Para Microtomo

Para el género de la polilla, vea Microtomo (polilla).

Un ultramicrótomo utilizado en microscopia.

A para Microtomo (del griego Mikros, lo que significa "pequeño", y temneinsignifica "cortar") es una herramienta utilizada para corte finísimas láminas de material, conocidas como secciones. Importante en la ciencia, Micrótomos son utilizados en microscopia, lo que permite la preparación de muestras para la observación bajo transmite luz o electrónica radiación. Micrótomos utilizan dependiendo de la muestra siendo cortado y el grosor deseado de las secciones se cortan las hojas diamantadas, vidrio o acero. Las láminas de acero se utilizan para preparar secciones de tejidos animal o vegetal para Microscopía de luz histología. Vidrio cuchillos se utilizan para rebanar las secciones para microscopía de luz y secciones muy delgada rebanada para microscopia electrónica. Cuchillas de diamante de grado industrial se utilizan para corte de materiales duros como huesos, dientes y planta importan tanto la microscopia ligera y para microscopía electrónica. Calidad gema cuchillas de diamante se utilizan para rebanar las secciones finas para microscopia electrónica.

Microtomía es un método para la preparación de secciones delgadas de materiales tales como huesos, dientes, minerales y una alternativa a electropulido y fresado de ion. Secciones de micrótomo pueden hacerse suficientemente delgadas como para la sección de un cabello humano en toda su amplitud, con espesor de sección entre 50nm y 100µm.

Historia

Diagrama de un micrótomo dibujado por Cummings en 1770.

En los inicios de la microscopio de luz desarrollo, las secciones de plantas y animales se prepararon manualmente utilizando cuchillas de afeitar. Se encontró para observar la estructura de la muestra bajo observación es importante hacer cortes limpios reproducibles del orden de 100 µm, a través del cual la luz puede ser transmitida. Esto permitió la observación de muestras en microscopios ópticos de un modo de transmisión.

Uno de los primeros dispositivos para la preparación de esos cortes fue inventado en 1770 por George Adams, Jr. (1750-1795) y desarrollado por Alexander Cummings. El aparato era operado manualmente, y la muestra en secciones creadas desde la parte superior de la muestra mediante una manivela y un cilindro.

En 1835, Andrew Prichard desarrolló un modelo de tabla base que permite la vibración aislada por fijar el aparato a la mesa, separar el operador de la cuchilla.

En ocasiones, atribución de la invención del micrótomo se da al anatomista Wilhelm His, Sr. (1865), En su Beschreibung eines Mikrotoms (En alemán Descripción de un micrótomo de), Wilhelm escribió:

El aparato ha permitido una precisión en el trabajo por el cual puedo lograr secciones que a mano no puedo crear posiblemente. Es decir, se ha habilitado la posibilidad de lograr secciones intactas de objetos en el curso de la investigación.

Otras fuentes más atributo el desarrollo a un fisiólogo Checo Jan Evangelista Purkyně. Diversas fuentes describen el modelo de Purkyne como la primera en el uso práctico.

Las oscuridades en los orígenes del microtomo son debido a que la primeras Micrótomos eran simplemente aparatos de corte y la fase del desarrollo de los primeros dispositivos ampliamente indocumentada.

A finales del siglo XIX, el desarrollo de muestras muy finas y delgadas constantemente por microtomía, junto con el selectivo de tinción de componentes celulares importantes o moléculas permitidas la visualización de información de microscopio.

Hoy en día, la mayoría de los Micrótomos es un diseño de bloque de cuchillos con un cuchillo cambiable, un sostenedor del espécimen y un mecanismo de avance. En la mayoría de los dispositivos que del corte de la muestra comienza moviendo la muestra sobre el cuchillo, donde el mecanismo de avance automáticamente avanza que el próximo corte de un grosor elegido se puede hacer. El espesor de la sección es controlado por un mecanismo de ajuste, lo que permite un control preciso.

Aplicaciones

Microtomo (C. Reichert, Viena, 1905 – 1915).

