El microscopio electr¨®nico cumple cincuenta a?os

En agosto de este a?o, en Hamburgo, se ha conmemorado el quincuag¨¦simo aniversario de la invenci¨®n, por parte de Knoll y Ruska (1932), de la primera lente electromagn¨¦tica: acababa de nacer el microscopio electr¨®nico de transmisi¨®n. Seis a?os m¨¢s tarde, de nuevo Knoll, pero esta vez con la ayuda de Von Arpenne, dise?a otro: el de barrido. El microscopio electr¨®nico permite introducirnos en el fascinante mundo de lo casi infinitamente peque?o, y ha sido el instrumento utilizado por un equipo del Centro Nacional de Virolog¨ªa y Ecolog¨ªa Sanitarias de Majadahonda (Madrid), para aislar, por primera vez en Espa?a, una colonia de astrovirus.

La lente electromagn¨¦tica permite manipular electrones en el interior de conductos en los que previamente se ha realizado un alto vac¨ªo. Sobre la misma base, y tras el invento del microscopio electr¨®nico de transmisi¨®n, y el de barrido, en la d¨¦cada de los setenta, Jashimoto, en el Jap¨®n, y A. Crewe, en Norteam¨¦rica, construyeron por separado un h¨ªbrido -transmisi¨®n / barrido- capaz de ver cosas tan diminutas como un ¨¢tomo.La doctora Herrera es jefa de secci¨®n del departamento de Microscop¨ªa Electr¨®nica del Centro Nacional de Virolog¨ªa y Ecolog¨ªa Sanitarias de Majadahonda (Madrid) y presidenta de la Asociaci¨®n Espa?ola de Microscop¨ªa Electr¨®nica. Ella dirige el equipo que, por primera vez en Espa?a, ha logrado aislar, identificar y catalogar una colonia de astrovirus. Estos virus, con aspecto de ovni en formaci¨®n, son los causantes de las deshidrataciones -por diarrea- que padecen especialmente los ni?os en las ¨¦pocas veraniegas.

Estos astrovirus han sido localizados mediante un microscopio electr¨®nico de transmisi¨®n. Este potente aparato es capaz de aumentar 800.000 veces cualquier punto o detalle del material sometido a observaci¨®n. El chorro de electrones producidos por un filamento incandescente es canalizado sobre la preparaci¨®n mediante un ca?¨®n o tubo de alto vac¨ªo. Dentro de ¨¦ste, aproximadamente en su mitad, se introduce -a presi¨®n- una fina pieza en cuyo extremo lleva un taladro; sobre ¨¦ste se coloca una diminuta rejilla de cobre (el porta) que sostiene la preparaci¨®n: una rebanada fin¨ªsima, casi transl¨²cida, de la materia a observar.

Con un chasquido seco se pone en marcha el microscopio. Desde el extremo superior del ca?¨®n brota el chorro de electrones que atravesar¨¢ la preparaci¨®n con objeto de dibujarla sobre la pantalla fluorescente que, en la oscuridad del cuarto, brilla ante nuestros ojos. Antes del choque, los electrones deben ser agrupados; para ello se les obliga a pasar a trav¨¦s de un conjunto de campos electromagn¨¦ticos -lentes condensadoras- que transforma el desordenado chorro electr¨®nico en un fino y potente haz; ¨¦ste incide sobre la preparaci¨®n que, a modo de filtro -en funci¨®n de su estructura-, desv¨ªa y frena la trayectoria de cada electr¨®n, es decir, el haz que sale lleva dibujada en su interior la estructura que acaba de atravesar.

Conservar las trayectorias

Como la mayor¨ªa de los electrones han sufrido frenazos y desviaciones, es necesario reagruparlos de nuevo para evitar que se dispersen, pero sin que pierdan las nuevas trayectorias adquiridas. Para ello se sit¨²an debajo de la muestra varios conjuntos de campos electromagn¨¦ticos que los reagrupan en un nuevo haz. Este contin¨²a su camino a lo largo del ca?¨®n hacia el esperado encuentro con la pantalla sobre la que reproducir¨¢ la imagen de la preparaci¨®n bombardeada.Sobre la pantalla se visualizan las im¨¢genes contenidas en el haz de electrones; ¨¦stas son n¨ªtidas y bidimensionales, es decir, carecen de sensaci¨®n de relieve.

