Desde los albores de la humanidad han sido fundamentales los descubrimientos y la evolución de la tecnología junto a ellos, los cuales han influido en las diferentes perspectivas que se han utilizado para analizar la vida.
June Almeida, la científica que descubrió los coronavirus
La posibilidad de observar el mundo bajo un microscopio ha abierto grandes puertas al mundo de la ciencia. Durante años, estos equipos eran imprecisos y difíciles de fabricar, hasta que a finales del siglo XIX, en 1877, Ernst Abbe, que publicó por encargo de Carl Zeiss su teoría del microscopio, que daba la primera base matemática y óptica a la producción de equipos.
Importancia e historia de la microscopía
La microscopía es una herramienta esencial en la investigación científica, que nos permite observar y analizar muestras a un nivel microscópico que es invisible a simple vista. A lo largo de los años, la microscopía ha experimentado avances significativos en tecnología y técnicas, lo que resulta en una amplia gama de aplicaciones en diversos campos científicos.
La microscopía juega un papel crucial en diversas disciplinas científicas, como la biología, la medicina, la ciencia de los materiales y la ingeniería. En biología, se utiliza para observar estructuras celulares y moleculares, interacciones entre células y el estudio de procesos biológicos. En medicina, la microscopía se utiliza para diagnosticar enfermedades y desarrollar tratamientos. La ciencia de los materiales se basa en la microscopía para investigar las propiedades y características de los materiales, mientras que la ingeniería la utiliza para el control de calidad, las pruebas y la inspección de componentes y productos.
En 1590 dos constructores holandeses de gafas, Hans Janssen y su hijo Zacharias ( finales del siglo XVI y principios del XVII), construyeron un aparato con lentes de aumento que permitía ver los objetos más pequeños. Combinaron dos lentes convexos en un tubo opaco y obtuvieron de esta manera una mayor perfección en la observación de pequeños objetos con lo cual se fundan los principios del microscopio compuesto y el telescopio.7,8
El microscopio de Zacharias es utilizado y perfeccionado por varios experimentadores y conocido en todos los países, se empleó su sistema óptico en astronomía por Galileo Galilei quien publicó sus observaciones al igual que Kepler. En 1609 Galileo Galilei construyó el primer microscopio simple. De 1617 a 1619, apareció ya un microscopio de dos lentes con un solo objetivo convexo y un ocular, cuyo autor, según se supone, fue el físico Cornelius Drebbel. En 1637 René Descartes en su libro "Dioptrique", describe un microscopio compuesto, constituido por dos lentes, un ocular plano-cóncavo y un objetivo biconvexo.
La historia de la microscopía óptica se remonta al siglo 17 cuando el científico holandés Antonie van Leeuwenhoek desarrolló el primer microscopio práctico. Leeuwenhoek utilizó un microscopio simple que consistía en una sola lente para observar organismos microscópicos, incluyendo bacterias y protozoos. Su trabajo allanó el camino para el desarrollo de microscopios ópticos más avanzados, incluidos los microscopios compuestos, que utilizan múltiples lentes para magnificar objetos.
Ernst Karl Abbe
En el siglo 19, los avances en la fabricación de lentes y el desarrollo de la teoría de difracción de Abbe por Ernst Abbe permitieron la creación de microscopios de alta resolución. Estos microscopios utilizaron lentes de inmersión en aceite y sistemas de iluminación mejorados para lograr un mayor aumento y resolución.
En el siglo 20, la introducción de la microscopía electrónica y otras técnicas de imagen amenazaron con hacer obsoleta la microscopía óptica. Sin embargo, los avances en tintes fluorescentes y técnicas como la microscopía confocal (que emplea una técnica óptica de imagen para incrementar el contraste y/o reconstruir imágenes tridimensionales) y la microscopía de súper resolución (que permiten obtener imágenes con mayor resolución que la resolución máxima ) han renovado el interés en la microscopía óptica y han ampliado sus capacidades.
Con la ayuda de la microscopía, los investigadores pueden visualizar y analizar muestras con alta resolución y precisión, lo que les permite hacer nuevos descubrimientos y avances en sus respectivos campos.
7 grandes descubrimientos científicos gracias a los microscopios
1. LA NEURONA, ESTRUCTURA BÁSICA DEL SISTEMA NERVIOSO
Para visualizar las neuronas, Ramón y Cajal utilizó una técnicas de tintado en una célula de cada cien lo que le permitió aislar las neuronas y demostrar a través del microscopio que estaban separadas.
2. IDENTIFICACIÓN DE LA ENFERMEDAD DEL ALZHEIMER
El mismo año que Ramón y Cajal recibió el Nobel, Alois Alzheimer presentó en la XXXVII Conferencia de Psiquiatría del Sudoeste Alemán en Tübingen, un estudio en el que se hacía referencia por primera vez a una enfermedad de la corteza cerebral. Esta enfermedad, que se conocería posteriormente como Alzheimer, presentaba diversos síntomas como pérdida de memoria, desorientación y demencia, causas directamente relacionadas con cambios en la estructura de la corteza cerebral observados a través del microscopio.
3. PRIMER ESTUDIO MICROSCÓPICO DE CÉLULAS VIVAS
Actualmente el microscopio de contraste de fases en una de las herramientas más utilizadas para el estudio de estructuras celulares ya que evita la tinción de los tejidos y, por lo tanto, mantiene las células vivas. Esto permite realizar análisis más fiables y exactos con buena resolución. Hasta 1932, este tipo de microscopio, desarrollado por Frits Zernike, no existía y todos los estudios debían realizarse con muestras de tejidos muertos. Zernike aceleró con esta técnica muchos años de investigación científica
4. VIRUS DE PAPILOMA COMO CAUSA DEL CÁNCER DE CUELLO DE ÚTERO
En 1983 Harald Zur Hausen descubrió que el virus del papiloma humano, una enfermedad de transmisión sexual, era un factor necesario en el desarrollo de casi todos los cánceres cervicales. Zur Hausen logró aislar bajo el microscopio
dos cepas del virus responsables del 70% de los cánceres en el cuello del útero.
Gracias a su trabajo, hoy se dispone de vacunas que evitan un número importante de infecciones relacionadas con el virus del papiloma humano.
5. PRIMER ANÁLISIS DE PROTEÍNAS EN CÉLULAS VIVAS
Sesenta y dos años más tarde del descubrimiento de la técnica de contraste de fases, en 1994 el mundo científico dio un importante paso en el estudio de las células vivas gracias al descubrimiento de la proteína verde fluorescente por
parte de Martin Chalfie, Osamu Shimomura y Roger Y. Tisen. Esta proteína emite bioluminiscencia en procesos que antes era invisibles para el ojo humano, como el desarrollo de las neuronas, la evolución de las células cancerosas o la
proliferación del virus del SIDA, entre otros. Gracias a su descubrimiento a través del microscopio se ha logrado un importante avance en la biología y medicina modernas.
6. LAS APLICACIONES DEL GRAFENO EN LA ELECTRÓNICA
7. LA LLEGADA DE LA SUPERRESOLUCIÓN
Durante años se pensó que la microscopía óptica tenía un límite a partir del cual no se podía conseguir más resolución. Eric Betzig, Stefan W. Hell y William E. Moerner rompieron con esta idea gracias a su introducción de la microscopía de super-resolución, que permite observar moléculas dentro de células vivas a una escala nanométrica. Gracias a esta técnica, que les dio en 2014 a sus inventores un Premio Nobel de Química, pueden estudiarse al nivel más avanzado
Enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson. ZEISS ha aplicado esta tecnología en el desarrollo del primer microscopio de súper-resolución del mercado, el sistema ELYRA.
Más de 30 premios Nobel han utilizado los microscopios de ZEISS para cambiar el mundo científico. Los años han demostrado que la microscopía es una tecnología instrumental clave, tanto para la industria de la alta tecnología como para la investigación en ciencias de la vida.
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