Las aplicaciones más comunes de Micrótomos son:

• Tradicional Histología Técnica: los tejidos son endurecidos substituyendo el agua con parafina. Luego se corta el tejido en el micrótomo en espesores que varían de 2 a 50 µm. Desde allí se puede montar el tejido en un portaobjetos de microscopio, teñido con dye(s) acuosa apropiada después de la previa eliminación de la parafina y examinadas usando un microscopio de luz.
• Procedimiento de la sección congelada:: los tejidos ricos en agua son endurecidos por el congelamiento y corte en estado congelado con una congelación micrótomo o micrótomo -criostato; secciones son teñidas y examinadas con un microscopio de luz. Esta técnica es mucho más rápida que la histología tradicional (5 minutos vs 16 horas) y se utiliza en combinación con procedimientos médicos para lograr un diagnóstico rápido. Cryosections se puede utilizar también en Immunohistochemistry como tejido congelación detiene la degradación del tejido más rápido que usando un fijador y no alterar ni ocultar tanto su composición química.
• Microscopia electrónica Técnica: después de incorporar tejidos en resina de epoxy, un micrótomo equipado con un cristal o cuchilla de diamante de calidad gema se utiliza para cortar secciones muy finas (típicamente de 60 a 100 nanómetros). Secciones teñidas con una solución acuosa de una sal apropiada de metales pesados y examinadas con un microscopio electrónico de transmisión. Este instrumento se denomina un ultramicrótomo. El ultramicrótomo también se utiliza con su cuchillo de cristal o un cuchillo de diamante de grado industrial para cortar las secciones de la encuesta antes de secciones delgadas. Estas secciones de la encuesta son generalmente de 0,5 a 1 µm de espesor y están montadas en un portaobjetos de cristal y manchado para localizar áreas de interés bajo un microscopio de luz antes de seccionar fino para el TEM. Seccionar fino para el TEM se realiza con un cuchillo de diamante de calidad gema. Complementando el tradicional TEM ultramicrótomos de técnicas cada vez más se encuentran montados dentro de una cámara de SEM para que la superficie de la cara del bloque puede ser reflejada y luego se retira con el microtomo para destapar la superficie siguiente imagen. Esta técnica se denomina Microscopía electrónica serie bloque-cara (SBFSEM).
• Botánico microtomía de técnica: materiales duros como madera, hueso y cuero requieren un micrótomo de trineo. Estos Micrótomos tienen palas más pesadas y pueden cortar tan delgadamente como un micrótomo regular.
• Espectroscopia de (especialmente FTIR o Espectroscopia infrarroja) Técnica de: secciones delgadas de polímero son necesarios para que el haz de infrarrojos penetran la muestra bajo examinación. Es normal que para cortar las muestras entre 20 y 100 µm de espesor. Para un análisis más detallado de áreas mucho más pequeñas en una sección delgada, FTIR microscopia puede ser utilizado para la inspección de la muestra.
• Microscopía de fluorescencia: las muestras se pueden hacer en rodajas para ser visto bajo un microscopio fluorocent.

Un desarrollo reciente es la micrótomo del laser, que corta el ejemplar blanco con un láser de femtosegundo en lugar de un cuchillo mecánico. Este método es sin contacto y no requiere de técnicas de preparación de muestra. El micrótomo del laser tiene la capacidad de cortar casi todos los tejidos en su estado nativo. Dependiendo del material que se procesa, espesores de rebanada de 10 a 100 µm son factibles.

Tipos de micrótomo

Micrótomo de trineo

Un microtomo de trineo.

Un microtomo de trineo es un dispositivo donde la muestra se coloca en un soporte fijo (shuttle), que entonces se mueve al revés y remite a través de un cuchillo. Micrótomos de trineo moderno tienen el trineo colocado sobre un cojinete linear, un diseño que permite el microtomo cortar fácilmente muchas secciones gruesas. Mediante el ajuste de los ángulos entre la muestra y la cuchilla del microtomo, se puede reducir la presión aplicada a la muestra durante el corte. Aplicaciones típicas para este diseño de microtomo son la preparación de muestras grandes, tales como ésos embebido en parafina para preparaciones biológicas. Espesor corte típica alcanzable en un micrótomo de trineo es entre 1 y 60 µm.

Micrótomo rotatorio

Un microtomo rotatorio de construcción mayor.

Este instrumento es un diseño común del micrótomo. Este dispositivo funciona con una acción giratoria efectuado tal que el corte real es parte del movimiento de rotación. En un micrótomo rotatorio, la cuchilla se fija normalmente en posición horizontal.

Principio del movimiento de la muestra para realizar un corte en un micrótomo rotatorio

En la figura a la izquierda, se explica el principio del corte. A través de la moción del sostenedor de la muestra, la muestra es cortada por la posición 1 a posición 2 del cuchillo), momento en el que la sección fresca permanece en el cuchillo. En el punto más alto del movimiento de rotación, el sostenedor de la muestra es avanzado por el mismo espesor de la sección que va a realizar, teniendo en cuenta la siguiente sección para hacerse.