La doctora Herrera hace hincapi¨¦ en la paciente labor que sus t¨¦cnicos realizan cada vez que es necesario montar una preparaci¨®n. No s¨®lo es necesario deshidratar el material que se desee observar, sino que ¨¦ste debe ser pulverizado en finas part¨ªculas. Posteriormente, cada una de ellas se introduce en un peque?o tubo que contiene una soluci¨®n formada, b¨¢sicamente, por resina. Cuando se endurece, se extrae de cada tubito su contenido: unos min¨²sculos cilindros, en cuyo fondo se ve -como un diminuto punto oscuro- la part¨ªcula que va a ser examinada.

El problema de los microscopios de transmisi¨®n radica en que no pueden suministrar informaciones sobre el aspecto externo de la preparaci¨®n, y mucho menos conocer cu¨¢l es la posici¨®n relativa de un punto en la situaci¨®n general de la zona examinada. Para obtener im¨¢genes tridimensionales -con relieve- es necesario que el haz no atraviese la preparaci¨®n, sino que la recorra.

Esto es precisamente lo que hace el microscopio de barrido. El chorro de electrones generado por el filamento incandescente es dirigido hacia la muestra, pero en lugar de atravesarla, la barre, es decir, la recorre en todas las direcciones. Al chocar los electrones contra ella, unos rebotan, otros se desprenden y algunos, pocos, se pierden en su interior. L¨®gicamente, tanto los electrones rebotados como los desprendidos poseen una trayectoria propia que refleja su posici¨®n durante el impacto, despu¨¦s del cual son agrupados en dos haces.

La mayor¨ªa de los microscopios de barrido aprovechan ¨²nicamente el haz de electrones desprendidos. Este es canalizado, ampliado y dirigido por el interior del ca?¨®n con la ayuda de campos electromagn¨¦ticos. Al final de ¨¦ste -en su base- se encuentra la pantalla, que ya no es fluorescente, sino que ha sido sustituida por un tubo cat¨®dico similar al de un televisor convencional. El choque de los electrones desplazados sobre este tubo cat¨®dico produce una imagen barrida que representa, exactamente, la superficie de la preparaci¨®n. Como el haz de electrones recorre constantemente la preparaci¨®n, la imagen que se produce en la pantalla no es fija, sino que aparece generada por una raya blanca que, a su paso, la construye. Mediante una serie de mandos es posible fijarla, centrarla, aumentarla, obtener efectos zoom, fotografiarla, medirla....

En este tipo de microscopio, las preparaciones, como no han de ser atravesadas, pueden tener cualquier aspecto externo y alcanzar un tama?o -en algunos casos- similar al de un huevo de paloma. Para introducirlas dentro del radio de acci¨®n del chorro de electrones se necesita disponer de una c¨¢mara amplia y de f¨¢cil acceso. Esta es esf¨¦rica y est¨¢ situada en la base del ca?¨®n; durante todo el tiempo que permanece abierta brota de su interior una espesa nube de nitr¨®geno que impide que penetre en su seno cualquier tipo de part¨ªcula contaminante. Una vez cerrada, se procede autom¨¢ticamente a extraer el nitr¨®geno por succi¨®n.

Observaci¨®n de los ¨¢tomos

Si los de transmisi¨®n son capaces de ofrecer una imagen plana de un virus aumentada 800.000 (ochocientas mil) veces y los de barrido permiten, contemplar, tridimensionalmente, en un monitor de televisi¨®n el desarrollo de una c¨¦lula, en la actualidad ya existen modelos de microscopios electr¨®nicos que combinan la potencia de los de transmisi¨®n con las posibilidades pl¨¢sticas de los de barrido. Estos nuevos tipos son capaces de detectar cosas tan diminutas como un ¨¢tomo, que, por t¨¦rmino medio, es doscientas veces m¨¢s peque?o que el m¨¢s min¨²sculo virus observado hasta ahora con los microscopios de transmisi¨®n cl¨¢sicos.Realmente, el microscopio de transmisi¨®n-barrido no permite ver un ¨¢tomo en el sentido cl¨¢sico, es decir, no es factible contemplarlo como un n¨²cleo rodeado de electrones orbitales. En la actualidad, la visi¨®n de part¨ªculas at¨®micas constituye un mero ejercicio de especulaci¨®n cient¨ªfica al alcance de muy pocos centros de investigaci¨®n; pero es innegable que hechos como ¨¦stos configuran el futuro de la microscop¨ªa electr¨®nica.