¡Suscríbete al canal! Dentro del mundo que nos rodea existe un universo que permanece invisible a nuestros ojos. Hay cosas que podemos ver a simple vista, pero para descubrir ese universo que a simple vista no podemos apreciar, necesitamos de un artefacto especial. Un instrumento que amplíe el tamaño de las imágenes varias veces. Un microscopio.
Si observamos bien los objetos, materiales como el agua, plantas o animales, queremos observar un todo. Pero hay algo más de lo que vemos. A través de un microscopio podemos ayudar a nuestros ojos a ver otras cosas. La palabra microscopio proviene del griego mikros, pequeño, contrario a makros, que es grande, y skopio, que significa observar.
Un microscopio nos permite observar aquello que es muy pequeño. Cuando queremos leer algo y no podemos, necesitamos anteojos. Una lente, una lupa y hasta un microscopio son instrumentos ópticos que ayudan a nuestros ojos para poder ver mejor. Las lupas son microscopios simples porque tienen un solo lente.
Pueden aumentar hasta 40 veces el tamaño del objeto observado. Cuando se quieren observar mayores detalles, se usa un microscopio compuesto, que es un sistema formado por varias lentes, que permite ver formas imperceptibles al ojo humano. Para que un objeto pueda observarse mediante un microscopio compuesto, debe ser casi transparente.
En estos aparatos, la luz ilumina desde abajo y pasa a través del objeto observado. Por eso, la muestra debe ser muy delgada. Hace más de 2000 años, los griegos y romanos también utilizaban lentes para ampliar las imágenes.
Además de cristales de cuarzo tallado, utilizaban como lentes esferas de vidrio llenas de agua para observar las partes externas de un cuerpo enfermo. El microscopio compuesto fue inventado en el año 1590 por Hans y Zacharias Hansen de Holanda. Zacharias, hijo de Hans Hansen, descubrió que si se superponía una lente con otra, esto contribuía a aumentar el tamaño de la imagen observada. Hansen descubrió que dos lentes juntas aumentaban más que una. Así, hacia 1600, Galileo Galilei utilizaba cristales de aumento en un tubo de plomo o cartón construido por él mismo para estudiar el cielo.
Claro que era más parecido a un telescopio, ya que Galileo buscaba ver más allá de los astros y los cuerpos que hay en el espacio. Muchos investigadores enterados del descubrimiento construyeron sus propios microscopios. Un ejemplo de ellos fue un curioso y entusiasta vendedor de telas holandés, Anton van Leeuwenhoek, que vivió entre 1632 y 1723. Fabricó microscopios de mano, que eran paletas rectángulas, en cuyo centro colocaba lentes de aumento delicadamente pulidas como lupas.
Las usaba para observar mejor las tramas de las telas que vendía. Leeuwenhoek fue el primer en observar microorganismos en una gota de agua y dibujó las telas de la lupa. dibujarlos.
En 1665 el científico inglés Robert Hooke descubrió mientras observaba al microscopio que el corcho está formado por unidades huecas una al lado de la otra como las celdas de un panal de abejas y las llamó células. Con Leeuwenhoek y sus microscopios nació la microbiología, el estudio de los microorganismos. A esta ciencia se dedicó hacia 1850 el químico francés Louis Pasteur, quien realizó grandes avances en biología.
Hasta Pasteur creía que los microbios se originaban en alimentos podridos, pero él logró demostrar que es al revés. Los microbios están en el aire y cuando caen sobre alimentos, los pudren. Sin dudas, este invento permitió al hombre conocer un verdadero mundo oculto.
Bueno, vamos a comenzar esta charla recordando el concepto de poder de resolución. Es un concepto muy importante, muy relacionado con la vida diaria, pero que en general no se conoce. Y empezamos antes de la descripción del microscopio electrónico. con la definición de poder de resolución en el caso óptico. Nosotros todos leemos normalmente, observamos dibujos, observamos televisión y en realidad el concepto de poder de resolución está incorporado.
aunque no lo conocemos. El ejemplo típico es este. Leemos a 30 centímetros normalmente de distancia. Vemos un dibujo a 30 centímetros de distancia, que es una magnitud que se llama distancia de visión distinta.
