Tipos de Microscopios: Definición y diferencia

¿Qué es un microscopio?

Los microscopios son herramientas que se utilizan para observar objetos diminutos con un aumento de varios cientos (o más). Hay varias formas de producir aumentos, incluido el uso de lentes ópticas, ondas de rayos X, haces de electrones, etc.

El poder de aumento de un microscopio se expresa en el número de veces que se amplía la muestra. La resolución del microscopio describe los detalles más pequeños que se pueden discernir con él y se expresa en unidades lineales.

• Por ejemplo:
  
  • 10x sería un aumento de diez veces, o un aumento de tamaño diez veces mayor.
  • El microscopio de aula promedio tiene una resolución de aproximadamente 200 nm (0,0002 mm).

Los microscopios se pueden utilizar para una variedad de propósitos en las ciencias. Son importantes para estudiar las estructuras de tejidos y células, examinar microorganismos, aprender sobre los componentes moleculares de los seres vivos y no vivos, y más. También pueden ser vitales para las ciencias médicas y forenses.

Tipos de microscopios

Como se mencionó anteriormente, existen múltiples formas mediante las cuales los microscopios magnifican a los sujetos, y esto influye en el poder de aumento y la resolución del microscopio.

• El tipo de aumento que funciona mejor variará según el tema. El aumento de los microscopios puede variar de 10x a 2.000.000x, pero cada tipo de microscopio sólo podrá ver una parte de ese rango.
• La resolución también es un factor importante a la hora de elegir el tipo de microscopio para un proyecto. Los microscopios de aula sólo alcanzan una resolución de 200 nm, pero algunos microscopios costosos y potentes pueden alcanzar hasta 0,2 nm o más.
• Ej: un botánico que intenta examinar los tejidos superficiales de la raíz de una planta necesitará un microscopio completamente diferente al de un biólogo molecular que intenta determinar qué proteínas realizan una determinada función dentro de las células de ese tejido.
  
  • El microscopio del botánico podrá retroceder para observar la estructura de la raíz y acercarse para ver las características a nivel de tejido, pero no podrá obtener una buena resolución de objetos más pequeños que eso.
  • El microscopio del biólogo molecular podrá retroceder para ver la estructura celular y acercarse para ver las proteínas, pero no será útil para nada más grande que las células.

• Los diferentes tipos de microscopios se pueden diferenciar por el método que utilizan. Muchos tipos de microscopios pueden utilizar luz, rayos de partículas e incluso sondas de barrido para reconocer las características de una muestra.
• Las imágenes que pueden resultar de los distintos tipos de microscopios también variarán: algunos pueden proporcionar imágenes en 3D del sujeto, otros ofrecen una mirada en 2D a través del interior de las muestras y algunos solo pueden ver el exterior de las estructuras.

Los tres tipos de microscopios aquí son los microscopios ópticos, los microscopios fluorescentes y los microscopios electrónicos. También existen otros tipos de microscopios, incluidos los microscopios de sonda de barrido y los microscopios estereoscópicos. Sin embargo, los tres anteriores son los principales tipos de microscopios utilizados por los investigadores, y muchos de los otros microscopios entran en estas categorías.

Microscopía óptica

El microscopio óptico, también llamado «microscopio óptico», utiliza luz y lentes ópticas para enfocar objetos de aumento. Fue el primer tipo de microscopio que se desarrolló. Fueron inventados en el siglo XVI y podían aumentar hasta aproximadamente 40x.

• Antonie van Leeuwenhoek desarrolló un microscopio con una lente y el sol como fuente de luz en el siglo XVII. Era capaz de ampliar objetos hasta más de 200x y tenía una resolución de unos 700 nm.
  
  • Lo utilizó con éxito para ver organismos unicelulares por primera vez; los llamó «muy pequeños animálculos vivientes».

Los microscopios simples actuales vienen con una fuente de luz incorporada, pero todavía tienen una sola lente. Estos no se pueden ajustar para diferentes aumentos, pero se pueden enfocar en la muestra.

• La fuente de luz (o espejo como lo usó Leeuwenhoek) se encuentra debajo del escenario. El sujeto se coloca sobre un portaobjetos de vidrio y se centra sobre un agujero a través del cual brilla la luz.
• Encima de la muestra hay una lente y encima un ocular para mirar.

Los microscopios compuestos utilizan más de una lente para aumentar aún más el aumento y permitir que los niveles de aumento se multipliquen en el mismo instrumento. Los primeros microscopios eran compuestos, pero no tan sofisticados como los que se utilizan ahora. Estos son el tipo de microscopios más comunes en la actualidad.

• Están estructurados de manera similar a los microscopios simples, excepto que tienen dos lentes que trabajan juntas para amplificar el aumento.
  
