Ein Beitrag aus der Küche – Mikrowellen in der Probenpräparation
Die Einführung der Mikrowelle hat das Erhitzen in der Küche schneller und effizienter gemacht. Anders als die konventionelle Erwärmung durch Wärmeleitung oder Infrarotstrahlung interagieren Mikrowellen mit Molekülen, die ein Dipolmoment besitzen
(z. B. Wasser). Durch die Bestrahlung wirkt eine Kraft auf die Moleküle, wodurch diese eine Drehbewegung ausführen. Die angeregte Rotation äußert sich in einer erhöhten kinetischen Energie und damit in einer erhöhten Temperatur. Der große Vorteil von Mikrowellen liegt in der direkten Erwärmung der Probe ohne den Umweg über Gefäße und Konvektion von heißer und kalter Flüssigkeit.
Abb. 1: Netzhautgewebe mit Antikörpermarkierung. Das Ergebnis wurde an einem Nachmittag mit Hilfe einer Mikrowelle im Rahmen eines Universitäts-Workshops erzielt (University of Minnesota, Twin Cities Campus • St. Paul, Minnesota 55108 • USA). Das Standard-Protokoll benötigt sieben Tage. (http://www.tedpella.com/microwave_html/Immunolabeling-Protocol.htm)
Mikrowellenherde werden seit über 30 Jahren auch mit großem Erfolg in der synthetischen Chemie oder zur Gewebepräparation in der Histologie und in der Mikroskopie (Licht- und Elektronenmikroskopie) verwendet. Der Einsatz verringert die Reaktionszeiten dramatisch und liefert gleiche oder bessere Ergebnisse als eine konventionelle Probenvorbereitung bzw. Reaktion.
„Die Fixierung von frischem Gewebe (Leber) mit Formaldehyd dauert bei Raumtemperatur 24 Stunden (18 h bei 37 °C). Durch eine Behandlung im Mikrowellenofen ist der Prozess nach 20 Minuten abgeschlossen, wenn Temperatur und Leistung kontrolliert werden können.“ [1] [2] Haushaltsmikrowellen sind aufgrund der fehlenden Temperaturkontrolle und ihrer konstruktionsbedingten gepulsten Leistungsabgabe weniger geeignet für die Probenpräparation. Bei einfachen Geräten kommt es zur Bildung von sogenannten „Hot Spots“; an diesen Stellen wird die Probe oder ein Teil der Probe viel stärker erhitzt als der Rest. Hierdurch kommt es zur Bildung von Artefakten oder im ungünstigsten Fall zur Zerstörung des Bereiches.
Eine Labormikrowelle sollte eine stufenlose und kontinuierliche Leistung besitzen, sowie Temperaturkontrolle und eine Vorrichtung zur Eliminierung von Hot Spots bieten.
Die Labormikrowelle von Ted Pella bietet ein breites Anwendungsspektrum mit speziellen Applikationskits für Immunolabeling, Formaldehydfixierung, EDTA Dekalzifizierung Fixierung/Dehydratation/Polymerisierung im Bereich der Elektronenmikroskopie und für Paraffin-Gewebeprozessierung.
[1] Galvez, J.J., Giberson, R.T., Cardiff, R.D. (2006) The role of microwave radiation in reducing formaldehyde fixation times. The J. Histotechnol. 29:113-121.
[2] Galvez, J.J., Giberson, R.T., Cardiff, R.D. (2004) Microwave mechanisms – the energy/heat dichotomy. Microsc. Today, 12(2):18-23.
