Avance en tecnología del microscopio

Yessica AguirreClaudia GarcíaJoana GarcíaJuan Carlos PérezÉrika SánchezBlanca Rodríguez

Concepto El microscopio es un

instrumento que, por medio de lentes, amplifica imágenes y permite observar objetos y organismos no visibles a simple vista.

En la actualidad el microscopio es un instrumento de uso cotidiano en los laboratorios de diagnóstico e investigación.

Historia A ciencia cierta no se tiene registro del primer microscopio de la historia, pero se le atribuye al óptico holandés Zacharías Janssen entre los años de 1590 y 1600. Así mismo, se dice que fue Galileo Galilei quien inventó el microscopio hacia el año de 1610.

Fue Giovanni Faber de Bamberg quién, en 1625 acuña la palabra “microscopio” por su similitud con “telescopio”.

Para el año de 1674, Anton van Leeuwenhoek perfeccionó el microscopio usando lentes pequeñas, inventa el microscopio simple.

La necesidad de obtener mayor poder de resolución para el estudio de la ultraestructura del material biológico condujo a la búsqueda de otros medios o fuentes luminosas de longitudes de onda menores que incrementaran esta capacidad.

La obtención de radiaciones con longitud de onda menor que la de la luz visible se consiguió tras los hallazgos de L. de Baglie (1924), quien demostró el comportamiento de los electrones, y los resultados de Brush (1926), que probó que los electrones emitidos por un filamento de tungsteno precalentado podían enfocarse por campos magnéticos.

Así, en 1932 aparece el microscopio electrónico gracias a Ruska y Knoll.

En 1981, Heinrich Rohrer y Gerd Binnig, dos científicos del laboratorio IBM de Zúrich, idearon el microscopio de efecto túnel, y abrieron las puertas a este tipo de manipulación. Debido a su invento, en 1986 fueron galardonados con el premio Nobel de Física.

Por último, en 1985 Binnig y Rohrer desarrollan el microscopio de fuerza atómica.

Tipos de microscopioA grandes rasgos, se tienen dos

principales tipos de microscopios: el microscopio fotónico y el microscopio electrónico, cada uno con subtipos especializados para diversas funciones y aplicaciones.

Microscopia fotónicaLos microscopios se

clasifican en simples, es decir, aquellos que están constituidos por una sola lente, y compuestos, o integrados por dos o más lentes.

Se conocen como fotónicos o de “luz” a los microscopios compuestos que usan como fuente luminosa luz blanca o ultravioleta.

Se conocen varios tipos de microscopios fotónicos según sea el tipo de luz e iluminación que utilicen; así están disponibles el de campo claro, campo oscuro, contraste de fases, fluorescencia, luz polarizada, estereoscópica e interferencias de Nomarski y Jamin Lebedeff.

El microscopio está formado por tres sistemas:1. Sistema mecánico:1. Sistema mecánico:

Base o pie Brazo o columna Platina (con perforación central y pinzas o carro) Tornillos macrométrico y micrométrico Engranajes y cremallera Portaobjetitos con mecanismo de revólver Tubo de microscopio Cabezal

2. Sistema óptico2. Sistema óptico Condensador Objetivos Prismas Ocular

3. Sistema de iluminación3. Sistema de iluminación Fuente luminosa Reóstato Filtros Diafragma

Microscopios fotónicosMicroscopio de campo

claroLa imagen muestra

estructuras iluminadas (células, microorganismos y otros) sobre un fondo también iluminado. Se utiliza sobre todo para la observación de muestras teñidas o contrastadas y ése es precisamente su uso más frecuente el laboratorios.

Microscopio de campo oscuroLa imagen proyecta

estructuras brillantes e iluminadas (células y diversos microorganismos) sobre un fondo oscuro (negro). Se emplea para analizar células sin teñir, probablemente vivas dado que no es necesario procesarlas.

Microscopio de contraste de fasesLa imagen de las estructuras se

observa en diferentes tonos de claro y oscuro, de acuerdo con las distintas densidades que posea la muestra; el fondo aparece poco iluminado y se logra una imagen contrastada. Es el microscopio más usado para observar células vivas; sin teñir permite observar procesos tales como la mitosis y otros de manera dinámica.