Y la pregunta es esta, ¿cuál es el mínimo detalle que yo puedo observar, distinguir a 30 centímetros, de tal manera que se vea efectivamente definido como un único detalle? Un ejemplo de poder dar resolución es este. La regla milimetrada.
que tenemos todos los días en el trabajo, está dividida en milímetros. Por lo tanto, podemos decir, el milímetro lo vemos. Nuestro poder de resolución ciertamente es mejor que ese milímetro. Algunas reglas tienen incluso el medio milímetro, una rayita más pequeña.
La vemos a 30 centímetros, ¿no es cierto? Nuestro poder de resolución es mejor que medio milímetro. Y la pregunta es esta, ¿hasta cuánto podemos subdividir ese milímetro?
De tal manera... de seguir viviendo rayitas muy bien entonces si queremos superar esa limitación del ojo y ver detalles más pequeños que esa décima de milímetro tenemos que recurrir ya a un instrumento el más simple es la lupa es el microscopio óptico más simple la lupa es una lente convergente que me permite superar esa limitación que tiene el ojo de la décima de milímetro una combinación de lentes convergentes es lo que conocemos hoy como microscopio óptico existe una gran variedad de microscopios ópticos ópticos que ofrecen diferentes posibilidades, pero todos tienen en común una organización básica similar. Un microscopio está formado por una parte mecánica y una parte óptica. La parte mecánica ofrece el soporte o apoyo a la parte óptica. Consta del pie o base, el brazo que según el modelo puede balancearse o no.
La columna que contiene las lentes y la platina que es una especie de plato con un orificio en el centro que deja pasar la luz. Allí se apoya la muestra. La parte óptica consta de dos tipos de lentes. La primera es la lente ocular donde el observador coloca el ojo.
A veces hay dos oculares y entonces el microscopio es binocular. Pero si solo consta de una lente ocular, el microscopio es monocular. El otro tipo de lentes son las objetivos.
Están cerca del objeto o muestra observada. Este lente aumenta el tamaño de la muestra y el ocular a su vez aumenta el tamaño que da el objetivo. Por eso, para calcular el aumento total con que vemos un objeto, se multiplica el número que indica el objetivo por el del ocular y entonces se obtiene el aumento completo.
El número de objetivos depende del tipo de microscopio, pero generalmente tiene tres o cuatro que se hayan montados en un disco giratorio llamado revólver. Si el microscopio tiene una fuente de luz incluida, debe ubicarse cerca de un toma corriente. Los microscopios sin fuente de luz incluida poseen un espejo que refleja la luz proveniente de una fuente luminosa cercana. El condensador debajo de la platina concentra la luz en el objeto que se quiere observar.
No todos los microscopios escolares poseen el condensador. El paso de la luz se regula con el dispositivo ubicado también debajo de la platina, llamado diafragma. que es un orificio de tamaño regulable y posee una palanquita que permite que se cierre o se abra totalmente. Sobre la platina se coloca lo que se quiere observar y para enfocar la imagen se acerca o aleja el objetivo de la muestra girando el tornillo más grande o macrométrico. Cuando la imagen aparece se mejora su nitidez moviendo el tornillo pequeño o tornillo micrométrico.
El microscopio inventado hacia el 1600 es un instrumento que nos permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser percibidos a simple vista Repasemos las partes que lo componen. El sistema mecánico está constituido por una base o pie, la columna que sostiene las lentes y la platina que permite el paso de la luz. El sistema óptico comprende dos tipos de lentes. la lente ocular y la del tipo objetivo.
