Erfindungen & Technik · Körper & Medizin

Gewebe wird erst steinhart gemacht, damit es hauchdünn wird

Ein Mikrotom klingt nach einem Nischenwerkzeug, ist aber die Voraussetzung dafür, dass man Gewebe oder Kunststoffe überhaupt unters Mikroskop legen kann: Es schneidet Proben in hauchdünne Scheiben, oft deutlich dünner als ein Haar, damit Licht oder Elektronen sie durchdringen können. Damit weiches Material wie Zellgewebe überhaupt schneidbar wird, muss es vorher gehärtet werden, etwa indem man es in Paraffin oder Kunstharz einbettet oder es einfriert. Schon in den Anfängen der Mikroskopie schnitt man Proben freihändig mit Rasierklingen, doch das ergab keine gleichmäßigen Scheiben, was die feine Unterscheidung von Strukturen unmöglich machte. Wer das Mikrotom tatsächlich erfunden hat, bleibt bis heute unklar, weil mehrere Forscher im 18. und 19. Jahrhundert unabhängig voneinander ähnliche Geräte bauten und sich die Fachliteratur bei der Zuschreibung uneinig ist.

Heute gibt es je nach Anwendung ganz unterschiedliche Bauarten. Beim Schlittenmikrotom bewegt sich das Messer über die feststehende Probe, während beim Rotationsmikrotom eine Drehbewegung in ein Auf und Ab der Probe gegen ein festes Messer umgewandelt wird. Für gefrorenes Material gibt es eigene Kryomikrotome, die mit flüssigem Stickstoff kühlen, und für die Elektronenmikroskopie braucht man Ultramikrotome, die mit Glas- oder Diamantmessern Schnitte von wenigen zehn Nanometern erzeugen. Daneben existieren Vibratome mit vibrierender Klinge für unbehandeltes Gewebe, Sägemikrotome für harte Materialien wie Knochen und Zähne, sowie ganz neu Laser-Mikrotome, die mit einem Ultrakurzpulslaser berührungslos schneiden, ohne dass die Probe eingebettet oder gefroren werden muss. Welche Klinge und welcher Schneidewinkel infrage kommen, hängt stark davon ab, wie hart oder empfindlich das Material ist.

Eingesetzt wird das Mikrotom vor allem in der Histologie, wo Gewebeschnitte die Grundlage jeder mikroskopischen Diagnose sind, etwa wenn während einer Operation ein Schnellschnitt zeigt, ob ein Tumor vollständig entfernt wurde. Auch in der Werkstoffanalyse hilft es, Schichtsysteme oder Kunststoffe im Querschnitt zu untersuchen, und für die Elektronenmikroskopie liefert es die extrem dünnen Präparate, die überhaupt erst durchstrahlt werden können. Sogar in der Augenheilkunde taucht ein Verwandter des Mikrotoms auf, wenn bei einer Laserbehandlung ein feines Hornhautläppchen abgetrennt wird. Nach dem Schneiden müssen die hauchdünnen Scheiben vorsichtig auf einen Objektträger oder ein feines Metallnetz übertragen werden, oft indem man sie auf einer Wasseroberfläche schwimmen lässt und darunter greift, ohne sie zu zerreißen.

Die Schnitte sind deutlich dünner als ein menschliches Haar – typisch zwischen 0,1 und 100 Mikrometern.

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