stringtranslate.com

Гематоксилин

Гематоксилин или гематоксилин ( / ˌ h iː m ə ˈ t ɒ k s ɪ l ɪ n / ) , также называемый натуральным черным 1 или CI 75290 , представляет собой соединение, извлеченное из сердцевины дерева кампешевое дерево ( Haematoxylum campechianum ) [1] [2] с химической формулой C
16ЧАС
14О
6. Этот краситель, полученный естественным путем , использовался в качестве гистологического красителя , чернил [ 3] [4] [5] [6] и красителя в текстильной и кожевенной промышленности. [7] [8] Как краситель, гематоксилин назывался пало де кампече, [8] экстрактом кампешевого дерева, [7] синим деревом [9] и черным деревом. [9] В гистологии окрашивание гематоксилином обычно сопровождается контрастным окрашиванием эозином . [1] [10] [11] В паре эта процедура окрашивания известна как окрашивание гематоксилином и эозином и является одной из наиболее часто используемых комбинаций в гистологии . [1] [7] [12] [13] [14] Помимо использования в окраске гематоксилином и эозином, гематоксилин также является компонентом окраски по Папаниколау (или окраски по Папаниколау), которая широко используется при изучении цитологических образцов. [1] [14]

Хотя краситель обычно называют гематоксилином, активным красителем является окисленная форма гематеина , которая образует сильно окрашенные комплексы с некоторыми ионами металлов (обычно солями Fe(III) и Al(III)). [1] [7] [8] [15] [16] В чистом виде гематоксилин представляет собой бесцветное кристаллическое твердое вещество, [7] [17] хотя коммерческие образцы обычно имеют цвет от светло- до темно-коричневого в зависимости от уровня присутствующих примесей. [2] [18]

Экстракция и очистка

Щепа из кампешевого дерева ( Haematoxylum campechianum )

Гематоксилин был синтезирован , [19] [20] хотя никогда в коммерчески выгодных количествах. [14] [21] Исторически кампешевое дерево экспортировалось, а гематоксилин извлекался в Европе. В последнее время извлечение происходит ближе к месту заготовки кампешевого дерева. [18] Извлечение гематоксилина из кампешевого дерева в промышленных масштабах осуществлялось по «французскому процессу» путем кипячения древесной щепы или по «американскому процессу» с паром и давлением. [9] [22] После извлечения краситель может продаваться в виде жидкого концентрата или высушиваться и продаваться в кристаллической форме. [9] Современные методы производства используют воду, эфир или спирт в качестве растворителя , после чего экстракты могут быть дополнительно очищены до необходимого уровня чистоты. [18]

Коммерческий продукт может различаться от партии к партии и между производителями [18] как по уровню примесей, так и по соотношению гематоксилина к гематеину. [23] [2] [24] Для гистологического использования эта изменчивость может повлиять на взаимодействие красителя с образцами биологических тканей, и поэтому вызывает беспокойство у гистологов и патологов . [23] [2] [18] Гематоксилин, как и другие биологические красители, может быть сертифицирован Комиссией по биологическим красителям , что означает, что конкретная партия красителя работает в стандартизированном тесте, хотя это не определяет фактическую чистоту красителя. [23]

Использовать в качестве гистологического красителя

Окрашивание гематоксилином показано как «базофильно» вверху, что видно при двойном окрашивании гематоксилином и эозином (H&E) .

Окрашивание гематоксилином обычно сопровождается (или контрастно окрашивается) другим гистологическим красителем, эозином . [10] [11] [1] В паре эта процедура окрашивания известна как окрашивание гематоксилином и эозином и является одной из наиболее часто используемых комбинаций в гистологии . [1] [12] [7] [14] Гематоксилин также является компонентом окраски по Папаниколау (или окраски ПАП), которая широко используется при изучении цитологических образцов, в частности, в ПАП-тесте , используемом для выявления рака шейки матки . [14] [1]

В основном используемый в качестве ядерного красителя (для окрашивания клеточного ядра), гематоксилин также окрашивает грубый эндоплазматический ретикулум , рибосомы , коллаген , миелин , эластичные волокна и кислые муцины . [10] Гематоксилин сам по себе не является эффективным красителем, но при окислении до гематеина и в сочетании с протравой окрашивает хроматин в ядрах клеток в темно-синий или черный цвет. [1] [ 7] [25] [10] Цвет и специфичность красителей гематоксилином контролируются химической природой и количеством используемой протравы, а также pH окрашивающего раствора, поэтому были разработаны различные составы гематоксилина. [1] [10] [15]

Формулы пятен

Раствор гематоксилина для окрашивания микроскопических препаратов.

