蜡嘴排蜡情况，确保仪器正常运行，为包埋工作做好准备。如果仪器出现故障，可能会影响包埋的质量和效率。

（二）包埋工具准备

准备好镊子、托盘、垃圾盘等工具，这些工具在包埋过程中用于夹取组织、放置包埋盒等操作。

（三）包埋防污染准备

准备擦手纸和棉签工具，保持操作台面的清洁，同时准备充足的包埋盒。避免在包埋过程中引入污染，影响组织的质量。

（四）包埋交接单核对

仔细核对包埋交接单，确保信息准确无误，包括组织的来源、数量等信息。

（五）包埋前核对蜡块总数

在包埋前核对蜡块总数，避免出现遗漏或错误，保证包埋工作的顺利进行。

（六）组织浸蜡状态保持

组织始终浸泡在蜡液中，使组织一直保持在浸蜡状态，避免组织出现空泡、出现与蜡液不熔的情况。

四、包埋的基本标准

（一）包埋盒大小选择

选择匹配的包埋盒大小，包埋的组织块四周应与包埋盒的边缘保持1mm空隙，即为组织块与包埋盒匹配。能匹配包埋碎小组织的选用小包埋盒；能匹配包埋中号组织的选用中号包埋盒。合适的包埋盒大小有助于保证组织的包埋质量。

（二）脱水盒放置方式

脱水盒应横放，有病理号的一端向左，摆放居中，不向左、右偏移。这样的放置方式有利于后续的切片操作。

（三）注蜡要求

一次性注满整个包埋盒，但不能溢出，避免二次注蜡造成组织冲散。注蜡时要控制好速度和量，确保蜡液均匀分布。

（四）包埋组织定位

包埋组织应居中、紧密聚集，无肉眼可见的明显间隙。这样可以保证切片的质量，使切片更加完整。

（五）包埋水平面高低一致

蜡块厚薄一致，不高低不平，保证修片能一次性同步到位。如果蜡块厚度不一致，会影响切片的平整度和质量。

（六）组织排列方式

优先正方形排列；正方形无法排列者，排列为长方形，且应为纵列，排列方向一致。合理的组织排列方式有助于提高切片的效率和质量。

（七）包埋面正确

有切面要求者，以切面要求的最大切面朝下，无切面要求者最大面朝下。皮肤面、肠壁内膜面、囊壁内膜面朝左方。管腔、囊壁、皮肤等层次清楚的应竖埋，使切片染色后在镜下能看到各层次组织结构。如皮肤要有表皮和真皮或皮下组织，肠壁和胃壁要有黏膜、黏膜下层、肌层、浆膜层，肾脏要有皮质和髓质等。正确的包埋面可以为后续的病理诊断提供更准确的信息。

（八）包埋蜡块质量要求

包埋蜡块无气泡、无其它组织污染、无线头、纸片等的污染。组织与蜡块无缝融合，包埋时组织充分融化，不应出现凝固现象，包埋时速度要快，以免组织还未包埋好前熔蜡凝固。包埋石蜡高于石蜡熔点2 - 4℃为宜，两者都具融化状态，这样包埋冷凝后的蜡块，其组织和包埋石蜡才能融合一致。若包埋石蜡的温度过低，包埋时石蜡开始凝结，来不及操作，易带入气泡，这样包埋的蜡块冷凝后常出现蜡块密度不均，组织与石蜡分离，难以切出完整切片，出现这些情况要重新浸蜡包埋。

五、消化内镜活检小标本立埋的重要性

包埋方向正确对黏膜病理诊断有利，切片上能看到切面与表面垂直，这样就能判断黏膜由浅入深甚至至黏膜肌的病变，可以判断炎症类型和程度，可以分析癌浸润情况，可以获得更多的信息。如果包埋随机，就有可能包成最大切面，切片时就会切平头，那样，要么看到全部是表面，要不看到全是黏膜基底面或者是一个斜面，诊断起来就很困难。所以黏膜活检组织的包面就应该将侧面立起来包埋。横切面就是垂直于长度方向的切面，一般看到的都是同心圆；纵切面就是沿着圆心切下来的切面，看到的是平行的直线；弦切面就是纵切面的位置向一边移动一点，不通过圆心的切面。未立埋时，HE切片食管活检上皮层细胞层次没有呈现出来，诊断起来就很困难。