Microscopio de fluorescenciaLa imagen de las zonas o puntos que

quedan marcados con fluorescencia es de un color brillante. Por lo general, las estructuras aparecen poco iluminadas, lo cual permite que la marca fluorescente resalte y permita observarse con facilidad. Se emplea para detectar compuestos fluorescentes que se hallen el los tejidos. Su ejemplo más difundido es el de fines diagnósticos y de investigación.

Microscopio de luz polarizadaEl empleo de este tipo de luz permite

diferenciar en la muestra zonas isotropas, que se muestran en la imagen como zonas oscuras, de anisotropas y aparecen en la imagen como zonas claras. Permite también detectar la presencia de cristales. Empleada en ciencias biomédicas.

Microscopio de interferencia de Nomarsky

Este tipo de microscopio permite observar una imagen de relieve de las estructuras como su característica principal. Es un sistema poco empleado por su costo.

Microscopio de interferencia de Jamin Lebedeff

La principal característica de la imagen de este microscopio es que se observa en colores, aunque la muestra no se haya teñido. Se utiliza para el análisis de la composición y el peso celular, pero es de uso restringido.

Microscopio estereoscópicoEsta variedad de

microscopio forma imágenes amplificadas y tridimensionales de las estructuras en observación. El número de aumentos que proporciona suele ser menor que el conseguido con el microscopio de campo claro. Se utiliza con mayor frecuencia para la observación de fragmentos de órganos u órganos completos, como auxiliar en la disección de estructuras pequeñas.

Microscopia electrónicaMicroscopio electrónico de

transmisión El desarrollo del microscopio

electrónico lo iniciaron en 1932 Knoll y Ruska, quienes publicaron una descripción del primer microscopio electrónico de transmisión (MET), que puede considerarse el prototipo de los modernos instrumentos.

Con él se alcanzan aumentos de 1000 a 450000 veces, dado que la longitud de onda de sus radiaciones no es una distancia constante, sino que se correlaciona con velocidad a la que viajan sus partículas y que depende del voltaje aplicado al microscopio.

En esencia, el MET es un tubo de rayos catódicos en el que se crea un vacío mediante bombeo constante. Los electrones se generan en el cañón, desde el cátodo, que es un filamento de tungsteno calentado por corriente eléctrica; luego se emiten electrones, atraídos y acelerados mediante una diferencia de potencial elevada, lo que origina un haz monoenergético y monocromático. Este haz se enfoca mediante campos electromagnéticos que actúan como una lente condensadora.

La corriente que pasa a través de los lentes modifica el campo electromagnético en el interior de la columna y ello hace posible controlar el enfoque. Al chocar los electrones con la muestra unos se dispersan del haz y otros no. Los que no lo hacen siguen el trayecto hacia la lente objetivo, que obtiene la correspondiente imagen aumentada y los electrones prosiguen su curso a través de una o dos lentes electromagnéticas proyectoras; éstas suministran imágenes aún mayores que se proyectan sobre una pantalla fluorescente cubierta con cadmio y zinc, que emite radiaciones de onda mayor para poder visualizar la imagen.

Microscopio electrónico de barridoEl MEB se utiliza en biología desde

1960. Tiene utilidad para observar la superficie de la muestra y reconocer el tamaño, forma y organización del espécimen. La capacidad de amplificación es de 20 a 50000 y la profundidad de campo 300 veces mayor en comparación con el MET.

El MEB es similar al MET, con la diferencia de que el haz de electrones no pasa a través de la muestra, sino que interacciona con su superficie y a través de ésta rebotan los electrones. Por consiguiente, el haz de electrones “barre” la superficie de la muestra y libera electrones captados por un centellador de carga positiva. La imagen observada sobre este tubo es tridimensional.

Microscopio de efecto túnelEste sistema basa su funcionamiento en

un efecto cuántico, denominado efecto túnel, que se da en distancias menores a la milmillonésima parte de un metro (10-9m = 1 nm, un nanómetro). El control de este tipo de fenómeno es lo que nos permite hacer topografía de superficies a nivel atómico.