Составы красителей на основе гематоксилина можно в целом классифицировать на основе того, как окисляется (или созревает ) гематоксилин , и по выбору используемой протравы. [1] Составы красителей на основе гематоксилина могут быть либо естественным образом окислены под воздействием воздуха и солнечного света, либо, что более распространено, особенно в коммерчески приготовленных растворах, [7] химически окислены с использованием иодата натрия . [1] [26] [11] Обычно добавляется только достаточное количество окислителя для преобразования половины гематоксилина в гематеин, позволяя оставшейся части естественным образом окисляться во время использования, это продлевает срок службы окрашивающего раствора, поскольку образуется больше гематеина, в то время как часть гематеина далее окисляется до оксигематеина. [13] [27] [11] Из солей металлов, используемых в качестве протрав, наиболее распространенной является алюминий , [11] другие протравы включают соли железа , вольфрама , молибдена и свинца . [1]

В зависимости от рецептуры или техники окрашивания, гематоксилиновые красители могут использоваться так называемым прогрессивным способом, при котором продолжительность контакта ткани с окрашивающим раствором используется для контроля степени окрашивания, или регрессивным способом, при котором ткань перекрашивается, а избыток краски удаляется на вторичном этапе процедуры. [11] [25] [1] Удаление нежелательного окрашивания или дифференциация обычно включает в себя раствор разбавленного этанола и соляной кислоты . [11] [1] [20]

Таблица значимых формулировок

Раннее использование в качестве гистологического красителя

В 1758 году Георг Христиан Райхель использовал гематоксилин без протравы для окрашивания растительных тканей. [31] [12] [32] Джон Томас Квекетт в книге 1852 года [33] предлагает использовать «кампешевое дерево» (гематоксилин) для окрашивания полупрозрачных материалов для исследования под микроскопом . [32] [31] В 1863 году Вильгельм фон Вальдейер-Гарц использовал гематоксилин на животных тканях без протравы (с ограниченным успехом) [34] и иногда его считают первым, кто сделал это [8] [12] [35] [34], хотя это не является общепринятым. [35] [8] Франц Бёмер в 1865 году опубликовал формулу гематоксилина, используя квасцы в качестве протравы, [34] [21] [12] [8] [35] [31] , а в 1891 году Пауль Майер опубликовал формулу, использующую химический окислитель для превращения гематоксилина в гематеин. [26] [31] [12] Первое использование гематоксилина с эозином в качестве контрастного красителя, которое в настоящее время является наиболее используемой комбинацией красителей в гистологии, было впервые предложено А. Виссовским в 1876 году. [15] [31] К началу 1900-х годов гематоксилин стал широко использоваться в качестве гистологического красителя. [12]

Дефицит и возможные альтернативы

Во время Первой мировой войны , в конце 1920-х годов, Второй мировой войны , в начале 1970-х годов (летом 1973 года [22] ) и в 2008 году наблюдался дефицит гематоксилина из-за перерывов в его извлечении из кампешевого дерева. [18] Этот дефицит побудил к поиску альтернативных ядерных красителей. [22] [18] В качестве замены было рекомендовано несколько синтетических красителей, в частности целестиновый синий (CI 51050), [18] галлоцианин [7] [11] (CI 51030), галлеин [18] (CI 45445) и эриохромцианин R [18] [11], также называемый хромоксанцианином R и солохромцианином (CI 43820). Все четыре содержат Fe(III) в качестве протравы . Альтернативой является алюминиевый комплекс окисленного бразилина , который отличается от гематоксилина только одной гидроксильной группой. Замена красителя на гематоксилин при окрашивании H&E также не должна нарушать способность гистологов и патологов, [14] которые потратили годы на обучение с окрашенными H&E предметными стеклами, изучать эти стекла и ставить медицинские диагнозы . [7] Ни одно из предложенных замен красителей не получило широкого распространения. [14] [7]

Использовать в качестве текстильного красителя.

