Qué es un microscopio?

Qué es un microscopio?

Microscopio fabricado hacia 1751 por Magny. Pertenece al Museo de Artes y Oficios, París. Microscopio Reichert hacia 1890 (Viena)

Microscopio electrónico de la Universidad de Osaka

Microscopio de Rayos X The Advanced Light Source (ALS) in Berkeley CA, www.cxro.lbl.gov/bl612

El más pequeño, 2.9 gramos W. Piyawattanametha, E.D. Cocker, L.D. Burns, et alt. Optics Letters, 34-15, 2309-2311 (2009)

Microscopios ópticos sin barrido Microscopio Compuesto Microscopio de Campo Oscuro Microscopio de Contraste de Fase SIM (Structured Illumination Microscopy) PALM (Photo-Activation Localisation Microscopy) STORM (Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) I 5 M (Incoherent Interference Illumination Image Interference Microscopy)

Microscopio Compuesto Sistema de iluminación Objeto Objetivo Imagen Ocular Visibilidad del Objeto Por absorción Por difusión o scattering Por cambio de índice de refracción Por fluorescencia natural Por fluorescencia inducida Resolución Ocular - Ojo humano Campo del ocular 30º Campo de la fovea 5º Diámetro de la fovea 1.5 mm Área de la fovea 1.77 mm 2 Densidad máxima de conos 150 000 por mm 2 Total conos 130 000 Resolución ojo 0.1 Mpix. Resolución Total 0.1 * (30 / 5)^2 = 3.6 Mpix F.L. Pedrotti, L.S. Pedrotti, Introduction to Optics, Prentice-Hall, 1987.

Microscopio de Campo Oscuro Sistema de iluminación Objeto Objetivo Imagen Ocular F.L. Pedrotti, L.S. Pedrotti, Introduction to Optics, Prentice-Hall, 1987.

Microscopio de Contraste de Fase Sistema de iluminación Objeto Objetivo Imagen Ocular F.L. Pedrotti, L.S. Pedrotti, Introduction to Optics, Prentice-Hall, 1987.

Microscopios ópticos de barrido

Microscopios ópticos de barrido CM (Confocal Microscopio) SLO (Scanning Laser Ophthalmoscope) 4Pi (4π Microscopy) STED (Stimulated Emission Depletion Microscopy) SPIM (Single Plane Illumination Microscopy) DSLM (Digital scanned laser sheet flourescence microscopy) FRETM (Fluorescence Resonance Energy Transfer Microscopy) OCT (Optical Coherent Tomography) ISAM (Interferometric Synthetic Aperture Microscopy) CARS Microscopy (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) LCI (Low-Coherence Interferometry) OFM (Optofluidic Microscope) MPEM (Multiphoton Excitation Microscopy) SEM (Stimulated Emission Microscopy) SLFM (Scattered Light Fluorescence Microscopy)

Imagen punto a punto Ventajas Imágenes 3D Iluminancia promedio baja Desventajas Monocromo? Baja resolución? Tiempo de adquisición?

Resolution (log) Resolución-Penetración 1 mm Ultrasound Standard clinical 100 µm 10 µm 1 µm Confocal microscopy OCT Penetration depth (log) 1 mm 1 cm 10 cm J.S. Kim, IMSURE Summer Research Fellow, At Beckman Laser Institute, University of California

Características Δf Primary contrast Δz δz δx Speed Hz mm µm µm Mvx/s Photoacoustic microscopy 50 M Optical absorption 3 15 45 0.5 Photoacoustic microscopy 5 M Optical absorption 50 700 700 0.5 Confocal microscopy Fluorescence, scatt. 0.2 3-20 0.3-3 10-100 Two-photon microscopy Fluorescence 0.5-1.0 1-10 0.3-3 10-100 Optical coherence tomogr. 50 T Optical scattering 1-2 0.5-10 1-10 20-4.000 Scanning Laser Acoustic 300 M Ultrasonic scattering 1-2 20 20 10 Acoustic microscopy 50 M Ultrasonic scattering 20 20-100 80-160 0.1 Ultrasonography 5 M Ultrasonic scattering 60 300 300 1 Comparison of contrast mechanisms, penetration depth (Δz), axial resolution (δz), lateral resolution (δx=δy) and imaging speed. Speeds in Megavoxel per second of non-parallel techniques. Wikipedia. Photoacoustic imaging in biomedicine.

Microscopio Confocal V. Tuchin, Tissue Optics, SPIE Press, 2000.

