消除激光显微切割中的静电干扰

激光显微切割（LMD）利用聚焦紫外激光从组织切片中分离出特定的感兴趣区域或细胞群。在基于重力的Leica LMD7 等系统中，切出碎片会落入下方的收集孔中。精确的分子分析取决于样本能否到达预定区域。

静电荷会在载玻片、薄膜、收集装置和腔壁上积累。这会导致两种不同的问题。首先，碎片会粘附在载玻片或框架上，永远无法到达采集孔，从而导致样本丢失。其次，碎片会横向飞入相邻的孔，导致交叉污染和错误发现。我们测量到的碎片偏离目标的距离达 6.6 毫米，足以到达 384 孔板中的相邻孔。交叉污染尤其危险：与丢失样本不同，受污染的孔会在毫无征兆的情况下产生错误的结果。

在没有干预的情况下，16% 的切割有静电问题（在我们的验证中，每 100 次切割中有 16 次出现静电问题）：一些样品丢失，另一些样品移到了错误的孔中。
目前的解决方案的问题。手动防静电喷枪可提供瞬间缓解。湿度控制与要求干燥条件的实验环境相冲突，导致精确性下降。研究人员必须在降低效率和对每次切割进行镜下检查之间做出选择。

我们在 LMD 环境舱内安装了一个集成的接地的条形离子发生器。关键的设计：在腔室关闭的情况下运行。离子在整个封闭空间内平衡，中和所有表面（包括塑料腔壁）上的电荷。结果：在 450 多次切割中只发生了一次静电事件（0.2%），有效消除了粘附造成的样品损失和横向位移造成的交叉污染。

将离子发生器安装在环境室上，与水平面成 45°，距离样品台 100-200 毫米。使用电缆扎带或非导电紧固件。确保离子发生器和样品台之间有清晰的距离，以保证有效的离子输送。
在此距离范围内，将频率设置为 22-68 Hz。切割前，在腔室关闭的情况下进行 30-60 分钟的预平衡。在此期间，离子会充满封闭的空间，并中和所有表面。无需压缩空气。

表1：集成和未集成离子发生器的性能比较

离子发生器消除了不稳定的碎片情况。样品从膜上干净地释放出来，直接落入目标孔中（图 1）。这起事件发生在测试初期，随后对平衡时间进行了改进，防止了事件的再次发生。重要的是，这种改进在测试的所有三种尺寸（112 × 112 微米、56 × 56 微米和 28 × 28 微米）中都是一致的，这表明离子发生器是有效的，与片段尺寸无关（图 1A、B）。

由于激光切割不彻底、薄膜粘连或孔洞效应，采集成功率（85-95%）仍低于 100%。这些损耗与静电电荷无关。离子发生器可消除静电损失--既包括粘在带电表面上的样品，也包括偏移到错误孔中的样品。

A) H&E 染色的肝脏切片 1 在 LMD 中切割，未使用离子棒。切割了三种不同尺寸：112 × 112 微米、56 × 56 微米或 28 × 28 微米。插图突出显示了玻片上静电位移的方块。比例尺：2毫米插图 1 比例尺：1 毫米；插图 2 比例尺：200 µm。

B) H&E 染色的肝脏切片 2 在 LMD 使用离子发生器时切割。切割 304 块尺寸为 112 × 112 微米 。如图显示没有静电位移。比例尺：2毫米插图 1 比例尺：250 微米；插图 2 比例尺：200 µm。

C) 和 D) 不同电离条件下静电位移的数量。

条形离子发生器采用集成接地技术、闭环离子电流控制和脉冲交流电发生技术，在封闭的环境室中运行，可将静电事件从 16% 降低到 0.2%。这样就消除了两种失效模式：样品不再粘附在带电表面，样品也不再飞入相邻的孔中。

这种方法只需对设备进行最小程度的改动，并在初始平衡后集成到标准工作流程中。因此，即使是最小的组织样本，条形电离器也能进行可靠的采集，确保每个孔中只含有预期的材料。

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