Гематоксилин впервые был использован в качестве красителя майя и ацтеками в Центральной Америке , где произрастают местные деревья кампешевого дерева. [8] [9] Впервые этот краситель был завезен в Европу испанцами и вскоре получил широкое распространение. [9] [8] Гематоксилин использовался для получения черных, синих и пурпурных оттенков на различных тканях и оставался важным промышленным красителем до появления подходящих заменителей в виде синтетических красителей . [9] В качестве синего красителя (с квасцами в качестве протравы) первоначальные результаты были не такими светостойкими, как те, которые были получены с использованием индиго . [7] [9] В ответ на это предполагаемое неполноценное качество синего цвета, полученного с помощью гематоксилина, его использование для окрашивания тканей было запрещено в Англии с 1581 по 1662 год. [8] [9] После появления синтетических черных красителей в конце 19 века гематоксилин впервые был заменен в качестве красителя для хлопка. [9] В немецком трактате 1902 года об окрашивании тканей отмечается, что «... кампешевое дерево при черном окрашивании хлопка значительно пострадало от конкуренции с анилиновой черной краской». [36] Гематоксилин оставался важным черным красителем (используя купорос или хром в качестве протравы) для шерсти до 1920-х годов, когда стал доступен черный синтетический краситель, совместимый с шерстью. [9] Современное использование гематоксилина включает окрашивание шелка, кожи и швов . [7]

Использовать в качестве чернил для письма и рисования.

Гематоксилин использовался в качестве основного компонента чернил для письма и рисования , хотя время первого использования в качестве чернил неясно. [37] Гематоксилин также добавлялся в некоторые чернила на основе железного галла , которым требуется время, чтобы полностью потемнеть при нанесении на бумагу. [4] [37] В этом случае гематоксилин обеспечивал некоторый начальный цвет до того, как железный галл достигал своей полной глубины цвета. [4] [37] Уильям Льюис в 1763 году считается первым, кто использовал гематоксилин в качестве добавки в чернила на основе железного галла. [6] В 1848 году Фридлиб Фердинанд Рунге изготовил чернила на основе гематоксилина, которые не были кислотными, используя хромат калия в качестве протравы, что имело то преимущество, что они не вызывали коррозии стальных ручек. [6] Известно, что Ван Гог использовал чернила на основе гематоксилина с хромовой протравой в ряде своих рисунков и писем. [6] [5] [37]

