Hämatoxylin

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Strukturformel
Strukturformel von Hämatoxylin
Allgemeines
Name Hämatoxylin
Andere Namen
  • C.I. 75290
  • Natural Black 1
  • Hämalaun
Summenformel C16H14O6·xH2O
CAS-Nummer 517-28-2
PubChem 442514
Kurzbeschreibung

lichtempfindlicher gelbrauner Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 302,29 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[1]

Schmelzpunkt

~ 200 °C (Zersetzung)[1]

Löslichkeit

gering löslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335
P: 261​‐​305+351+338​‐​302+352​‐​321​‐​405​‐​501Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [2][1]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 36/37/38
S: 26​‐​37
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Hämatoxylin ist eine natürlich als Inhaltsstoff von Blauholz (Haematoxylon campechianum) und verwandter Arten vorkommende chemische Verbindung aus den Gruppen der Indenochromene und der Polyphenole. Sie wird insbesondere in der Histologie zum Färben von Zell- und Gewebestrukturen, wie z. B. Zellkernen, Mitochondrien, Myelin, Elastin und Kollagenfasern eingesetzt. Darüber hinaus fand Hämatoxylin in der Färberei und in der Tintenproduktion Anwendung.

Gewinnung[Bearbeiten]

Hämatoxylin wird durch Extraktion aus dem Kernholz vom Haematoxylon-Arten gewonnen. Dazu wird primär ein wässriger Extrakt hergestellt, der nach einer Extraktion mit Ether eingeengt wird. Alternativ kann Hämatoxylin auch aus dem wässrigen Extrakt durch Fällung mit Harnstoff gewonnen werden. Eine synthetische Herstellung von Hämatoxylin ist ebenso beschrieben.

Chemie[Bearbeiten]

Hämatein, ein aus Hämatoxylin durch Oxidation gebildeter Farbstoff

In seiner reinen Form ist Hämatoxylin farblos bis beige. Durch Oxidation mittels Luftsauerstoff (langsam) oder einem geeigneten Oxidationsmittel (z. B. Natriumiodat, Kaliumpermanganat, Wasserstoffperoxid oder Iod) entsteht in wässriger oder alkoholischer Lösung aus Hämatoxylin das ockerbraun gefärbte Hämatein. Diesen Vorgang nennt man auch (natürliche bzw. künstliche) „Reifung“. Hämatein ist ein leicht saurer Farbstoff. Die gewünschte färbende Wirkung wird erst durch den Zusatz mehrwertiger Metall-Kationen als Beize erreicht. In Gegenwart mehrwertiger Kationen, wie z. B. Eisen (Fe3+) und Aluminium (Al3+) bilden sich Farbstoffkomplexe durch Chelatbildung in der Stöchiometrie 1:1. Komplexe aus Hämatein und Alaunen werden dabei als Hämalaune bezeichnet. Hämalaune zeigen die typische dunkelblau-violette Farbe und werden auch als Hämatoxylinlack (eigentlich Hämateinlack) bezeichnet.

Für die Herstellung von hämatoxylinhaltigen Farblösungen gibt es über 100 verschiedene Rezepte. Weit verbreitet ist die Verwendung von Hämatoxylin nach Mayer, Harris, Gill (Hämalaune) und Weigert (Eisenhämatoxylin). Diese Farblösungen enthalten den basischen Farblack in saurem Milieu (pH 3–4). Die Anbindung des Farblacks an das Substrat erfolgt wiederum durch Chelatbildung an mehrwertige Kationen mit anionischen Strukturen (z. B. Phosphatgruppen der Nukleinsäuren des Zellkerns). Diese Kombination aus kovalenter und koordinativer Bindung ist stabil genug, um nachfolgende Spülschritte in Wasser und Alkohol zu überstehen. Bei dem niedrigen pH-Wert der Färbelösung erscheinen die gefärbten Strukturen rötlich-braun, erst durch Anheben des pH-Wertes durch Spülen in Leitungswasser (pH 6,8–7,0) entsteht die typische blau-violette Färbung.

Durch Variation des pH-Wertes kann eine Selektivität für verschiedene Strukturen erreicht werden. Während bei einem pH-Wert von > 4,5 zahlreiche Zellstrukturen gefärbt werden, dominiert bei einem pH-Wert von 2–3 die Anfärbung von Zellkernen. Brasilin fehlt im Vergleich zu dem Farbstoff Hämatoxylin eine Hydroxygruppe.

Histologie[Bearbeiten]

Hämatoxylin-Eosin-Färbung von Krebszellen

In der Histologie wird Hämatoxylin zum Färben von Zell- und Gewebestrukturen, wie z. B. Zellkernen, Mitochondrien, Myelin, Elastin und Kollagenfasern eingesetzt.[3] Zahlreiche Varianten der Hämatoxylinfarblösungen wurden entwickelt, die sich insbesondere in der Hämatoxylinkonzentration, der Wahl des Oxidationsmittels sowie der Wahl des Kations (Beize) und somit im Färbeverhalten unterscheiden. Beispiele hierfür sind die Farblösungen nach Harris, Ehrlich, Mayer, Weigert, Heidenhain und Verhoeff.

In Kombination mit der Hämatoxylin-Färbung (Zellkernfärbung) wird in der Regel eine Gegenfärbung mit einem kontrastreichen Zytoplasmafarbstoff durchgeführt. Klassisch wird eine Gegenfärbung mit Eosin durchgeführt (Hämatoxylin-Eosin-Färbung), bei der kationische/eosinophile Strukturen (z. B. Proteine) angefärbt werden. Hierbei werden Zellkerne üblicherweise dunkelblau eingefärbt, während die anderen Zellbestandteile hellrosa bis pink erscheinen. Für die HE-Färbung werden Hämalaune eingesetzt. Bei Bindegewebsfärbungen (z. B. Van-Gieson-Färbung, Masson-Trichrom-Färbung) findet man üblicherweise die Eisenhämatoxylinlösung nach Weigert in Kombination mit anderen sauren Farbstoffen (z. B. Pikrofuchsin, Anilinblau, Orange G, Säurefuchsin, u.v.m.). Bei der Immunohistochemie wird eine Kernfärbung mit Hämalaun als Gegenfärbung angeschlossen. Das Färbeergebnis zeigt hier positive Reaktionen in rötlich-braun (DAB) mit zart-blauen Kernen.

Geschichte[Bearbeiten]

Die bereits zuvor in Amerika genutzten Blauholzextrakte wurden erstmals durch den spanischen Konquistador Hernán Cortés im Jahre 1520 nach Europa gebracht. Seine erste schriftliche Erwähnung als Farbstoff ging auf Robert Hooke im Jahr 1665 zurück. Quekett (1848) und Waldeyer (1863) führten diesen Farbstoff in die Histochemie ein. Die Resultate waren jedoch nicht befriedigend, da beide diesen Farbstoff direkt einsetzten. Die heute noch verwendete kombinierte Anwendung von Hämatoxylin und einem Metallsalz geht auf Böhmer (1865) zurück.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Datenblatt Hematoxylin hydrate, 96% (dry wt.), water ca 6% bei AlfaAesar, abgerufen am 19. Juni 2013 (JavaScript erforderlich).
  2. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  3. Godwin Avwioro (2011): Histochemical Uses Of Haematoxylin - A Review. In: International Journal of Research and Reviews in Applied Sciences. Bd. 1, S. 24-34. PDF

Weblinks[Bearbeiten]