La microscopía electrónica es una tecnología que emplea haces de electrones en lugar de la luz para capturar imágenes de muestras a nivel microscópico. Este tipo de técnica permite una mayor resolución que la microscopía óptica convencional, ya que los electrones tienen longitudes de onda mucho más cortas que la luz visible.
Existen dos tipos principales de microscopía electrónica: el TEM, conocido como microscopio electrónico de transmisión, y el SEM, que es el microscopio electrónico de barrido. En el TEM, los electrones atraviesan la muestra y son recogidos en un detector para formar una imagen detallada de la estructura interna de la muestra. En el SEM, los electrones rebotan en la superficie de la muestra y son recogidos para crear una imagen tridimensional de la superficie de la muestra.
Historia de la microscopia electrónica
La microscopía electrónica es una técnica de visualización que permite observar objetos a una escala muy pequeña, del orden de nanómetros, utilizando haces de electrones en lugar de luz visible. A principios del siglo XX, cuando los científicos comenzaron a investigar formas de utilizar electrones para observar objetos a escalas más pequeñas de lo que era posible con microscopios ópticos.
En 1926, el físico alemán Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de transmisión, que permitía observar objetos a escalas mucho más pequeñas que las posibles con un microscopio óptico. Este avance abrió la puerta a una nueva era en la visualización de objetos a nivel microscópico.
En los años posteriores se crearon diferentes modelos de microscopios electrónicos, como el microscopio de barrido, que posibilitó una mayor nitidez en las imágenes y la observación de estructuras en tres dimensiones. Estos avances han sido fundamentales para el progreso de la ciencia en diversas disciplinas, desde la biología molecular hasta la física de materiales.
El (TEM) utiliza electrones en lugar de luz para observar muestras en una escala microscópica a diferencia del microscopio óptico tradicional.
Microscopio electrónico de transmisión (TEM)
El TEM está formado por un cañón de electrones que emite un haz de electrones de alta energía, Un grupo de electrones es guiado a través de la muestra utilizando diferentes lentes electromagnéticos y un detector de electrones que capta la señal generada por la interacción de los electrones con la muestra.
En el estudio de una muestra, se introduce una rejilla en el interior de la cámara de vacío del microscopio. El haz de electrones pasa a través de la muestra y crea una imagen ampliada en un detector de electrones. Esta imagen muestra detalles extremadamente finos en la muestra a una escala de hasta unos pocos nanómetros.
Microscopio electrónico de barrido (SEM)
El SEM consta de varias partes clave, incluyendo un cañón de electrones, una muestra a analizar, un detector de electrones secundarios y un sistema de visualización de imágenes.
Al golpear la muestra con electrones, estos generan secundarios que son recogidos por el detector de electrones secundarios. Estos electrones secundarios son empleados para generar una representación visual de la superficie de la muestra, mostrando información detallada de su estructura a nivel microscópico. Además, el SEM también puede generar imágenes de electrones retrodispersados, que proporcionan información sobre la composición química de la muestra.
Preparación de muestras para microscopía electrónica
Es un procedimiento fundamental para lograr imágenes de gran nitidez y exactitud. A continuación, se detallan los pasos generales para la preparación de muestras para microscopía electrónica:
Fijación: : El primer paso en la preparación de muestras es la fijación, que implica preservar la estructura de la muestra para evitar cambios durante el proceso de preparación. Esto se logra mediante la inmersión de la muestra en un fijador químico, como el glutaraldehído.
Deshidratación: Una vez fijada la muestra, se procede a deshidratarla gradualmente utilizando una serie de solventes de alcohol de diferentes concentraciones. Este proceso extrae la humedad de la muestra y la deja lista para ser infiltrada con un medio de inclusión.
Inclusión: La muestra deshidratada se introduce en un medio de inclusión, como resina epoxi, que se solidifica para mantener la estructura de la muestra durante el corte y la observación en el microscopio electrónico.
Corte: Se procede a cortar la muestra utilizando un microtomo. Posteriormente, las rebanadas se colocan en cuadrículas de metal y se les aplica colorantes especiales para resaltar diversas estructuras celulares.
