隋鸿锦生物塑化技术的兴起与发展

生物塑化技术（plastination technique）是一项革命性的生物材料保存新技术。它解决了困扰解剖学界数百年的难题，使人体标本的保存离开甲醛溶液（福尔马林）能够长期保存。自发明以来，这一技术又衍生出许多应用方法，逐渐显示出其在生物形态学教学与科学研究、科学普及等工作中的先进性和优越性，以及深远的社会效益和经济效益。以医学院校人体解剖学教学为例，由于减少了操作者与福尔马林的接触，因此这项技术的运用将彻底改变解剖学实验课的教学环境，解除数百年来解剖学教学人员及学生暴露于有害化学固定剂的危害。同时，在尸体来源日渐减少的趋势下，这项技术可以大量减少尸体标本的消耗。更重要的是，这项技术极大地减少了有害化学固定剂向空气及土壤中排放的有害物质，社会效益显著。

生物塑化技术的发明与兴起

生物塑化技术是1978 年由德国的巩特尔·冯·哈根斯（Gunther von Hagens，1945— ）博士发明的，并成功申请了德国、英国、美国、澳大利亚及南非等国的专利。

1993 年，巩特尔·冯·哈根斯在德国海德堡成立了生物塑化研究所（Institute for Plastination，IFP），以进一步发展生物塑化技术。

1995 年，巩特尔·冯·哈根斯受邀首次在日本东京国立科学博物馆举办人体塑化标本展览。他制作的人体塑化标本造型各异，内容丰富，引起世界瞩目，展览非常成功。凭借这次展览的成功举办，巩特尔·冯·哈根斯又在德国曼海姆（Mannheim）博物馆举办了“人体世界”（Body World）展览，此后分别在美国的洛杉矶和休斯敦、英国、比利时等地举办了“人体世界2”、“人体世界3”及“人体世界4”展览。

“人体世界”系列展览的成功举办使生物塑化技术的影响不断扩大，迅速在世界各地得到推广，但也引起了众多争论。争论的焦点在于“人体世界”系列展览是否已超出人体解剖学范畴而属于人体艺术，以及众多伦理宗教方面的质疑。因此，巩特尔·冯·哈根斯的生物塑化研究所一直未得到德国官方学术界的认可。同时，捷克、英国、美国的部分州通过了限制其展览人体标本（包括塑化标本）及商业交易的法律。

生物塑化技术发明人巩特尔·冯·哈根斯的签名照片

尽管如此，生物塑化技术本身的先进性在专业领域是被认可的，也逐渐得到社会各界的理解和支持。

1982 年，在美国得克萨斯州召开了首届国际生物塑化年会，当时的会议名称为Preservation of Biological Materials by Plastination。

1986 年，在美国召开第三届国际生物塑化年会时，成立了国际生物塑化学会（International Society for Plastination，ISP），宗旨是促进生物塑化技术及生物材料保存技术的研究、应用、推广、普及及发展，首任国际生物塑化学会主席是美国得克萨斯州的Harmon Bickley 博士，现任主席是西班牙穆尔西亚大学兽医学院的 Rafael Latorre 教授。此次年会上还决定编辑出版学会的专业学术期刊《国际生物塑化学会杂志》（Journal of the International Society for Plastination）（图 1-2），首任主编为美国田纳西大学诺克斯维尔分校比较兽医系的RobertHengry 博士。该期刊于2010 年更名为《生物塑化杂志》（ Journal ofPlastination），现任主编是英国伦敦大学圣乔治学院的Philip Adds。

《国际生物塑化学会杂志》第一期封面

为了更好地推广生物塑化技术，国际生物塑化学会于2005 年、2010 年分别同欧洲临床解剖学会（European Association of Clinical Anatomy，EACA）及美国临床解剖学会（American Association of Clinical Anatomy，AACA）举办了联合学术年会。在国际生物塑化学会的推动和帮助下，全世界已有40 多个国家，400 多家大学、医院等科研单位建立了自己的生物塑化实验室，并对生物塑化技术不断进行改进，开发新的应用方向和技术手段。

生物塑化技术的改进与发展

生物塑化技术包括硅橡胶（silicone rubber，S）技术、聚酯树脂（polyesterresin，P）技术及环氧树脂（epoxy resin，E）技术三大类技术。其中后两种技术主要用于制作断层塑化标本。

硅橡胶技术

硅橡胶技术（常用方法的代号为S10）主要用于大体积标本的制作，也可用于断层塑化标本的制作。根据技术需要可以选用不同的硅橡胶，在室温或低温下塑化。目前生物塑化技术界较普遍使用小分子量硅橡胶进行新鲜标本低温塑化，产品质量较佳。

采用硅橡胶技术可以制备各种造型的标本，同时也可以采用新颖的方式显示解剖结构，因此被广泛应用于解剖学等形态学科的教学中。同时，由于硅橡胶技术制备的塑化标本的动作造型栩栩如生，使得观众接近标本时不会产生恐惧感，因而也被广泛地应用到科普展览、生命科学馆和博物馆的建设中。

硅橡胶技术制作的脑及脊髓塑化标本背面

采用硅橡胶技术保存的标本，不仅可以显示标本的外形，而且可以保存和展示生物的内部结构。通过内部结构的展示，可以很好地说明生物的内部结构与生存环境之间以及内部结构与生活习性之间密不可分的关系，从而不仅可以展示生物多样性，而且可以创新性地展示生物多样性产生的原因—生存和种系繁衍的需要。这项技术的发展和广泛应用极大地丰富了生物学教学和自然博物馆、科技馆的展陈内容，更使我国的博物馆在展陈内容上具备了在国际博物馆业实现“弯道超车”的可能性。

