Один из нумеров американского журнала The Anatomical Record за 1923 год принес нам описание нового прибора, которому очевидно суждено сыграть большую роль в биологии. Уже довольно давно биологические науки ощущают нужду в инструменте, который позволил бы производить микрооперации т. е. разрезать, вскрывать, прокалывать и т. д. мелкие и микроскопические организмы и даже отдельные клетки.
Американский зоолог Роберт Чемберс (R. Chambers) построил для этих целей прибор, которому он дает название "микроманипулятора" (micromanipulator). Как всегда бывает в подобных случаях, микроманипулятор является продуктом коллективного творчества. Из ряда предшественников Чемберса наиболее заметным является другой американец Барбер (М. Barber), у которого Чемберс взял довольно многое. Но аппарат Барбера повидимому недостаточно удобен, тогда как микроманипулятор чрезвычайно остроумен и вместе с тем прост.
Его сущность состоит в том, что в поле зрения микроскопа центрируется конец очень тонкой стеклянной иглы, которая приводится в движение системой микрометрический винтов, и может выполнять весьма малые и точные движения.
Схема конструкции изображена на рис. I и II. Рис. I представляет чертеж микроманипулятора сбоку. Мы имеем здесь две металлических пластинки (1 и 2), верхние концы которых охвачены п-образной пружиной (3). Пластинка 1 соединена с предметным стодиком микроскопа. К пластинке 2 прикреплена третья горизонтальная пластинка (4), а с последней соединена препаровальная игла (5), причем это соединение на чертеже не изображено. Сквозь пластинку 1 пропущен микрометрический винт (6) упирающийся своим концом в пластинку 2. Если мы его начнем поворачивать вправо, то нижний конец пластинки 2, будет отодвигаться от пластинки 1, тогда как верхний останется на месте, сдерживаемый пружиной 3. Поэтому пластинка 2, а вместе с нею и пластинка 4 и игла 5 начнут вращаться вокруг пружины 3, как вокруг неподвижного центра. Загнутое острие иглы переместится по дуге 7—8 вверх. Если повернуть винт 6 в обратную сторону, то нижний конец пластинки 2 вследствие давления пружины 3 приблизится опять к пластинке 1 и следовательно конец иглы пойдет по дуге 7—8 вниз.
Рис. II изображает схему прибора сверху. Здесь мы находим кроме уже рассмотренной горизонтальной пластинки 4, еще две горизонтальных пластинки (9 и 10). Пластинка 4, как сказано, неподвижно соединена с вертикальной пластинкой 2, а к пластинке 10 прикреплена описанная игла (5) с иглодержателем (13). Все три горизонтальные пластинки (4, 9 и 10) соединены по концам двумя п-образными пружинами (11 и 12), образуя некоторое подобие буквы Z, сильно сплюснутой сверху вниз.
Обе пружины и микрометрические винты 14 и 15 управляют движением всех трек горизонтальных пластинок, совершенно так, как мы это видели на рис. I. Надо лишь отметить, что винт 15 свободно проходит через пластинку 4 сквозь сделанное в ней широкое отверстие. Из чертежа понятно, что винт 15 и пружина 12 перемещают конец иглы по дуге 18—19, а винт 14 и пружина 11 по дуге 16—17. Таким образом комбинируя движения трех микрометрических винтов 6, 14 и 15 мы можем передвигать конец иглы 5 в любом направлении.
Вся описанная система прикрепляется к предметному столику микроскопа специальными винтами таким образом, что конец иглы находится в поле зрения микроскопа. Микроманипуляторы изготовляются двоякого рода — для правой руки и для левой. Каждый одевается на свою сторону предметного столика и таким образом экспериментатор работает сразу двумя иглами.