  • Las lentes ópticas están en el ocular y suelen ser de alrededor de 10x.
  • Las lentes objetivas varían y en la mayoría de los microscopios compuestos hay varias que se pueden cambiar. Los microscopios compuestos típicos tienen objetivos de 4x, 10x, 40x y 100x.
  • Para encontrar el aumento general, el aumento de la lente ocular se multiplica por la lente del objetivo, por lo que cuando se utiliza el objetivo de 100x, el aumento es {eq}10\text{x} \times 100\text{x} = 1000\text{x} { /eq}

Tipos de microscopios ópticos

Existen muchos tipos de microscopios ópticos compuestos, según el tema que se estudie. Los más convencionales, como se muestra en la imagen de arriba, son los microscopios de campo brillante. Estos envían luz a través de la muestra a las lentes y al ocular. Algunos otros tipos de microscopios ópticos compuestos se enumeran a continuación:

• Microscopios de campo oscuro: bloquean la luz para que no brille directamente a través de la muestra, por lo que solo la luz oblicua refractada por la muestra llega al objetivo. Esto deja un fondo oscuro con alto contraste.
• Microscopios de contraste de fase: utilizan cambios de fase en la luz para hacer visibles las muestras transparentes sin teñirlas.
• Microscopios confocales: utilizan luz láser a través del objetivo para excitar la muestra y eliminar la luz de fondo que está desenfocada.
• Microscopía de fluorescencia: se analiza a continuación.

Microscopio fluorescente

Es un microscopio óptico especial que utiliza etiquetas y tintes fluorescentes para resaltar las moléculas, células o compuestos específicos en la muestra. La ampliación se produce mediante el mismo método que un microscopio compuesto normal, pero estos microscopios tienen la capacidad adicional de filtrar proteínas o estructuras marcadas específicas.

• Se añade un fluoróforo a la muestra y luego se ilumina la misma con una luz especial de alta intensidad. La muestra es absorbida por los fluoróforos, que a su vez emiten luz a menor intensidad.
• La longitud de onda de ese fluoróforo se conoce y se puede seleccionar para filtrar la radiación de fondo y obtener una imagen solo de las partes marcadas de la muestra.

Microscopio de electrones

Este microscopio no utiliza ondas de luz como el anterior, sino que utiliza un haz de electrones para obtener imágenes de muestras. Es útil para obtener imágenes de objetos pequeños porque las longitudes de onda de los electrones son mucho más cortas que las longitudes de onda de la luz. Permite que estos microscopios alcancen un aumento y una resolución mucho mayores.

• Los microscopios ópticos pueden alcanzar un aumento de aproximadamente 1000x, mientras que los microscopios electrónicos pueden alcanzar un aumento de 2.000.000x.
• Esto hace que la microscopía electrónica sea vital para la investigación de componentes celulares, virus y otros complejos moleculares demasiado pequeños para visualizarlos con otros microscopios.

Dos tipos de microscopios electrónicos

Hay dos tipos de microscopios electrónicos y ambos se diferencian en sus componentes y en los resultados de las imágenes.

El primero es el microscopio electrónico de transmisión (TEM). Este tipo de microscopio electrónico es más similar a un microscopio compuesto pero al revés. Este método envía un haz de electrones a través de muestras delgadas y proporciona una imagen del interior de las células, las estructuras de las proteínas, la organización viral, etc.

• La fuente de electrones está en la parte superior y el haz se proyecta a través de condensadores, luego la muestra, seguida de lentes, y luego la imagen se captura en una pantalla fluorescente en la parte inferior.

El otro tipo es el microscopio electrónico de barrido (SEM). Utiliza los electrones para escanear la superficie de la muestra en lugar de transmitir a través de ella. Los sensores del microscopio registran información sobre la interacción entre los electrones y la muestra. Crea una imagen basada en eso. Proporciona información valiosa sobre la estructura de la superficie 3D y la topología de las muestras.

• El espesor de la muestra no es una limitación en este tipo de microscopía electrónica como en TEM.
• La fuente de electrones se encuentra en la parte superior, mientras que el haz se proyecta a través de una serie de lentes condensadoras y objetivas, seguido de la muestra. Los electrones retrodispersados, los electrones secundarios y los rayos X se reflejan en la muestra que detectan los sensores. Son capturados y traducidos en una imagen.

Microscopio óptico versus microscopio electrónico

Los microscopios óptico y electrónico tienen sus ventajas y desventajas. Las áreas en las que difieren se encuentran en la siguiente tabla:

Resumen de la lección

Los microscopios son instrumentos que se utilizan para ampliar y estudiar muestras muy pequeñas. Su fuerza se puede medir por su poder de aumento y la resolución alcanzada . Hay muchos tipos de microscopios y esta lección se centró en tres tipos principales.

Los microscopios ópticos también se denominan microscopios ópticos. Utilizan lentes ópticas y de luz para ampliar su muestra. Los microscopios simples usan solo una lente, mientras que los microscopios compuestos tienen lentes oculares en el ocular y lentes objetivos que se pueden usar para ajustar el aumento.

Los microscopios fluorescentes son tipos especializados de microscopios ópticos que utilizan tintes y etiquetas fluoróforos para resaltar proteínas, células y orgánulos específicos dentro de una muestra. Funcionan de manera similar a los microscopios ópticos, pero también excitan los fluoróforos para producir longitudes de onda específicas que pueden aislarse para obtener imágenes únicamente de estructuras específicas.

Finalmente, los microscopios electrónicos utilizan haces de electrones en lugar de ondas de luz para obtener imágenes aún más detalladas que las que pueden producir los microscopios ópticos. Hay dos tipos: microscopios electrónicos de transmisión que muestran el interior de muestras delgadas, similares a los microscopios ópticos, y microscopios electrónicos de barrido que proporcionan imágenes en 3D de las superficies de las muestras.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador