プレパラート

プレパラートとは

プレパラート（ドイツ語: Präparat）は、顕微鏡を用いて試料を観察する際に、その対象を適切に検鏡できる状態に整えたものを指します。通常、この用語は光学顕微鏡での観察に用いられる標本のことを意味します。

歴史と発展

顕微鏡が誕生した初期の段階では、プレパラートは非常に単純なものでした。針の先に試料を取り付けたり、薄い試料をガラス板の上に置いたりする程度でした。しかし、顕微鏡が科学、特に医学や生物学において不可欠なツールとなるにつれて、様々な性質を持つ試料を効率的かつ詳細に観察するための多様なプレパラート作成技術が開発され、発展してきました。

基本的な構造と保存

最も一般的なプレパラートは、試料をスライドグラス（載ガラス）上に載せたり固定したりし、そこに何らかのマウント液や封入剤を加え、さらにカバーグラス（覆ガラス）で覆って封じ込めた形をしています。生物試料の場合、多くは生きていた時の構造を維持するために固定処理を施し、適切な厚さ（通常数マイクロメートルから数十マイクロメートル）の切片にしてスライドグラスに貼り付け、観察目的に応じた染色を行った後に封入します。

プレパラートは保存期間によっていくつかの種類に分けられます。

一時プレパラート: 検鏡後、長期的な保存を目的としないものです。マウント液としては水や緩衝液が使われることが多いですが、蒸発しやすいため扱いに注意が必要です。
半永久プレパラート: 比較的長期間（数年程度）の保存が可能なものです。蒸発しにくいマウント液を使用し、カバーグラスの縁をマニキュアなどで密封する封縁処理を施すことで実現します。
永久プレパラート: 固形化する性質を持つ封入剤を用いて作成されるもので、理論的には半永久的またはそれ以上の保存が期待されます。古くは天然樹脂のカナダバルサムが使われていましたが、現在では合成樹脂製の専用封入剤が主流となっています。

作成方法

プレパラートの作成方法は、試料の種類や観察目的によって多岐にわたります。大きく分けて、薄切を行う場合と行わない場合があります。

薄切を行わない場合

細胞懸濁液（血液など）や微生物のような液体状または微細な試料は、適切な濃度に調整してスライドグラスに薄く塗布し、必要に応じてギムザ染色などの染色処理を施してプレパラートとします。オオカナダモの葉やタマネギの薄皮のように薄い膜状の組織は、柄付き針などを使ってスライドグラス上に丁寧に広げて観察します。

厚みがあり、そのままでは顕微鏡で全体像を観察しにくい試料に対しては、何らかの方法で観察に適した薄さに加工する必要があります。最も手軽な方法の一つに押し潰し法（挫滅法）があります。これは、試料をスライドグラス上で軽く押し潰して薄く広げる方法です。細かい粒子や繊維からなる試料に適しており、構成単位を平面に並べることで観察しやすくなります。教材としてよく用いられるタマネギの根端分裂組織の観察では、細胞間の結合を緩めるために希塩酸で処理した後、この方法が利用されます。

薄切を行う場合

押し潰し法では不十分な、より厚みのある固形試料からは、切片（せっぺん）を作成するために薄く切り出す作業が必要になります。

徒手切片: カミソリなどを用いて手作業で薄切する方法です。試料にある程度の大きさと硬さがあり、それほど極端に薄い切片が必要ない場合に用いられます。試料が小さくて手で保持しにくい場合は、ニワトコの髄（ピス）などの支持材に挟んで一緒に切ることもあります。ピスを固定し、少しずつ送り出しながら薄切を行うための器具はハンドミクロトームと呼ばれます。また、ペルチェ素子や液化炭酸ガスを使って試料を凍結させて切る凍結ミクロトームという装置も、比較的簡便かつ迅速な薄切手段として利用されます。これらの方法は処理による人工物（アーチファクト）が発生しにくい利点があります。