El volante en Micrótomos muchas puede ser operado con la mano. Esto tiene la ventaja que se puede hacer un corte limpio, ya que la masa relativamente grande de la rueda volante evita que la muestra se detiene durante el corte de la muestra. El volante de los modelos más recientes a menudo está integrado dentro de la carcasa del micrótomo. El espesor de corte típico para un micrótomo rotatorio es entre 1 y 60 µm. Para materiales duros, como una muestra en una resina sintética, este diseño de microtomo puede permitir buenas secciones "Semi finas" con un espesor de tan bajo como 0.5 µm.

Cryomicrotome

Un cryomicrotome.

Para el corte de muestras congeladas, se pueden adaptar muchos Micrótomos rotatorios para cortar en una cámara de nitrógeno líquido, en una configuración llamada cryomicrotome. La temperatura reducida permite la dureza de la muestra al aumentar, como por una transición de cristal, que permite la preparación de muestras semi finas. Sin embargo la temperatura de la muestra y la temperatura del cuchillo deben ser controladas con el fin de optimizar el espesor de la muestra resultante

Ultramicrótomo

Una cinta de secciones ultrafinas preparado por temperatura ultramicrotomía, flotando en el agua en el barco de un cuchillo de diamante utilizado para cortar las secciones. La cuchilla es el borde en el extremo superior del canal de agua.

Un ultramicrótomo es una herramienta principal de ultramicrotomía. Pueden permitir la preparación de secciones muy delgadas, con el dispositivo de funcionamiento de la misma manera como un micrótomo de rotación, pero con tolerancias muy estrechas en la construcción mecánica. Como resultado de la cuidadosa construcción mecánica, la extensión termal linear del montaje se utiliza para proporcionar un control muy fino del grueso.

Estos cortes extremadamente finos son importantes para el uso con microscopio electrónico de transmisión (TEM) y Microscopía electrónica serie bloque-cara (SBFSEM) y a veces también son importantes para la microscopía óptica de luz. El espesor típico de estos cortes está entre 40 y 100 nm para microscopía electrónica de transmisión y frecuencia entre 30 y 50 nm para SBFSEM. Secciones más gruesas de hasta 500 nm espesor también se toman para aplicaciones TEM especializadas o secciones de estudio de microscopía seleccionar un área para los finales secciones delgadas. Cuchillas de diamante (preferiblemente) y cuchillos de cristal se utilizan con ultramicrótomos. Para recoger las secciones son flotaron encima de un líquido que se cortan y se recogen cuidadosamente sobre rejillas adecuadas para muestras TEM ver. El espesor de la sección puede ser estimado por la interferencia de película delgada colores de la luz reflejada que se ven como consecuencia el espesor de muestra extremadamente baja.

Para Microtomo vibratorio

El microtomo vibratorio funciona cortando con una cuchilla vibrante, permitiendo que el resultante corte para hacerse con menos presión que sería necesaria para una cuchilla estacionaria. El microtomo vibratorio se utiliza generalmente para muestras biológicas difíciles. El espesor de corte es generalmente alrededor 30-500 µm para el tejido vivo y 10-500 µm para el tejido fijo.

Sierra de microtomo

El microtoma del Sierra es especialmente para materiales duros tales como dientes o huesos. El microtomo de este tipo tiene una rotación empotrable vio, que corta a través de la muestra. El grosor mínimo de corte es aproximadamente 30 µm y puede ser hecho para muestras relativamente grandes.

Micrótomo del laser

Vea también: Micrótomo del laser

Un diagrama conceptual del funcionamiento de micrótomo del laser.

El láser micrótomo es un instrumento de contacto rebanar. Previa preparación de la muestra a través de la incrustación, congelación o productos química fijación no es necesario, reduciendo los artefactos de métodos de preparación. Alternativamente este diseño de micrótomo puede también usarse para materiales muy duros, como huesos o dientes, así como algunas cerámicas. Depende de las propiedades de la muestra del material, el espesor alcanzable es entre 10 y 100 µm.

