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La ciencia y la tecnología han avanzado mucho desde que Anton van Leeuwenhoek observara, a mediados del siglo XVII, glóbulos rojos y espermatozoides con un primer prototipo de microscopio hecho en casa a partir de lupas.
Actualmente, cuatro siglos después, no solo somos capaces de observar todas aquellas formas de vida microscópicas para entender así su naturaleza y buscar aplicaciones en distintas disciplinas. Hoy en día podemos ver virus, unas estructuras tan pequeñas que con los microscopios tradicionales son imposibles de vislumbrar.
Y no solo esto, hay microscopios que no solo permiten observar virus, sino que algunos ya son capaces de darnos imágenes reales de los átomos. Para entenderlo, si las células que observó van Leeuwenhoek fueran del tamaño de la Tierra, un átomo sería poco más que un campo de fútbol dentro de ella.
Esta proeza técnica es debida a las continuas mejoras en el campo de la microscopía, pues se han diseñado aparatos capaces de detectar objetos con un tamaño que se encuentra mucho más allá de nuestro límite de visión.
¿Cuántos tipos de microscopios existen?
A pesar de ser el más usado y tradicional, no solo existe el microscopio óptico, cuyas características y partes que lo conformaban repasamos en un artículo anterior.
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La tecnología nos ha brindado muchos más tipos de microscopios que, pese a tener un uso más restringido debido a su coste y a la dificultad para utilizarlos, han permitido avanzar en muchas disciplinas científicas, especialmente en las ciencias de la salud.
En este artículo repasaremos cuáles son los principales tipos de microscopios que existen actualmente y veremos para qué sirve cada uno de ellos.
1. Microscopio óptico
El óptico fue el primer microscopio de la historia. Marcó un antes y un después en la biología y la medicina pues, a pesar de su relativa sencillez tecnológica, permitió observar por primera vez estructuras unicelulares.
La principal característica del microscopio óptico es que la luz visible es el elemento que permite visualizar la muestra. Un haz de luz ilumina el objeto a observar, lo atraviesa y es conducido hasta el ojo del observador, que percibe una imagen ampliada gracias a un sistema de lentes.
Resulta útil para la mayoría de tareas de microscopía, pues permite una correcta visualización de tejidos y células. Sin embargo, su límite de resolución viene marcado por la difracción de la luz, un fenómeno por el cual el haz de luz inevitablemente se desvía en el espacio. Es por ello que lo máximo que se puede obtener con un microscopio óptico son 1.500 aumentos.
2. Microscopio electrónico de transmisión
El microscopio electrónico de transmisión se inventó durante los años 30 y supuso, igual que el óptico en su día, toda una revolución. Este tipo de microscopio permitía llegar a un número de aumentos mucho mayor ya que no utilizaba la luz visible como elemento de visualización, sino que usaba electrones.
El mecanismo de un microscopio electrónico de transmisión se basa en hacer incidir electrones sobre una muestra ultrafina, mucho más de las que se preparaban para su visualización en el microscopio óptico. La imagen se obtiene a partir de los electrones que han atravesado la muestra y que posteriormente han impactado sobre una placa fotográfica.
Tecnológicamente son mucho más complejos que los ópticos ya que para conseguir el correcto flujo de electrones por su interior, este debe estar al vacío. Los electrones son acelerados hacia la muestra mediante un campo magnético.
Cuando inciden sobre esta, algunos electrones la atravesarán y otros “rebotarán” y serán dispersados. Esto da lugar a imágenes con zonas oscuras (donde los electrones han rebotado) y zonas claras (donde los electrones han atravesado la muestra), que en su totalidad conforman una imagen en blanco y negro de la muestra.
Gracias a no estar limitado a la longitud de onda de la luz visible, los microscopios electrónicos pueden ampliar un objeto hasta 1.000.000 de veces. Esto permite la visualización no solo de bacterias, sino también de virus; algo imposible con un microscopio óptico.
3. Microscopio electrónico de barrido
El microscopio electrónico de barrido también se basa en la colisión de electrones sobre la muestra para lograr la visualización, pero en este caso las partículas no impactan sobre toda la muestra simultáneamente, sino que lo hacen recorriendo distintos puntos. Como si se tratara de un escaneado.
En el microscopio electrónico de barrido la imagen no se obtiene de los electrones que impactan sobre una placa fotográfica después de atravesar la muestra. En este caso su funcionamiento se basa en las propiedades de los electrones, que después de impactar sobre la muestra sufren cambios: una parte de su energía inicial se transforma en rayos X o en emisión de calor.
Midiendo estos cambios se puede obtener toda la información necesaria para, como si de un mapa se tratara, hacer una reconstrucción ampliada de la muestra.
4. Microscopio de fluorescencia
Los microscopios de fluorescencia generan una imagen gracias a las propiedades fluorescentes de la muestra observada. La preparación es iluminada mediante una lámpara xenón o de vapor de mercurio, es decir, no se usa un haz de luz tradicional, sino que se trabaja con gases.
Estos gases iluminan la muestra con una longitud de onda muy concreta que permite que las sustancias de la muestra empiecen a emitir luz propia. Es decir, es la propia muestra la que genera luz. No la iluminamos, incitamos a que ella produzca luz.
Es muy utilizado en microscopía biológica y analítica, pues es una técnica que otorga gran sensibilidad y especificidad.
5. Microscopio confocal
En la línea de lo que hacía un microscopio electrónico de barrido, el microscopio confocal es un tipo de microscopio de fluorescencia en el que no se ilumina la muestra en su totalidad, sino que se hace un escaneado.
La ventaja respecto al de fluorescencia tradicional es que el microscopio confocal permite hacer una reconstrucción de la muestra obteniendo imágenes tridimensionales.
