Elmicroscopio (delgriego μικρόςmicrós, ‘pequeño’, y σκοπέωscopéo, ‘mirar’)[1] es una herramienta que permite observar objetos, que son demasiado pequeños para ser observados a simple vista. El tipo más común y el primero que fue inventado es elmicroscopio óptico. Se trata de un instrumento que contiene dos lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona porrefracción. Laciencia que investiga los objetos pequeños utilizando este instrumento se llamamicroscopía.
Hay muchos tipos de microscopios, y pueden agruparse de diferentes maneras. Una de ellas es describir el método que utiliza un instrumento para interactuar con una muestra y producir imágenes, ya sea enviando un haz de luz o electrones a través de una muestra en su trayectoria óptica, detectando las emisiones defotones de una muestra, o escaneando a través y a corta distancia de la superficie de una muestra utilizando una sonda. El microscopio más común (y el primero que se inventó) es el microscopio óptico, que utiliza lentes pararefractar la luz visible que pasa a través de una muestra finamente seccionada para producir una imagen observable. Otros tipos importantes de microscopios son elmicroscopio de fluorescencia, el microscopio electrónico (tanto el microscopio electrónico de transmisión como el de barrido) y varios tipos de microscopios de sonda de barrido.[2]
Aunque los objetos que se asemejan a las lentes se remontan a hace 4.000 años y hay relatosgriegos sobre las propiedades ópticas de las esferas llenas de agua (siglo V a. C.), seguidos de muchos siglos de escritos sobre óptica, el primer uso conocido de los microscopios simples (lupas) se remonta al uso generalizado de las lentes en lasgafas en el siglo XIII.[3][4][5] Los primeros ejemplos conocidos de microscopios compuestos, que combinan unalente objetiva cerca del espécimen con unlente ocular para ver una imagen real, aparecieron en Europa alrededor de 1620.[6] El inventor es desconocido, aunque se han hecho muchas afirmaciones a lo largo de los años. Varias giran en torno a los centros de fabricación de gafas en losPaíses Bajos, incluyendo afirmaciones de que fue inventado en 1590 porZacharias Janssen (afirmación hecha por su hijo) o por el padre de Zacharias, Hans Martens, o por ambos,[7][8] afirma que fue inventado por su vecino y rival fabricante de gafas,Hans Lippershey (que solicitó la primera patente de telescopio en 1608),[9] y afirma que fue inventado por el expatriadoCornelis Drebbel, de quien se sabe que tenía una versión en Londres en 1619.[10][11]Galileo Galilei (también citado a veces como inventor del microscopio compuesto) parece haber descubierto después de 1610 que podía enfocar de cerca su telescopio para ver objetos pequeños y, tras ver un microscopio compuesto construido por Drebbel expuesto en Roma en 1624, construyó su propia versión mejorada.[12][13][14]Giovanni Faber acuñó el nombre demicroscopio para el microscopio compuesto que Galileo presentó a laAccademia dei Lincei en 1625[15] (Galileo lo había llamadoocchiolino, 'ojo pequeño').
El surgimiento de los microscopios ópticos modernos
El primer relato detallado de la anatomía microscópica de los tejidos orgánicos basado en el uso de un microscopio no apareció hasta 1644, en la obra deGiambattista Odierna L'occhio della mosca, o El ojo de la mosca.[16]
El microscopio siguió siendo en gran medida una novedad hasta las décadas de 1660 y 1670, cuando los naturalistas de Italia, los Países Bajos e Inglaterra empezaron a utilizarlo para estudiar la biología. El científico italianoMarcello Malpighi, llamado el padre de lahistología por algunos historiadores de la biología, comenzó su análisis de las estructuras biológicas con los pulmones. La publicación en 1665 de laMicrographia deRobert Hooke tuvo una gran repercusión, sobre todo por sus impresionantes ilustraciones. Una contribución importante fue la deAntonie van Leeuwenhoek, que consiguió un aumento de hasta 300 veces utilizando un sencillo microscopio de una sola lente. Colocó una lente esférica de vidrio muy pequeña entre los orificios de dos placas metálicas remachadas entre sí, y con una aguja ajustable mediante tornillos para montar el espécimen.[17] A continuación, Van Leeuwenhoek redescubrió losglóbulos rojos (después deJan Swammerdam) y losespermatozoides, y contribuyó a popularizar el uso de los microscopios para ver la ultraestructura biológica. El 9 de octubre de 1676, Van Leeuwenhoek comunicó el descubrimiento de los microorganismos.[18]
En 1665Robert Hooke observó con un lente un delgado corte decorcho y notó que el material era poroso; contenía cavidades poco profundas a modo de celditas a las que llamócélulas. Se trataba de la primera observación de células muertas. Unos años más tarde,Marcello Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células vivas. Fue el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio.