Observación: Las secciones de muestra preparadas se montan en el portamuestras del microscopio electrónico y se observan a diferentes magnificaciones. Las imágenes obtenidas son tomadas con la cámara del microscopio y se examinan para investigar la estructura y composición de la muestra.
Diferencias entre TEM y SEM
Microscopio electrónico de transmisión (TEM):
- Funciona enviando un haz de electrones a través de la muestra, lo que permite obtener una imagen detallada de la estructura interna de la muestra.
- Se utiliza principalmente para estudiar la estructura interna de las muestras, como la composición química de materiales, cristalografía y estudios de nanoestructuras.
- Proporciona una mayor resolución que el SEM, permitiendo observar estructuras internas con mayor detalle.
- No proporciona una vista tridimensional de la muestra, ya que las imágenes son bidimensionales.
Microscopio electrónico de barrido (SEM):
- Logra obtener una representación visual de la muestra mediante el uso de un haz de electrones para escanearla y recopilar los electrones emitidos.
- Se utiliza principalmente para estudiar la topografía de la muestra, como la forma y el tamaño de las partículas, la textura de las superficies y la composición química de la muestra.
- Proporciona una vista tridimensional de la muestra.
- Tiene una menor resolución que el TEM, por lo que no es tan adecuado para estudiar la estructura interna de las muestras.
La microscopia electrónica TEM se emplea para analizar la estructura interna de las muestras con mayor detalle, mientras que la SEM se utiliza para estudiar la topografía de las muestras y obtener una representación tridimensional de la superficie. Ambos tipos de microscopios electrónicos son complementarios y se utilizan en una variedad de campos científicos y tecnológicos para la investigación y el análisis de materiales.
Aplicaciones biomédicas de la microscopia electrónica
Diagnóstico de enfermedades: Se utiliza para detectar enfermedades como el cáncer, enfermedades de origen genéticos e infecciones virales. Permite observar con detalle las estructuras celulares y analizar la presencia de anomalías o patógenos.
Investigación de enfermedades: Ayuda a investigar las estructuras celulares y hasta moleculares relacionadas con ciertas. Esto ayuda a la creación de terapias y tratamientos.
Análisis de tejidos: Es una técnica utilizada para examinar detalladamente la estructura y función de las células y órganos de los tejidos biológicos, lo que resulta esencial para la investigación y el tratamiento de enfermedades en el campo de la medicina.
Estudios de biología celular: La biología celular es un campo crucial en la investigación científica, ya que brinda la posibilidad de analizar las estructuras celulares a escala nanométrica.
Desarrollo de medicamentos: Es utilizada en el desarrollo de medicamentos para estudiar la interacción entre las moléculas de fármacos y las células. Esto ayuda a comprender cómo actúan los medicamentos a nivel celular y a mejorar su eficacia y seguridad.
La microscopía electrónica tiene numerosas aplicaciones en el campo biomédico, desde el diagnóstico de enfermedades hasta la investigación básica y el desarrollo de medicamentos. Es una herramienta poderosa que permite estudiar las estructuras celulares y moleculares con un nivel de detalle sin precedentes, contribuyendo al avance de la ciencia médica.
Links de interés
https://quimica.unam.mx/investigacion/servicios-para-la-investigacion/usaii/microscopia-electronica/
https://www.microscopio.pro/microscopio-electronico/?expand_article=1
https://www.youtube.com/watch?v=dVxcVX7Stgw
https://morfofisiologia.uno/12/fisiologia-de-las-celulas-a-los-tejidos/#La_Celula_Eucariota
Me parece bastante interesante la diferencia entre estos dos tipos de microscopio electrónicos y la casa capacidad que abarca cada uno, la forma en la que cada uno complementa al otro es maravilloso, aparte de los usos en la medicina. Una maravilla saber cómo se pueden diagnosticar enfermedades cómo el cáncer y agentes causantes de enfermedad.
Muy bien explicado todo. Fue bastante util el video dejado en las referencias. Excelente.
Muy buena información, es increíble como con el uso de la electricidad y electrónica se dió un salto gigantesco en la microscopía, el mundo microscopico es otro universo que vale la pena estudiar, excelentes referencias.