Sistemas de barrido B. Furlong, S. Motakef, Photonik, 2008/2, 20-23 (2008)

Confocal de rendija Células endoteliales de arterias pulmonares bovina Verde: Actina del citoesqueleto, Rojo: Mitocondrias de las células M. Schulze, Photonik, 2008/2, 36-39 (2008)

Confocal con endoscopio M. Schulze, Photonik, 2008/2, 36-39 (2008)

Confocal con endoscopio C: Mucosa bucal humana. D: Tejido pulmonar humano M. Schulze, Photonik, 2008/2, 36-39 (2008)

Mejorando la profundidad E.J. Botcherby, M.J. Booth, R.Jusskaitis, T. Wilson, Optics Express, 16-26, 21843-21848 (2008)

SLO (Scanning Laser Ophthalmoscope) Oftalmoscopio de Barrido Láser D.B. Henson, Optometric Instrumentation, 2nd ed. London, Butterworths, 1996.

AOSLO (Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscope) Oftalmoscopio de Barrido Láser con Óptica Adaptativa B. Vohnsen, I. Iglesias, P. Artal, Actas de la VII Reunión Nacional de Óptica, 1, 641-643 (2003)

Brian Vohnsen en la Universidad de Murcia lo.um.es/main/optica_e.html

OCT (Optical Coherent Tomography) Tomografía de Coherencia Óptica V. Tuchin, Tissue Optics, SPIE Press, 2000.

OCT V. Tuchin, Tissue Optics, SPIE Press, 2000.

Características Imágenes bajo superficie in vivo Resolución cercana a la microscópica Imagen directa e instantánea La muestra no necesita preparación Radiación no ionizante

Crecimiento 1998 2006 Publicaciones 90 900 Patentes 9 90 Compañías 3 20 Citas 700 10000 W. Drexler. Bio Optics World Newsletters, Enero 2009

OCT de la yema del dedo en.wikipedia.org/wiki/optical_coherence_tomography

Biopsia virtual de la retina W. Drexler. Bio Optics World Newsletters, Enero 2009

Profundidad VS Scattering W. Drexler. Bio Optics World Newsletters, Enero 2009

FDOCT (Fourier Domain Optical Coherent Tomography) Tomografía de Coherencia Óptica en el Espacio de Fourier en.wikipedia.org/wiki/optical_coherence_tomography

AO-OCT (Adaptive Optics Optical Coherent Tomography) Tomografía de Coherencia Óptica con Óptica Adaptativa R.J. Zawadzki, B. Cense, S.M. Jones, S.S. Olivier, D.T. Miller, J.S. Werner, Laser Focus World, 44-12, 55-60 (2008)

AO-OCT R.J. Zawadzki, B. Cense, S.M. Jones, S.S. Olivier, D.T. Miller, J.S. Werner, Laser Focus World, 44-12, 55-60 (2008)

QOCT (Quantum Optical Coherent Tomography) Tomografía de Coherencia Óptica Cuántica M.B. Nasr, D.P. Goode, N. Nguyen, G. Rong, L.Yang, B.M. Reinhard, B.E.A. Saleh, M.C. Teich, Quant-ph, Set., 1-11 (2008) B. Goode, Laser Focus World, 44-12, 25-28 (2008)

QOCT (Quantum Optical Coherent Tomography) Tomografía de Coherencia Óptica Cuántica Capa de cebolla incubada en una solución de nanopartículas sólidas de oro con albuminosa del suero bovino (BSA) M.B. Nasr, D.P. Goode, N. Nguyen, G. Rong, L.Yang, B.M. Reinhard, B.E.A. Saleh, M.C. Teich, Quant-ph, Set., 1-11 (2008) B. Goode, Laser Focus World, 44-12, 25-28 (2008)

OCT de campo completo C. Boccara, Laser Focus World, Abril, 45-4, 69-71 (2009)

Doppler OCT Imagen de fondo de ojo con diferentes direcciones axiales de flujo: Rojo positivo, azul negativo, verde estático (2.4mm x 1.7mm x 1.1mm) A.H. Bachmann, M.L. Villiger, C. Blatter, T. Lasser, R.A. Leitgeb, Optics Express, 15-2, 408-422 (2007)

LCI (Low-Coherence Interferometry) Interferometría de Baja Coherencia V. Tuchin, Tissue Optics, SPIE Press, 2000.

LCI de la retina V. Tuchin, Tissue Optics, SPIE Press, 2000.

Hay mucho espacio ahí abajo Título de una conferencia de Richard Feyman en el Instituto de Tecnología de California (CalTech). Allí pronosticó que se podrían mover los átomos de modo individual, era el año 1959. Igual que es su momento ocurrió con el láser, con los actuales microscopios y nanoscopios tenemos la solución, ahora debemos buscar el problema.