断层塑化技术

聚酯树脂技术和环氧树脂技术（E12 技术）主要用于断层塑化标本的制作，不仅可以用于教学，而且在科研领域的重要应用价值也在逐渐展现。

聚酯树脂技术的国际代号通常为P，后面不同的数字代表不同的聚酯树脂。目前国外常用的聚酯树脂为P35 和P40，前者是最早使用的聚酯共聚体，后者始于10 年后。与P35 断层塑化标本制作技术（简称P35 技术）相比，P40 断层塑化标本制作技术（简称P40 技术）的优点是塑化过程更简单，脑切片标本的灰白质分辨力更佳，缺点是采用P40 技术制备的标本灰质部常出现黄色点，而且标本不透明，只能用于教学而不能用于科研。

大连医科大学的隋鸿锦教授于 2003 年研制开发出独特的 P45 断层塑化标本制作技术（简称P45 技术），并获得国家发明专利。P45 技术改变了聚酯共聚体技术常用的紫外线固化方法，改用水浴箱进行固化，同时将国际上常用的平板包埋箱改为上端开口的垂直包埋箱。垂直包埋箱只需在三个方向上进行密封，而不是国际上常用的四面彻底密封。这几个方面的改变使得聚酯共聚体技术的设备大大简化，操作过程更加简单，标本的质量也易于控制，同时试剂的消耗量大大减少，标本的制作周期显著缩短。

膝关节P45 断层塑化切片（矢状切）

P45 技术制备的标本可以大范围地在透明状态下对标本的细微结构进行观察，使其成为填补大体结构与组织学研究之间空白的方法学突破，在临床解剖学研究领域有极高的应用价值。

环氧树脂技术（最常用方法的代号为 E12）可用于全身各部位切片。塑化切片具有薄、透明及组织回缩小等特点。使用不同的环氧树脂材料，标本可以先切片后塑化或先塑化后切片，其中后者切片厚度可达100μm 左右。国外开展断层解剖研究多采用这项技术。

环氧树脂技术（足底E12 切片）

生物塑化技术在教学中的应用

许多国际知名医学院校已经基本用生物塑化标本替代传统湿性标本，用于本科、研究生及职业培训教学当中。例如，西班牙欧洲微创外科培训中心自2005 年以来就一直利用生物塑化标本进行微创外科医师的培训。国外的很多所大学已将生物塑化标本系统、全面地应用于本科及研究生教学的各个环节。由于通过生物塑化标本可以同时看到大体和各种断层的解剖学标本，医学生的学习效率大大提高。并且，生物塑化标本可以长期保存和重复利用，避免了尸体标本的浪费，并逐渐增加了标本数量。

基于生物塑化标本便于展示的特性，目前国际上采用塑化标本建设大学博物馆已经逐渐形成潮流。大学博物馆的建设不仅可以有效地激发学生的学习兴趣、改善学生的学习环境、使学生可以在较优美的环境中学习，而且有利于临床医生的继续教育。同时，大学博物馆可以向社会开放，不仅提升了大学的社会影响力，而且提升了对新生的吸引力。

生物塑化技术在科学研究中的应用

断层塑化技术制备的标本具有透光性，因此对于软组织研究（如肌腱、筋膜等的层次、走行的显示）具有传统方法无可比拟的优越性。对骨小梁等骨组织结构的显示也具有非常好的优越性。同时，断层塑化标本可以在广泛的范围内对精细解剖结构进行研究，填补了显微解剖与大体解剖之间研究方法的空白。

近年来，人们利用生物塑化技术竟然在人体内发现了若干以前没有文献记载的新结构。例如，大连医科大学的隋鸿锦团队采用P45 技术对人体枕下肌群进行研究，发现了一个未见文献报道的韧带，并将其初步命名为“待命名韧带”（to be named ligament，TBNL）。该韧带分为弓型和放射型两种类型，均起源于项韧带，穿过寰枢间隙，最终终止于硬脊膜，参与构成肌硬膜桥这一新近发现的结构。这一新的解剖结构的发现，充分体现了P45 技术的优越性。TBNL 在显微镜下只能看到局部的一束纤维，研究者很难认识到这是一个独立的结构。在大体解剖过程中，TBNL 又与周围组织混杂在一起，常常由于受损而被忽视。而采用P45 技术，可以于透明状态下在大范围内进行观察研究，因此可以发现TBNL 属于独立的韧带结构，进而在大体解剖中得以验证。

生物塑化技术在科学研究中逐渐显现的巨大价值也已被国外的解剖学家和临床医生所认可。迄今，国内外已有数百篇使用这项技术或结合其他研究技术作为研究工具发表的高水平研究论文。

本文摘编自《生物塑化技术》（隋鸿锦等编著），标题和内容有调整。科学创造未来，人文温暖世界。在科技引领发展的时代，与您共同关注科技史、科技哲学、科技前沿与科学传播，关注人类社会的可持续发展。科学人文在线，创造有价值的阅读！欢迎关注、点赞、留言、转发、参与赠书活动，联系邮箱：kxrw@mail.sciencep.com。

今日好书推荐

本书是国内首部系统讲述生物塑化技术的专著，国家学术著作出版基金图书。全书系统地介绍生物塑化技术在国内外的发展历史，以及开展生物塑化技术所涉及的相关化学和设备知识。并且，作者结合自己多年从事生物塑化技术工作的实际经验和科研新成果讲述生物塑化技术各种相关操作的细节与注意事项。书中的很多技术细节均是首次披露，对于开展生物塑化技术相关工作具有重要指导意义。

本书适合人体及动物解剖学、病理学工作者，标本制作工作者及爱好者阅读。