Es uno de los inventos que marca un punto de inflexión en la historia de la Histología y en la Medicina. Permite observar elementos y microorganismos invisibles a simple vista
Por la época de Euclides, en el siglo tercero a. C. se desarrolló el conocimiento de las lentes, Ptolomeo de Alejandría (150 d. C.) fue el primero en estudiar las leyes de la refracción de la luz.

 
Las propiedades de este tipo de lentes fueron detalladamente estudiadas en Inglaterra por el franciscano Roger Bacon (1214-1294), trabajó ampliamente con lentes y asentó las leyes de la refracción y la reflexión.

 
En el siglo XV Leonardo de Vinci estaba familiarizado con el empleo de las lentes y, en 1609 Zacarias Jansen, un holandés fabricante de anteojos descubrió el principio del microscopio al colocar juntas dos lentes en un tubo (microscopio compuesto), permitiendo amplificar una imagen hasta 9 veces. Esto supuso un gran avance respecto a los aumentos obtenidos mediante lupas (microscopios simples).

 
El primero en aplicar el microscopio a la medicina fue el porfesor Kircher (1602-1680), un sacerdote jesuita y doctor de Würzburg, que observó los glóbulos rojos de la sangre.
El genio de los microscopios fue Antony van Leewenhook (1632-1723) un holandés comerciante de tejidos con interés por los microscopios, que construyó una gran cantidad de ellos, considerado el padre de la microbiología descubriendo las bacterias.
Giovanni Faber (1574- 1629) médico y botánico alemán, fue quien en 1625 utilizó por primera vez el término microscopio para referirse a este instrumento ( “micra”-pequeño- y “skopein” mirar) como la invención de Galileo.

 
Durante la segunda mitad del siglo XVII empiezan a aparecer las primeras obras científicas, describiendo lo que se observa por el microscopio, la primera se tituló “Micrographia”, escrita por Robert Hooke (1635-1703) físico y astrónomo inglés, publicada en 1665, donde describe cavidades poliédricas como las celdillas de un panal , por ello cada cavidad se llamó célula.
Durante los siglos XVIII y XIX la tecnología del microscopio ha ido evolucionando y perfeccionándose hasta el microscopio actual, destacando el fabricante Carl Zeiss, al incorporar las teorías de óptica del físico Ernst Abbe.

 

Este instrumento ha sido de gran utilidad, en los campos de la ciencia, incorporándose en la investigación dentro del área de la química (estudio de los cristales), la física ( propiedades físicas de los materiales), geología ( análisis de la composición mineralógica y textural de las rocas) y en la biología (estudio de las estructuras microscópicas de la materia viva) . En histología y anatomía patológica, la microscopía permite aplicaciones diagnósticas: diagnóstico del cáncer, estructuras cristalinas, pigmentos, lípidos, proteínas, depósitos óseos, depósitos de amiloide, etc.

 

 

 
Partes del microscopio óptico

 

 

En un microscopio óptico podemos distinguir entre el sistema óptico y el sistema mecánico:
a) Sistema óptico: conjunto de lentes y elementos de manipulación de la luz necesarios para generar la imagen aumentada.

b) Sistema mecánico: soporte estructural de los elementos.

Las piezas ópticas constan: objetivos, oculares, condensadores y colectores. El objetivo y el ocular crean el aumento útil del objeto, forman el sistema de observación: el condensador y el colector constituyen el sistema de iluminación del microscopio. El microscopio como la lupa, se emplea para observar objetos cercanos pero, a distinción de la lupa, este tiene mayor poder separador. El sistema óptico del microscopio transforma el haz de luz homocéntrico divergente que entra al sistema en un haz de rayos paralelos que emergen de el.

 
El principio de funcionamiento de un microscopio óptico se basa en la propiedad de algunos materiales que permiten cambiar la dirección de los rayos de luz. Esto permite fabricar lentes capaces de hacer converger o divergir rayos de luz. Mediante la combinación de estas lentes se puede generar una imagen aumentada de cualquier objeto.

 

 

 
El sistema óptico tiene 2 etapas de aumento, la primera el objetivo y la segunda el ocular. Las lentes del objetivo generan una imagen real aumentada de la muestra, esta imagen real es a continuación ampliada mediante las lentes del ocular dando lugar a una imagen virtual de tamaño superior a la muestra original.

 

 

 

 

Para focalizar el haz de luz hacia la muestra, tenemos el foco de luz y un condensador, una vez la luz ha atravesado la muestra, las lentes desvían la luz de forma correcta para generar la imagen aumentada.

 
Los microscopios compuestos se utilizan para estudiar especímenes delgados, puesto que su profundidad de campo es muy limitada. Por lo general, se utilizan para examinar cultivos, preparaciones trituradas o una lámina muy fina del material que sea. Depende de la luz que atraviese la muestra desde abajo, son necesarias técnicas para aumentar el contraste y la imagen.