El dispositivo funciona con una acción de corte de un láser de infrarrojos. Como el láser emite una radiación en el cercano infrarrojo, en este régimen de longitud de onda del láser puede interactuar con los materiales biológicos. A través de focusing sharp de la sonda dentro de la muestra, un foco de intensidad muy alta, hasta TW/ cm², se puede lograr. A través de la interacción no lineal de la penetración en la región focal óptica se introduce la separación de una material en un proceso conocido como foto-interrupción. Limitando el láser pulso duraciones para el femtosegundos gama, la energía gastada en la región de destino es precisamente controlada, limitando la zona de interacción de la corte debajo de un micrómetro. Externos a esta zona el tiempo de aplicación de rayo ultra corta presenta mínima a ningún daño termal al resto de la muestra.

La radiación láser es dirigida hacia un rápido análisis espejo basado en sistema óptico que permite posicionamiento dimensional tres del cruce de la viga, mientras que salto de la viga a la región deseada de interés. La combinación de alta potencia con una tasa alta de trama permite al analizador de cortar grandes áreas de la muestra en un corto tiempo. En el micrótomo del laser la Microdisección láser de áreas internas en los tejidos, las estructuras celulares y otros tipos de pequeñas características también es posible.

Cuchillas para Microtomo

Una cuchilla de diamante utilizada para cortar secciones ultrafinas (normalmente de 70 a 350 nm) para microscopía electrónica de transmisión.

La selección del perfil de hoja de cuchillo microtomo depende del material y preparación de las muestras, así como los requisitos de la muestra final (e.g. cortados grueso y calidad).

Cuchillo de diseño y tipos

Perfiles de cuchillas de micrótomo.

Generalmente, los cuchillos se caracterizan por el perfil de la hoja del cuchillo, que se enmarca en las categorías de plana cóncava, en forma de cuña o cincel en forma de diseños.

Cuchillas de micrótomo cóncava planar son extremadamente afiladas, pero también son muy delicados y por lo tanto sólo se utilizan muestras muy suave. Los cuchillos de Perfil de cuña son algo más estables y encuentran uso en materiales moderadamente duros, tales como epoxi o corte criogénico muestra. Finalmente, el perfil de cincel con su borde romo, aumenta la estabilidad de la navaja, mientras que requiere más fuerza para lograr el corte.

Para ultramicrótomos, cuchillos de cristal y diamante son necesarios, la anchura de corte de la hoja es por lo tanto, del orden de unos pocos milímetros y por lo tanto es significativamente menor para cuchillas de microtomo clásica. Vidrio cuchillos se fabrican generalmente por la fractura del vidrio barras utilizando dispositivos fractura especial "cuchillo-maker". Cuchillas de vidrio pueden utilizarse para las preparaciones de la muestra inicial incluso donde cuchillas de diamante pueden ser utilizados para seccionamiento final. Vidrio cuchillos generalmente tienen pequeños canales, hechas con cinta plástica, que están llenos de agua para permitir que la muestra flotante para la colección más adelante. Discos de diamante pueden ser construidas en tal un canal existente, permitiendo el mismo método de colección.

De seccionamiento

Antes de cortar por micrótomo, materiales biológicos se colocan generalmente en un fijador más rígido, en un proceso conocido como incrustación. Esto se logra por la entrada de una sustancia líquida alrededor de la muestra, como la parafina (cera) o epoxy, que es colocado en un molde y posteriormente endurecidas para producir un "bloque" que se corta fácilmente.

La declinación es el ángulo de contacto entre la muestra vertical y la hoja del cuchillo. Si la cuchilla de corte es perpendicular (declinación = 90) el corte se hace directamente utilizando un modo basado en la presión y las fuerzas por lo tanto son proporcionalmente más grandes. Si el cuchillo está inclinado, sin embargo, el movimiento relativo de la cuchilla es cada vez más paralelo al movimiento de la muestra, lo que permite una acción rebanadora. Este comportamiento es muy importante para muestras grandes o difíciles de

La inclinación de la cuchilla es el ángulo entre la cara de cuchillo y de la muestra. Para un resultado óptimo, este ángulo debe escogerse adecuadamente. El ángulo óptimo depende de la geometría de la cuchilla, la velocidad de corte y muchos otros parámetros. Si el ángulo está ajustado a cero, el cuchillo de corte puede a menudo se vuelven inestables y para suavizar esto debe utilizarse una nueva ubicación de la cuchilla.

Si el ángulo es demasiado grande, la muestra puede arrugamos y el cuchillo puede inducir variaciones periódicas de espesor en el corte. Incrementando más el ángulo tal que es muy grande uno puede dañar la cuchilla de corte.

Véase también

• Histología
• Microscopio

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