Смотрите также

Дальнейшее чтение

Ссылки

  1. ^ abcdefghijklmnopqrs Стивенс, Алан (1982). «Гематоксилины». В Bancroft, John; Стивенс, Алан (ред.). Теория и практика гистологических методов (2-е изд.). Longman Group Limited. стр. 109.
  2. ^ abcd Лилли, Ральф Дугалл (1977). Биологические пятна Х. Дж. Конна (9-е изд.). Балтимор: Williams & Wilkins. С. 692.
  3. ^ Митчелл, А. (1908). «Английские чернила: их состав и дифференциация в почерке». Аналитик . 33 (384): 80–85. Bibcode : 1908Ana....33...80M. doi : 10.1039/AN9083300080.
  4. ^ abc Барроу, Уильям (1948). «Черные чернила для письма колониального периода». Американский архивист . 11 (4): 291–307. doi : 10.17723/aarc.11.4.903256p5lp2g3354 . ISSN  0360-9081.
  5. ^ ab Centeno, Silvia A.; Bronzato, Maddalena; Ropret, Polonca; et al. (2016). «Состав и спектроскопические свойства исторических чернил Cr-камбля». Журнал Рамановской спектроскопии . 47 (12): 1422–1428. Bibcode : 2016JRSp...47.1422C. doi : 10.1002/jrs.4938. ISSN  0377-0486.
  6. ^ abcd Нивел, Йохан (2003). «24: Идентификация чернил Ван Гога для рисования и письма». В Веллекопе, Марие; Гелдоф, Мюриэл; Хендрикс, Элла; Янсен, Лео; де Тагле, Альберто (ред.). Студийная практика Ван Гога . Меркаторфондс. стр. 420–435. ISBN 9780300191875.
  7. ^ abcdefghijklm Титфорд, М. (2005). «Долгая история гематоксилина». Биотехника и гистохимия . 80 (2): 73–80. doi :10.1080/10520290500138372. PMID  16195172. S2CID  20338201.
  8. ^ abcdefghi Ортис-Идальго C, Пина-Овьедо S (2019). «Гематоксилин: дар Мезоамерики гистопатологии. Пало-де-Кампече (дерево кампеш), самое желанное сокровище пиратов и незаменимый тканевой краситель». Int J Surg Pathol . 27 (1): 4–14. doi : 10.1177/1066896918787652 . PMID  30001639.
  9. ^ abcdefghijk Ponting, KG (1973). «Камвуд: интересный краситель». Журнал европейской экономической истории . 2 (1): 109–119. ISSN  2499-8281.
  10. ^ abcde Chan JK (2014). «Замечательные цвета окраски гематоксилином-эозином в диагностической хирургической патологии». Int J Surg Pathol . 22 (1): 12–32. doi :10.1177/1066896913517939. PMID  24406626. S2CID  26847314.
  11. ^ abcdefghij Llewellyn BD (2009). «Окрашивание ядер квасцовым гематоксилином». Biotech Histochem . 84 (4): 159–77. doi :10.1080/10520290903052899. PMID  19579146. S2CID  205713596.
  12. ^ abcdefg Смит С. (2006). «Наш долг перед кампешевым деревом: история гематоксилина». MLO Med Lab Obs . 38 (5): 18, 20–2. PMID  16761865.
  13. ^ ab Kiernan, JA (2006). «Красители и другие красители в микротехнике и биомедицинских исследованиях». Coloration Technology . 122 (1): 1–21. doi : 10.1111/j.1478-4408.2006.00009.x . ISSN  1472-3581.
  14. ^ abcdefg Dapson RW, Horobin RW (2009). «Красители с точки зрения двадцать первого века». Biotech Histochem . 84 (4): 135–7. doi :10.1080/10520290902908802. PMID  19384743. S2CID  28563610.
  15. ^ abc Titford, Michael (2009). «Прогресс в разработке микроскопических методов диагностической патологии». Журнал гистотехнологии . 32 (1): 9–19. doi : 10.1179/his.2009.32.1.9 . ISSN  0147-8885. S2CID  26801839.
  16. ^ Кар, Барт; Ловелл, Скотт; Субрамони, Ананд (1998). «Прогресс экстракта кампешевого дерева». Хиральность . 10 (1–2): 66–77. doi :10.1002/chir.12.
  17. ^ Беттингер C, Циммерманн HW (1991). «Новые исследования гематоксилина, гематеина и комплексов гематеин-алюминий. II. Комплексы гематеин-алюминий и окрашивание гемаланом». Гистохимия . 96 (3): 215–28. doi :10.1007/BF00271540. PMID  1717413. S2CID  23504301.
  18. ^ abcdefghij Dapson R, Horobin RW, Kiernan J (2010). «Нехватка гематоксилина: причины и продолжительность, и другие красители, которые могут заменить гемалаун при рутинном окрашивании гематоксилином и эозином». Biotech Histochem . 85 (1): 55–63. doi :10.3109/10520290903048400. PMID  19562570. S2CID  7698557.