Рис. III изображает нижнюю часть микроокопа в полном вооружении. Последнее может несколько варйировать. Наиболее удобным вариантом Чемберс считает следующий. К массивному металлическому постаменту (25) посредством зажимов (26 и 27) привинчены ножки штатива микроскопа (28, 29). Правый микроманипулятор (30) прикреплен к постаменту 25 специальной муфтой (31), левый микроманипулятор (32), привинчен к предметному столику. На рисунке видны все шесть микрометрических винтов (6, 14 и 15) обоих микроманипуляторов, причем винты горизонтальных движений (14, 15) для большей точности установки снабжены вставными рычажками, а управление правым винтом вертикального движения (6) посредством гибкого шланга из металлической спирали (33) выведено назад (34) в соседство с микрометрическим винтом (35) микроскопа. Видны держатели обеих игл (36, 37), концы которых введены во влажную камеру (38) и винт (39) для грубой установки иглы. Левая игла (36) чисто препаровальная, правая (37) — инъекционная и соединена длинной медной трубкой (40) со шприцем. Кроме того видны многочисленные мелкие винты служащие для закрепления игл и самих микроманипуляторов.
В результате описанного экспериментатор имеет в поле зрения микроскопа концы двух игл, которыми он может манипулировать как угодно. Объект помещается в висячей капле на нижней стороне покровного стекла, которое служит крышкой влажной камеры. Этот метод взят Чемберсом у Барбера и дает возможность применять даже иммерзионные системы, так как покровное стекло позволяет приближать нижнюю линзу микроскопа к объекту достаточно близко. Влажная камера (38) по Чемберсу имеет четырехугольную форму и приготовляется из стеклянных брусков и пластинок. В ее передней стенке имеется отверстие, через которое вводятся в камеру иглы микроманипулятора. После того как иглы введены, отверстие закрывается мягким вазелином с небольшой примесью волокон ваты. Благодаря этому влажная камера не высыхает в продолжении многих часов, так что эксперименты могут быть длительны, с другой же стороны вазелин нисколько не препятствует движению игл.
Изготовление игл для микроманипулятора или микроигл (microneedles), как их называет Чемберс, тоже было разработано Барбером.
Необходимым прибором для этого служит микрогорелка (microburner). Микрогорелка устраивается из тонкой стеклянной трубки согнутой под прямым углом. Один ее конец вставляется в резиновую трубку, надетую на газовый кран и лежа прикрепляется к небольшой подставочке. Другой конец торчит вверх и его отверстие делается очень узким. Через это отверстие выходит "микропламя", которое регулируется зажимом. Затем разогрев стеклянную трубку над простой газовой горелкой получают, нить толщиной 0,3—0,5 миллиметра. Эту нить размягчают над микрогорелкой, осторожно разрывают и получается чрезвычайно острая микроигла. Ее острие еще раз разогревают на микрогорелке и загибают под прямым углом, или крючком, смотря по надобности. Если обломить кончик микроиглы, она превращается в микроканюлю. Соединив ее 2-миллиметровой медной трубкой (40) и еще некоторыми добавочными приспособлениями со стеклянным шприцем (41) получаем микропипетку. Шприц прикреплен к постаменту микроманипулятора, а гибкость медной трубки дает полную свободу при установке микроканюли. Можно сверх того устроить так, что давление на поршень шприца будет передаваться отдельным микрометрическим винтом.
Перспективы, которые открывает микроманипулятор, чрезвычайно широки. Так, например, Чемберс, говорит: "Движения, выполняемые инструментом очень хорошо контролируются и можно легко выполнять такие деликатные операции, как укалывание кровяных телец млекопитающих, сдирание сарколеммы с мышечного волокна, извлечение тяжей хроматина и ядра и даже перерезка хромозом в зародышевых клетках насекомых". Дальше Чемберс указывает, что при помощи микропипетки можно инъецировать отдельные клетки и высасывать из них их содержимое. Можно изолировать отдельные бактерии, как это делал еще Барбер со своим менее совершенным аппаратом. Как уже сообщалось на страницах "Природы", американский зоолог Рис с успехом применял метод микрооперации для перерезки нервных волокон в теле живой инфузории. Таким образом благодаря микроманипулятору биолог получает возможность почти так же свободно манипулировать с клеткой под микроскопом, как раньше он это делал с каким нибудь кроликом на операционном столе. Как нередко бывало в истории науки — действительность и на этот раз превзошла всякие ожидания.
Б. Шванвич.