* ミクロトームによる薄切: より薄く、精密な切片を得たい場合や、徒手切片に適さない試料に対しては、専用のミクロトームという装置を用いて薄切します。通常は、試料を固定し、パラフィンや合成樹脂などの支持材（包埋剤）で固めてからミクロトームにセットします。ミクロトームには、ナイフが固定されて試料が動く回転式ミクロトーム（パラフィン包埋切片作成の標準）、試料が固定されてナイフが動く滑走式ミクロトーム（大型試料向け）、ナイフや試料を低温に保って切るクライオトーム（組織化学向け）、電子顕微鏡観察用の極めて薄い切片を作成するウルトラミクロトームなど、様々な種類があります。

生物試料の包埋には古くからパラフィンが用いられていますが、完全に脱水する必要があるなど工程がやや複雑です。パラフィン包埋試料を回転式ミクロトームで切ると、連続した帯状の切片（パラフィンリボン）が得られ、これをスライドに貼り付けて連続切片標本とすることができます。これにより、試料の三次元構造をコンピュータで再構築することも可能になりました。ただし、パラフィン包埋は有機溶媒を使うため、脂溶性物質を観察する場合には適しません。その場合は、凍結法やゼラチン包埋、カーボワックス包埋などが用いられます。また、大型で柔らかい試料にはセロイジン包埋が滑走式ミクロトームと組み合わせてよく使われました。近年では、LRホワイトのような合成樹脂系の包埋剤が光学顕微鏡用としても広く使われるようになっています。

岩石の薄切片は特殊な例で、精密切断機で粗くスライスした後、研磨剤（アランダム、カーボランダムなど）を用いて専用の研磨機や手作業で、観察に適した薄さになるまで研磨して作成されます。

やや特殊な方法として、厚みのある試料をそのまま観察したい場合には、中央に凹みのあるホロースライド（ホールスライド）を用いることがあります。また、スライドグラス上に寒天の薄層を作り、その上で微生物を培養して直接観察するスライドカルチャーという技法も存在します。

染色と封入

薄切して得られた切片は、完全に洗浄・脱脂したスライドグラスに卵白アルブミンやポリリジンなどの接着剤を用いて貼り付けます。その後、通常は観察対象や目的に応じて様々な染色を行います。染色の方法は非常に多様で、適切な方法を選択することが重要です。

必要な処理を終えた試料は、適切な封入剤を用いてカバーグラスの下に封じ込めます。カバーグラスは対物レンズと試料の間にあるため、その厚さ（通常0.17mm）や光学的な性質が観察に影響を与えます。試料そのものの屈折率と封入剤の屈折率の差を利用して観察する微分干渉顕微鏡などでは、封入剤の屈折率の選択が重要になる場合があります。例えば、珪藻の殻を観察する際には、高屈折率のプルーラックスなどが用いられます。

封入剤としては、生きた細胞や微生物を観察する場合は水や等張液、緩衝液が使われることもありますが、これらは蒸発しやすいため、グリセリン、乳酸、ラクトフェノールなどが一時プレパラートによく用いられます。蛍光顕微鏡で観察する場合、封入剤自体が蛍光を発するとノイズになるため、専用の無蛍光封入剤が必須です。永久プレパラート用の封入剤には、カナダバルサムの他に、水溶性のアパチーのゴムシロップやグリセリンゼラチン、ガム・クロラール系封入剤などもありますが、これらは処方によっては染色の退色が早く、厳密には永久保存とは言えない場合もあります。

スンプ法

鈴木純一氏が考案した特殊なプレパラート作成法で、鈴木式万能顕微印画法、英訳の名称からスンプ法とも呼ばれます。主に植物の葉のように、表皮を剥がすのが難しい試料の表面構造を観察するのに適しています。プラスチック板（セルロイドなど）に酢酸アミルなどの溶剤を少量たらし、表面が柔らかくなったところに観察したい面を押し付けます。溶剤が蒸発してプラスチックが固まった後、ゆっくり剥がすことで、表面の微細構造のレプリカ（型）が得られ、これをスライドグラスに載せて観察します。この方法に必要なプラスチックと溶剤をセットにしたものが市販されており、スンプセットと呼ばれます。

より手軽な方法として、セロハンテープの粘着面を観察対象物に貼り付け、それを剥がしてスライドグラスに貼り付けて観察する方法も、簡易的なスンプ法と呼ばれることがあります。

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