A mediados del siglo XVII el neerlandésAnton van Leeuwenhoek, utilizando microscopios simples de fabricación propia, describió por primera vezprotozoos,bacterias,espermatozoides yglóbulos rojos. El microscopista Leeuwenhoek, sin ninguna preparación científica, puede considerarse el fundador de labacteriología. Tallaba él mismo sus lupas, sobre pequeñas esferas de cristal, cuyos diámetros no alcanzaban el milímetro (su campo de visión era muy limitado, de décimas de milímetro). Con estas pequeñas distancias focales alcanzaba los 275 aumentos. Observó los glóbulos de la sangre, las bacterias y los protozoos; examinó por primera vez los glóbulos rojos y descubrió que elsemen contiene espermatozoides. Durante su vida no reveló sus métodos secretos, y a su muerte, en 1723, 26 de sus aparatos fueron cedidos a la Royal Society de Londres.
Durante el siglo XVIII continuó el progreso y se lograron objetivos acromáticos por la asociación deChris Neros yFlint Crown, obtenidos en 1740 porH. M. Hall y mejorados porJohn Dollond. De esta época son los estudios efectuados porIsaac Newton yLeonhard Euler. En el siglo XIX, al descubrirse que ladispersión y larefracción se podían modificar con combinaciones adecuadas de dos o más medios ópticos, se lanzan al mercado objetivos acromáticos excelentes.
Durante el siglo XVIII el microscopio tuvo diversos adelantos mecánicos que aumentaron su estabilidad y su facilidad de uso, aunque no se desarrollaron por el momento mejoras ópticas. Las mejoras más importantes de la óptica surgieron en 1877, cuandoErnst Abbe publicó suteoría del microscopio y, por encargo deCarl Zeiss, mejoró la microscopía de inmersión sustituyendo el agua por aceite de cedro, lo que permite obtener aumentos de 2000. A principios de los años 1930 se había alcanzado el límite teórico para los microscopios ópticos, no consiguiendo estos aumentos superiores a 500X o 1000X. Sin embargo, existía un deseo científico de observar los detalles de las estructuras celulares (núcleo,mitocondria, etc.).
El microscopio electrónico de transmisión (TEM) fue el primer tipo demicroscopio electrónico desarrollado. Utiliza un haz de electrones en vez de luz para enfocar la muestra, consiguiendo aumentos de 100.000X. Fue desarrollado porMax Knoll yErnst Ruska enAlemania en 1931. Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio electrónico de barrido.
Véase también: microscopio de fluorescencia, inmunofluorescencia y microscopio confocal
Microscopio de fluorescencia con la torreta del cubo de filtros sobre las lentes del objetivo, acoplada a una cámara.
Los desarrollos más recientes del microscopio de luz se centran en gran medida en el auge de la microscopía de fluorescencia en biología.[19] Durante las últimas décadas del siglo XX, especialmente en la era postgenómica, se desarrollaron muchas técnicas para la tinción fluorescente de las estructuras celulares. Los principales grupos de técnicas implican la tinción química dirigida de estructuras celulares concretas, por ejemplo, el compuesto químico DAPI para marcar el ADN, el uso de anticuerpos conjugados con reporteros fluorescentes, véase la inmunofluorescencia, y las proteínas fluorescentes, como la proteína verde fluorescente.[20] Estas técnicas utilizan estos diferentes fluoróforos para el análisis de la estructura celular a nivel molecular tanto en muestras vivas como fijas.
Gran parte de la investigación actual (a principios del siglo XXI) sobre técnicas de microscopía óptica se centra en el desarrollo del análisis desuperresolución de muestras marcadas confluorescencia. Lailuminación estructurada puede mejorar la resolución en torno a dos o cuatro veces y técnicas como la microscopía de agotamiento de la emisión estimulada (STED) se están acercando a la resolución de los microscopios electrónicos.[21] Esto ocurre porque el límite de difracción se produce a partir de la luz o la excitación, lo que hace que la resolución deba duplicarse para llegar a la superresolución. Stefan Hell fue galardonado con el Premio Nobel de Química 2014 por el desarrollo de la técnica STED, junto con Eric Betzig y William Moerner que adaptaron la microscopía de fluorescencia para la visualización de moléculas individuales.[22]
Los microscopios de rayos X son instrumentos que utilizan la radiación electromagnética, normalmente en la banda de los rayos X blandos, para obtener imágenes de los objetos. Los avances tecnológicos en la óptica de las lentes de rayos X a principios de la década de 1970 convirtieron este instrumento en una opción viable para la obtención de imágenes.[23] Suelen utilizarse en tomografía (véase tomografía microcomputada) para producir imágenes tridimensionales de objetos, incluidos los materiales biológicos que no han sido fijados químicamente. Actualmente se está investigando para mejorar la óptica de los rayos X duros, que tienen mayor poder de penetración.[24]
↑The history of the telescope by Henry C. King, Harold Spencer Jones Publisher Courier Dover Publications, 2003, pp. 25–27ISBN0-486-43265-3
↑Atti Della Fondazione Giorgio Ronchi E Contributi Dell'Istituto Nazionale Di Ottica, Volume 30, La Fondazione-1975, p. 554
↑Murphy, Douglas B.; Davidson, Michael W. (2011).Fundamentals of light microscopy and electronic imaging (2nd edición). Oxford: Wiley-Blackwell.ISBN978-0-471-69214-0.
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