6. Microscopio de efecto túnel
El microscopio de efecto túnel permite visualizar la estructura atómica de las partículas. Utilizando principios de la mecánica cuántica, estos microscopios capturan los electrones y se logra una imagen de alta resolución en la que cada átomo se puede distinguir del otro.
Es un instrumento imprescindible en el campo de la nanotecnología. Pueden ser utilizados para producir cambios en la composición molecular de las sustancias y permite obtener imágenes tridimensionales.
7. Microscopio de rayos X
El microscopio de rayos X no utiliza la luz ni los electrones, sino que para lograr la visualización de la muestra, esta es excitada con rayos X. Esta radiación de muy baja longitud de onda es absorbida por los electrones de la muestra, lo que permite conocer la estructura electrónica de esta.
8. Microscopio de fuerza atómica
El microscopio de fuerza atómica no detecta ni luz ni electrones, pues su funcionamiento se basa en hacer un escaneado de la superficie de la muestra para detectar las fuerzas que se establecen entre los átomos de la sonda del microscopio y los átomos de la superficie.
Detecta fuerzas de atracción y de repulsión muy leves y esto permite hacer un mapeado de la superficie obteniendo así imágenes tridimensionales como si de una técnica de topografía se tratara. Tiene infinidad de aplicaciones en nanotecnología.
9. Microscopio estereoscópico
Los microscopios estereoscópicos son una variación de los ópticos tradicionales que permiten una visualización tridimensional de la muestra.
Equipados con dos oculares (los ópticos generalmente solo tenían uno), la imagen que llega a cada uno de los oculares es ligeramente distinta entre ellos, pero al combinarse se consigue ese efecto tridimensional deseado.
Pese a no llegar a aumentos tan altos como con el óptico, el microscopio estereoscópico es muy utilizado en tareas en las que se requiere hacer una manipulación simultánea de la muestra.
10. Microscopio petrográfico
También conocido como microscopio de luz polarizada, el microscopio petrográfico se basa en los principios del óptico pero con una particularidad añadida: tiene dos polarizadores (uno en el condensador y otro en el ocular) que reducen la refracción de la luz y la cantidad de brillo.
Se utiliza cuando se observan minerales y objetos cristalinos, ya que si se iluminaran de forma tradicional, la imagen obtenida sería borrosa y difícil de apreciar. También es útil cuando se analizan tejidos que pueden provocar la refracción de la luz, generalmente tejido muscular.
11. Microscopio de iones en campo
El microscopio de iones en campo es usado en ciencias de materiales ya que permite visualizar la ordenación de los átomos de la muestra.
Con un funcionamiento similar al microscopio de fuerza atómica, con esta técnica se miden los átomos de gas absorbidos por una punta de metal para hacer una reconstrucción de la superficie de la muestra a nivel atómico.
12. Microscopio digital
El microscopio digital es aquel instrumento capaz de capturar una imagen de la muestra y proyectarla. Su principal característica es que en lugar de disponer de un ocular, está dotado de una cámara.
Pese a que su límite de resolución es menor que el de un microscopio óptico convencional, los microscopios digitales son muy útiles para observar objetos cotidianos y el hecho de poder almacenar las imágenes obtenidas es un reclamo comercial muy potente.
13. Microscopio compuesto
El microscopio compuesto es todo aquel microscopio óptico dotado de al menos dos lentes. Mientras que los tradicionales solían ser simples, la inmensa mayoría de los microscopios modernos son compuestos ya que disponen de varias lentes tanto en el objetivo como en el ocular.
14. Microscopio de luz transmitida
En el microscopio de luz transmitida, la luz atraviesa la muestra y es el sistema de iluminación más utilizado en los microscopios ópticos. La muestra debe ser cortada muy fina para hacerla semitransparente y que parte de la luz pueda atravesarla.
15. Microscopio de luz reflejada
En los microscopios de luz reflejada, la luz no atraviesa la muestra, sino que es reflejada al incidir sobre esta y conducida hacia el objetivo. Este tipo de microscopio es utilizado cuando se trabaja con materiales opacos que, por muy finos que sean los cortes obtenidos, no dejan pasar la luz.
16. Microscopio de luz ultravioleta
Como su propio nombre indica, los microscopios de luz ultravioleta no iluminan la muestra con luz visible, sino que lo hacen con luz ultravioleta. Al ser su longitud de onda más corta, puede conseguirse una resolución mayor.
Además, es capaz de detectar un mayor número de contrastes, por lo que es útil cuando las muestras son demasiado transparentes y no podrían visualizarse con un microscopio óptico tradicional.
17. Microscopio de campo oscuro
En los microscopios de campo oscuro la muestra es iluminada de forma oblicua. De este modo, los rayos de luz que llegan al objetivo no vienen directamente del foco lumínico, sino que han sido dispersados por la muestra.
No requiere teñir la muestra para su visualización y permite trabajar con células y tejidos demasiado transparentes como para ser observados con técnicas convencionales de iluminación.
18. Microscopio de contraste de fases
El microscopio de contraste de fases basa su funcionamiento en el principio físico por el cual la luz viaja a distintas velocidades en función del medio por el que viaja.
Utilizando esta propiedad, el microscopio recoge las velocidades a las que ha circulado la luz mientras atravesaba la muestra para hacer una reconstrucción y obtener una imagen. Permite trabajar con células vivas ya que no requiere teñir la muestra.
Referencias bibliográficas
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Gajghate, S. (2016) “Introduction to Microscopy”. India: National Institute of Technology Agartala.
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Harr, M. (2018) “Different Kinds of Microscopes & Their Uses”. sciencing.com.
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Bhagat, N. (2016) “5 Important Types of Microscopes used in Biology (With Diagram)”. Biology Discussion.