  19. ^ Морсингх, Ф.; Робинсон, Р. (1970). «Синтезы бразилина и гематоксилина». Тетраэдр . 26 (1): 281–289. doi :10.1016/0040-4020(70)85029-3.
  20. ^ abc Puchtler H, Meloan SN, Waldrop FS (1986). «Применение современных химических концепций к окрашиванию металл-гематеином и -бразилеином». Гистохимия . 85 (5): 353–64. doi :10.1007/BF00982665. PMID  2430916. S2CID  7384777.
  21. ^ ab Cooksey C (2010). «Гематоксилин и родственные соединения — аннотированная библиография, касающаяся их происхождения, свойств, химии и некоторых применений». Biotech Histochem . 85 (1): 65–82. doi :10.3109/10520290903048418. PMID  19568968. S2CID  5297820.
  22. ^ abc Lillie RD (1974). «Нехватка гематоксилина и доступность синтетических заменителей». Am J Med Technol . 40 (11): 455–61. PMID  4139897.
  23. ^ abc Schulte EK (1991). «Стандартизация биологических красителей и пятен: подводные камни и возможности». Гистохимия . 95 (4): 319–28. doi :10.1007/BF00266958. PMID  1708749. S2CID  29628388.
  24. ^ Маршалл П. Н., Хоробин Р. В. (1974). «Простая процедура анализа смесей гематоксилина и гематеина». Stain Technol . 49 (3): 137–42. doi :10.3109/10520297409116964. PMID  4135791.
  25. ^ ab Kiernan JA (2018). «Включает ли прогрессивное ядерное окрашивание гемалауном (квасцовым гематоксилином) ДНК, и какова природа комплекса краситель-хроматин?». Biotech Histochem . 93 (2): 133–148. doi :10.1080/10520295.2017.1399466. PMID  29320873. S2CID  13481905.
  26. ^ abcdefg Гейтенби, Дж. Б.; Бимс, Х. У. (1950). The Microtomist's Vade-Mecum (11-е изд.). Филадельфия: The Blackstone Company.
  27. ^ ab Gill GW (2010). «Гематоксилины Гилла: рассказ от первого лица». Biotech Histochem . 85 (1): 7–18. doi :10.3109/10520290903048376. PMID  19657780. S2CID  207513639.
  28. ^ Харрис, ХФ (1900). «О быстром превращении гематоксилина в гематеин в реакциях окрашивания». Журнал прикладных микроскопических лабораторных методов . 3 (3): 777.
  29. ^ Gill, Gary W. (2013). "Окрашивание по Папаниколау". Цитопрепарирование . Основы цитопатологии. Том 12. С. 143–189. doi :10.1007/978-1-4614-4933-1_10. ISBN 978-1-4614-4932-4. ISSN  1574-9053.
  30. ^ Коул, Элберт С. (1943). «Исследования окрасок гематоксилином». Технология окраски . 18 (3): 125–142. doi :10.3109/10520294309105804. ISSN  0038-9153.
  31. ^ abcde Брейсгердл, Брайан (1986). История микротехники: эволюция микротома и развитие подготовки тканей (2-е изд.). Линкольнвуд, Иллинойс: Science Heritage Ltd. ISBN 978-0940095007.
  32. ^ ab Allison RT (1999). «Гематоксилин — из древесины». J Clin Pathol . 52 ( 7): 527–8. doi :10.1136/jcp.52.7.527. PMC 501496. PMID  10605407. 
  33. ^ Квикетт, Джон Томас (1848). Практический трактат по использованию микроскопа. Библиотека иллюстрированных стандартных научных трудов. Т. VI. Париж: Ипполит Байер.
  34. ^ abc Манн, Густав (1902). Физиологическая гистология, методы и теория. Clarendon Press. стр. 488.
  35. ^ abc Cook HC (1997). «Истоки ... тинкториальных методов в гистологии». J Clin Pathol . 50 (9): 716–20. doi :10.1136/jcp.50.9.716. PMC 500167. PMID 9389971  . 
  36. ^ Георг фон Георгиевич (1902). Химическая технология текстильных волокон: их происхождение, структура, подготовка, промывка, отбеливание, крашение, печатание и отделка. Scott, Greenwood & Co. стр. 180.
  37. ^ abcd Centeno, Silvia A.; Ropret, Polonca; Federico, Eleonora Del; et al. (2010). «Характеристика комплексов Al(III) с гематеином в художественных чернилах на основе квасцового кампеша». Журнал спектроскопии комбинационного рассеяния света . 41 (4): 445–451. Bibcode : 2010JRSp...41..445C. doi : 10.1002/jrs.2455. ISSN  0377-0486.