 
El microscopio es un instrumento de óptica, donde intervienen algunos fenómenos físicos relacionados con la luz:

 
a) Reflexión: es el fenómeno por el cual un rayo de luz que choca contra una superficie lisa es rechazado en el mismo plano. Si el rayo choca perpendicularmente a la superficie será rechazado en la misma dirección en que vino: este rayo será normal, cuando el rayo incide fuera de lo normal, lo hace en un ángulo con respecto a la superficie, se produce un ángulo de incidencia (i) y es reflejado este ángulo en otro ángulo llamado ángulo de reflexión igual al de incidencia i=r.

 

 

b) Refracción: es el fenómeno por el cual un rayo de luz que atraviesa oblicuamente un cuerpo transparente de distinta densidad, sufre un cambio de dirección en su recorrido, tanto a su entrada como a la salida. Si llega perpendicularmente a la superficie no se refracta, es considerado normal (N), sigue la misma dirección de origen a través del medio transparente.

 

 

La refracción de un rayo está relacionado con las diferentes densidades de los medios, así para dos medios de distintas densidades que tiene que atravesar: el índice de refracción es: n= seno i / seno r

n = 1 para el aire, n= 1.33 para el agua, n= 1.51 para el aceite de inmersión, n= 1.52 para el vidrio

 

 

c) Apertura numérica (AN): capacidad de la lente objetivo de utilizar más o menos rayos luminosos para formar la imagen. Se encuentra en la moldura de los lentes objetivos.

 

 

d) Poder y limite de resolución (PR): es la capacidad del instrumento para producir imágenes distintas de puntos situados muy cerca uno de otro en el objeto. Depende de la longitud de onda , de la luz utilizada y de la apertura numérica (AN) del objetivo utilizado.

LR= 0,61*Long. Onda/ AN

Con luz visible Longitud de onda es = 0.5 micrometros
El medio óptico líquido que rellena el espacio entre el objeto y el objetivo se le denomina liquido de inmersión. El índice de refracción es el próximo al del vidrio ( se utiliza agua, glicerina, aceites de cedro y de enebro, monobromonaftalina, entre otros).
Los mejores objetivos son aquellos que están corregidos para las aberraciones.

 

Las aberraciones son alteraciones ópticas en la formación de la imagen debidas a las propias lentes del objetivo:

 
a) Aberraciones geométricas (efecto Keystone): ocurre que los rayos que inciden periféricamente en la lente son los que se refractan más que aquellos que inciden más cerca del centro de la lente. Para evitar las aberraciones geométricas se construyen los llamados objetivos planos o planáticos.

 

b) Aberraciones cromáticas: los objetivos que están corregidos para las aberraciones cromáticas se denominan acromáticos (rojo y azul), semiaprocromáticos (rojo y el azul con mayor apertura numérica) y los apocromáticos ( corregidos para el rojo, el azul y el verde).

Aumentos: para determinar la magnitud de una imagen, debe multiplicarse el aumento de la lente ocular por el aumento de la lente objetivo, inscritos en la moldura

Ocular 10x Objetivo 10x…………………Aumento 100x

 

 

Tipos de microscopio óptico:
• Microscopio compuesto: tipo elemental, se utilizan dos o más lentes para obtener la imagen aumentada.
• Microscopio monocular: sólo tiene un ocular y por lo tanto permite observar la muestra solo con un ojo.
• Microscopio binocular: incluye dos oculares, para utilizar los dos ojos para examinar la muestra. La imagen proveniente del objetivo se divide en dos mediante un primas óptico.
• Microscopio trinocular: tiene los dos oculares para observar la muestra con los dos ojos e incluye un ocular adicional donde se puede conectar una cámara para capturar imágenes de las observaciones.
• Microscopio digital: incluye una cámara en lugar del ocular, permite capturar digitalmente la imagen de la muestra, se visualiza la imagen en tiempo real en la pantalla o se puede transmitir a un ordenador mediante conexión USB.
• Microscopio USB: microscopio digital muy sencillo, para observar objetos cotidianos.
• Microscopio invertido: la posición de la fuente de la luz y el objetivo es la opuesta al microscopio convencional. Permite observar los elementos del fondo de un recipiente: para observar células vivas o tejidos, ya que deben estar hidratados.
• Microscopio estereoscópico: microscopio binocular con diferente imagen en cada ocular, produce un efecto de estar viendo una imagen en tres dimensiones.

 

Bibliografía:
• Wikipedia
• Ivan Rebollo, “Óptica del microscopio óptico”, UCLA
• Hecht, Eugene, “Óptica”, Ed. Pearson Educación, 2016
• Werner Nachtigall, “Microscopía”, Ed. Omega, 1997

• Peter Baldry, “ La batalla contra las bacterias”, Ed. Reverté,1981

 

Links relacionados:
• Tecnología óptica, Zeiss
https://www.zeiss.es/corporate/home.html

• Educación en microscopía óptica e imagen digital, Zeiss
http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/

• Sección Universitaria de microscopía, Universidad de Murcia
http://www.um.es/web/sai/contenido/servicios/microscopia

• Unidad de microscopía, Universidad Autónoma de Madrid
https://uam.es/UAM/SIdIUnidadMicroscopia/1242668321277.htm?idenlace=1242669340235

• Optical Manipulation and Micromechanics, University of Cambridge
Optical Manipulation and Micromechanics

• Lic. José Manuel Gómez: uso del microscopio óptico