Để chuẩn bị mô sinh học cho việc quan sát dưới kính hiển vi, mô thường được cắt thành lát mỏng với góc dao cắt chính xác. Hầu hết các mô sinh học đều quá mềm để cắt; dao cắt cần ấn vào và nén nó lại, ngay cả khi lưỡi cắt rất sắc. Do đó, mô phải được đông lạnh và cắt thành từng phần trong máy cắt lạnh, vùi vào vật liệu cứng như parafin hoặc nhựa, hoặc cắt khi vẫn còn mềm bằng. Có nhiều sự hiểu lầm, kinh nghiệm và thông tin sai được truyền đạt giữa các nhà vi phẫu thuật về góc dao, nhưng thực tế, nó có thể được suy luận một cách hợp lý.

Sản xuất dao cắt lý tưởng

Dao cắt lý tưởng để cắt vật liệu trong bất kỳ máy cắt lát tiêu bản nào, bất kể độ cứng của mẫu vật, sẽ là một mặt phẳng vô cùng mỏng. Điều này sẽ được định hướng song song với mặt phẳng của chuyển động cắt. Tuy nhiên, rất khó có được những mặt phẳng vô cùng mỏng và trên thực tế, chúng chỉ được tìm thấy trong sách hình học.

Trong thực tế, việc sản xuất dao đòi hỏi phải cân nhắc và thỏa hiệp giữa nhiều yếu tố khác nhau. Một dao lý tưởng về mặt lý thuyết có thể không khả thi hoặc quá đắt đỏ để sản xuất. Do đó, nhà sản xuất dao cắt phải tìm ra sự cân bằng tốt nhất giữa các yếu tố vật lý, vật liệu, khả năng sản xuất, và chi phí để tạo ra một sản phẩm vừa hiệu quả, vừa kinh tế, và có thể đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.

Về lý thuyết, toàn bộ dao cắt có thể là một hình nêm nhẵn, có độ dốc dần về phía đầu. Tuy nhiên, việc mài dao khi đó sẽ yêu cầu loại bỏ một lớp khỏi ít nhất toàn bộ một mặt của dao. Trong thực tế, luôn có một góc xiên cuối cùng ở góc dốc hơn khoảng một milimet tính từ mép cắt. Góc xiên cuối cùng có thể đối xứng hai bên hoặc không. Phần vát cuối cùng giúp mài và mài lại, chỉ cần loại bỏ (các) bề mặt vát để làm sắc nét.

Trong máy cắt lát tiêu bản, đường tâm xuyên qua mặt cắt ngang của dao, như trong Hình 1a, luôn được đặt ở một góc với hướng chuyển động chính, không song song với hướng chuyển động như đối với dao cắt vô cùng mỏng. Điều này là cần thiết vì góc xiên. Góc này là bắt buộc vì dao có hình nêm theo mặt cắt ngang (ít nhất là cạnh vát của nó).

Góc dao quá nông

Giả sử con dao được giữ sao cho mặt phẳng chuyển động (của dao cắt hoặc mẫu vật) song song với đường tâm xuyên qua nêm, sẽ phù hợp với một con dao lý tưởng (Hình 1b). Sau đó, mặt vát trên mặt mẫu của dao sẽ được ép mạnh vào mẫu, với chuyển động cắt nhiều hơn và tạo áp suất nén và chuyển tiếp lên mẫu. Điều này không bao giờ là tốt và có một số hậu quả có thể xảy ra tùy thuộc vào đặc tính của mô, đặc tính của dao và mức độ bám dính của mẫu vào giá đỡ mẫu:

• Nếu mô mềm, phần này sẽ bị cắt, nhưng mặt khối nơi phần tiếp theo sẽ bị nén xuống và về phía trước, bị mài mòn và hư hỏng. Kết quả phổ biến nhất là các phần dày và mỏng xen kẽ nhau (điều này cũng có thể xảy ra nếu dao hoặc giá đỡ mẫu không được cố định chặt và có thể di chuyển dưới áp lực).
• Nếu mô cứng hoặc sử dụng lưỡi dao rung, kết quả của áp lực có thể không phải là nén mô mà làm cong dao lên trên. Nếu dao cắt có thể uốn cong, nó có thể “trượt” ra khỏi mô ở đâu đó bên trong phần dự định, tách các mảnh từng phần hoặc tạo thành một đường lượn sóng trên bề mặt khối, được gọi là “Venetian blinds”. Một số mức độ sóng có thể xảy ra ngay cả với góc dao chính xác, do lực nén của mẫu ở phía trước dao.
• Lực đẩy quá mạnh về phía trước lên khối mẫu có thể khiến mẫu bị gãy khỏi giá đỡ mẫu.

Do đó, con dao luôn cần một góc đủ cao để ngăn phần đuôi của mặt vát dưới tác dụng lực lên khối mẫu vật.

Góc dao quá dốc

Thay vào đó, giả sử rằng con dao được nâng lên một góc dốc giữa đường tâm qua mặt cắt dao và trục chuyển động, sao cho mặt dưới của nêm không còn bị đẩy xuống và tiến về phía trước trên khối (Hình 1c). Tuy nhiên, mặt trên của nêm luôn đẩy mẫu chưa cắt lên phía trên lưỡi cắt. Việc này làm uốn phần rất mạnh lên trên đường cắt khi nó được tách ra khỏi khối mẫu. Giống như bất kỳ vật thể nào có độ dày bất kỳ bị uốn cong, bề mặt dưới của phần uốn cong sẽ bị kéo căng và sẽ xảy ra một số sự phân tách. Bề mặt trên sẽ được nén. Nếu mẫu bị biến dạng không đàn hồi trở lại, mô sẽ cuộn lại thành cuộn chặt. Ngay cả khi nó đàn hồi trở lại và không thể lăn được thì mặt cắt vẫn sẽ bị thay đổi. Việc uốn cong phần nhiều hơn không bao giờ là tốt khi nó phải uốn cong do cần phải đẩy nêm vào. Lại có một số hậu quả có thể xảy ra, tùy thuộc vào đặc tính của mẫu và dao:

• Nếu dao mềm và mẫu vật cứng, dao có thể cong xuống và cắm sâu vào khối mẫu vật.
• Nếu mẫu vật cứng, nó có thể bị vỡ, các đường chạy song song với lưỡi dao, nơi phần cứng bị uốn cong và gãy.
• Nếu mẫu được liên kết yếu, mặt cắt có thể trông giống vết xước hơn là mặt cắt nhẵn.
• Phần mềm có thể cuộn lại thành cuộn chặt, có hình dạng như ở đường cắt.

Góc dao chính xác là gì?