Su función es aumentar el tamaño de la muestra a observar. Y por último, vemos el sistema de iluminación que a través del condensador y el diafragma permite reflejar, transmitir y regular la cantidad de luz necesaria para efectuar la observación a través del microscopio. Para hacer nuestras primeras experiencias del uso del microscopio y aprender cómo se utiliza éste, vamos a leer el diario.
En realidad vamos a utilizar un pedacito de diario. Primero se coloca una gota de agua en el portaobjetos o vidrio rectangular, que se utiliza en estos casos, y se apoya en él un pedacito del recorte del diario. Se coloca el portaobjeto sobre la platina y se lo sujeta con los ganchos. Se gira el revólver para colocar la lente objetivo de menor aumento.
Siempre es conveniente empezar con el menor aumento para tener una imagen completa. Se mueve el espejo hacia la luz hasta que, al mirar por la lente ocular, se vea bien iluminado el campo óptico o círculo de la lente ocular. Mientras se mira de costado el objetivo, se debe mover el tornillo macrométrico y se acerca dicha lente al preparador.
parado lo más posible sin golpear la muestra con el objetivo a medida que baja. Para mejorar la nitidez de la imagen observada se hace girar muy despacio el tornillo micrométrico. Al mirar la letra por el microscopio observaremos que la imagen se forma invertida.
Cuando el objeto a observar es muy pequeño, es necesario pasar a ver con una lente objetivo de mayor aumento o aumentar el ocular cambiándolo por otro. Pero no se saca el preparado, porque si no, se desenfoca. Solamente se gira el reloj. volver para posicionar la otra lente objetivo con mayor aumento y se mueve el tornillo macrométrico para que baje la platina.
Así se vuelve a ajustar el enfoque. Hasta estar entrenados en el uso del microscopio es conveniente hacer varios preparados sencillos. Por ejemplo, una gota de agua de un charco.
En este caso es necesario colocar por encima un delgado vidrio llamado cubreobjetos. El cubreobjetos apresa la muestra a observar o impide que el objetivo se introduzca en ella, la derrame o destruya. Las burbujas al microscopio se observan como bolitas de borde grueso, casi como bolitas de acero muy brillantes. Distorsionan la imagen.
Los microscopios ópticos pueden estar conectados a cámaras de fotos o de filmación. Inclusive hay una serie de microscopios llamados videoscopios que enfocan la muestra y con una conexión especial proyectan la imagen en televisores. Esto hace que la imagen pueda ser apreciada por varias personas a la vez.
Como vemos, el microscopio es un instrumento indispensable en la investigación biológica. El avance del conocimiento científico está ligado al desarrollo tecnológico a las nuevas técnicas de investigación y a la calidad de los instrumentos con que se trabaja. Desde la creación de los primeros microscopios ópticos, pasaron muchos años hasta la fabricación de los modernos y complejos microscopios electrónicos que hoy utilizan los investigadores en todo el mundo.
Hasta ahora vimos cómo son y funcionan los microscopios ópticos, cómo utilizan la luz y diferentes lentes para ver en detalle un objeto o una muestra. A continuación, veremos microscopios de última generación. Estos artefactos utilizan haces de electrones en lugar de luz y se los llama microscopios electrónicos.
¿Por qué vemos cosas en estos microscopios que en los ópticos nos resulta mucho más difícil o hasta a veces imposible? Uno de ellos es por el poder de resolución que tienen estos equipos. En los microscopios ópticos de hace 150 años... en realidad resolvían ya lo que resuelven los microscopios ópticos de hoy en día. Con esto se quiere decir que la limitación en el poder de resolución de un microscopio óptico no está dada por la construcción, la manufactura de mejores o peores microscopios.
La limitación ahora de un microscopio óptico está dada por la física. Todos sabemos que la luz es una onda electromagnética que se propaga en el espacio a la velocidad. ...de la luz cuya longitud de onda es del orden del micrón. Y acá definimos esta nueva cantidad, micrón millonésima de milímetro.
Entonces, el poder de resolución de un microscopio óptico a un... está dado por la física, está dado por la longitud de onda de la luz con la cual estamos observando. Las bacterias, microorganismos que fueron estudiados desde el año 1700, tienen dimensiones del orden 10-20 micrones.
Y efectivamente entonces se pudieron observar desde hace 200, 300 años. Ahora, si queremos observar la naturaleza en otra escala, por ejemplo la de los virus, los virus ya tienen dimensiones mucho más pequeñas que ese micrón o medio micrón. Entonces ahí sí es necesario recurrir a instrumentos que me permitan obtener imágenes, pero no utilizando luz.
La luz ya cumplió su misión. La longitud de onda de medio milímetro, micrón o un micrón, ya nos pone un límite. Tenemos que diseñar instrumentos en base a otra radiación que no sea luz.
Y esta es entonces la generación de microscopios electrónicos. Cuando la longitud de onda de la luz no alcanza para distinguir dos objetos... Usamos la radiación de los electrones. ¿Cómo se generan estos electrones?
Bueno, en el extremo superior de todo microscopio electrónico hay un filamento de tungsteno que al hacerle circular corriente genera electrones. Estos electrones son acelerados a través de una columna a un kilovoltaje alrededor de los 25 kilovolts e interactúan con la muestra. Al interactuar con la muestra se generan una determinada cantidad de señales, entre ellas las que llamamos los electrones secundarios.
Los electrones secundarios se generan en la parte superior de las muestras, por lo que nos dan información sobre la topología de la muestra. ¿Cómo hacemos que estos electrones recorran la columna del microscopio? Bueno, hay una serie de lentes magnéticas, que no dejan de ser bobinas, que obligan a los electrones a mantener una determinada trayectoria hasta que llegan e interactúan con la muestra. Al tener una longitud de onda mucho menor que la de la luz, hace que el poder de resolución, es decir, esa capacidad de que dos puntos sean efectivamente dos puntos y no uno solo gordo, sea mayor.
Otra ventaja que tienen los microscopios electrónicos de barrido es lo que llamamos la profundidad de campo y la profundidad de foco. Y es la capacidad de tener puntos a distintas alturas todos en foco. Entonces cuando uno ve, por ejemplo, una superficie de fractura puede ver los puntos que están más arriba y los puntos que están más abajo.
que están por debajo, las crestas y los valles de una fractura. La imagen se proyecta en una pantalla como la de un televisor o de una computadora. Los microscopios electrónicos también sufrieron cambios y evolucionaron. Pasaron de ser enormes artefactos que ocupaban una habitación completa hasta ser equipos de mesa conectados a las computadoras. Los mejores microscopios ópticos aumentan la capacidad de la tecnología.
aumentan casi 2.000 veces las imágenes. En cambio, un microscopio electrónico supera el millón de veces de aumento. Esta enorme capacidad de aumento permite conocer en detalle, por ejemplo, las estructuras celulares.
Mientras que el microscopio óptico ofrece una imagen plana, algunos microscopios electrónicos, denominados de barrido, producen imágenes tridimensionales. Los microscopios electrónicos no solo multiplican el tamaño de las imágenes, sino también multiplica nuestra posibilidad de aprender. Este es un microscopio electrónico de barrido. Funciona digitalmente, tiene una columna de vacío en donde está el filamento de tu esteno, que es el que emite los electrones.
En esa columna van las muestras. en la platina y cuando el equipo entra en vacío se enciende el filamento. Esos electrones son captados por un detector de electrones secundarios que es la unidad que manda la señal al monitor para observar. observar las muestras, otra señal la manda al CPU para guardar las imágenes digitalmente y una tercera vía es con la máquina de fotos para rollos de 120 milímetros para hacer fotos de tipo analógica. El microscopio sirve para hacer trabajos de apoyo de investigación desde un caracol hasta un grano de polen y de diversos materiales biológicos.
También se usa en geología. Para ver cristales y también para otros materiales que no son biológicos, como ser telas carbonadas, metales, agujas. Las muestras tienen que estar secas. y se metalizan. El procesamiento es, se llevan a un metalizador que se hace una cubierta de oro paladio y de esa manera los electrones cuando chocan con la muestra rebotan y dan una señal que que es detectada por el detector de electrones secundarios.
Hay microscopios que funcionan de bajo vacío, que funcionan sin metalizar las muestras, que son microscopios ambientales, pero el nuestro, que es un microscopio de alto vacío, requiere que las muestras estén metalizadas. Muy pocas veces se trabaja con alguna muestra no metalizada, en el caso de algún fósil, porque no se puede, si queda cubierto con esa cubierta de oro paladio, el material se arruina y como son piezas únicas, no se pueden deteriorar. Hay material de colección que hay muchos ejemplares y se puede seleccionar alguno para metalizarlo y se tiene el resto para otros estudios. Pero en el caso de los fósiles, a veces se ve sin metalizarlos, pero los electrones cuando chocan con la muestra tienen que ser metálicas para dar una buena señal.
Si no, no se puede. no dan una buena señal. Como acabamos de ver, existen dos tipos de microscopios electrónicos.
El de barrido, también denominado scanning, y el de transmisión. La característica principal de los microscopios electrónicos es que usan haces de electrones para formar una imagen. y no luz como en el caso de los microscopios ópticos. Esto les permite tener una mayor profundidad de campo de las muestras a observar.
En el caso de los microscopios de barrido, la muestra debe ser recubierta con una capa de metal delgado para ser barrida con electrones que son enviados desde un cañón. Estos microscopios solo pueden ofrecer imágenes en blanco y negro puesto que no utilizan la luz. Un detector mide la cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres dimensiones proyectadas en una imagen de TV. Por su parte, el microscopio electrónico de transmisión emite un haz de electrones dirigido hacia el objeto que se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada de la muestra.
El objeto observado puede ser visto hasta un millón de veces más grande que su tamaño original. Este avance tecnológico fue acompañado por el desarrollo de otras ramas de la ciencia, la física y la química. La física mejoró la calidad de las lentes utilizadas en los microscopios ópticos y en el sistema de transmisión de electrones que permiten formar las imágenes.
La química desarrolló diversas sustancias colorantes que son utilizadas para teñir las muestras a observar. Esto permite diferenciar mejor las estructuras internas de las células que, en general, son incoloras. Con los actuales microscopios electrónicos se pueden observar a las células en tres dimensiones, analizar en detalle sus estructuras internas e interpretar a partir de sus observaciones lo que ocurre en su interior. Antes del uso generalizado del microscopio, era muy difícil probar algunas teorías que después resultaron obvias.
Por ejemplo, en el siglo XVII, el médico inglés William Harvey estudió la circulación de la sangre y la función de las venas y de las arterias. Harvey creía que entre ellas había pequeñísimos tubos que no se observaban a simple vista, pero que conectaban las venas con las arterias. Pero no pudo demostrarlo, porque no contaba con el instrumento adecuado para verlas. En la actualidad todos sabemos que los capilares existen, y gracias a su existencia la sangre circula a través de tubos o vasos.
Existen ciencias basadas exclusivamente en el microscopio y desarrolladas gracias a su avance tecnológico. La bacteriología, la petrografía y la metalografía son algunos ejemplos, pero hay más, porque la medicina, la biología... la historia natural y la química, también precisan apelar ineludiblemente a la microscopía. Sin dudas, entre los múltiples instrumentos destinados a la exploración científica, no existe en la actualidad otro con tantas aplicaciones. Gracias a él, sabemos que existe un mundo secreto, algo más allá de lo que nuestros ojos pueden ver.