Neste artigo vou mostrar como a microscopia óptica contribuiu para o avanço científico, o desenvolvimento da teoria celular e do entendimento morfologia e funcionamento celular. Os microscópios ópticos foram fundamentais, e são até hoje, para a construção de um conhecimento fundamental de como os seres vivos funcionam.
Os microscópios de luz (ou microscópios ópticos) utilizam lentes de vidro, têm limite de resolução em torno de 200 nanômetros, permitem observar material vivo, e as cores das imagens observadas normalmente são conferidas por corantes.
Vem comigo que vou apresentar um pouco da história e de como essas ferramentas evoluíram e dos principais personagens envolvidos na evolução dos microscópios.
História da Microscopia Óptica
O aperfeiçoamento das técnicas de produção de vidro permitiu o desenvolvimento de um material de grande transparência e com poucas impurezas. Essa foi a base para a criação de lentes com qualidade óptica. Os primeiros registros de óculos com lentes corretivas, desenvolvidas por artesãos de Veneza, são do século XIII.
O primeiro aparelho para ampliação de imagens com lentes associadas foi oficialmente apresentado perante a Academia dos Linces, em Roma, por Galileu Galilei, e foi por ele chamado occhialino (lê-se “oquialino”, que significa “pequeno óculo”). No entanto, foi batizado como microscópio apenas em 1625, por essa mesma academia científica.
O nome foi criado por Johannes Faber (1574-1629), médico e botânico alemão radicado em Roma e colega de Galileu naquela academia, a partir da combinação de dois radicais gregos: mícron (“pequeno”) e skopein (“olhar para”).
O pequeno occhialino já tinha as características básicas dos microscópios ópticos atuais, que conjugam uma lente objetiva e uma lente ocular. Um primeiro aperfeiçoamento viria a ser feito levando em consideração a necessidade de luz. Na segunda metade do século XVII, o cientista inglês Robert Hooke (1635-1703) aperfeiçoou o aparelho acoplando um conjunto óptico.
Como funcionam esses microscópios
Os microscópios que utilizam luz para a visualização de pequenos objetos são chamados microscópios ópticos, ou simplesmente microscópios de luz. Eles foram desenvolvidos e aperfeiçoados ao longo de muitos anos, com a invenção de novas lentes e a utilização de diferentes fontes de luz. Basicamente, os microscópios ópticos são compostos das seguintes partes:
Fonte de luz ➔ Condensador de luz ➔ MATERIAL ➔ Lentes objetivas ➔ Lente ocular
Os modernos microscópios ópticos possuem marcações na ocular e nas objetivas indicando o aumento promovido por cada lente. O aumento final da imagem é calculado multiplicando-se o índice da ocular pelo índice da objetiva utilizada. Por exemplo, se o aumento da ocular for de 5 vezes e o da objetiva, de 12 vezes, o aumento final será de 60 vezes (5 × 12 = 60).
O material a ser observado é preparado previamente e cortado em um aparelho denominado micrótomo em camadas finas, chamadas secções, as quais são dispostas sobre uma lâmina transparente. Em seguida, manipula-se o microscópio para aproximar a objetiva da lâmina e focalizar o material.
Quanto mais fina a secção do material preparado, maior a transparência dele e menor a quantidade de camadas de células sobrepostas. Diversos corantes são utilizados para visualizar melhor o interior das estruturas microscópicas, o que cria contrastes e permite distinguir as partes focalizadas. Por isso, as informações de fotografias tiradas com microscópios ópticos geralmente incluem alguma explicação sobre o método de coloração utilizado.
Imagens obtidas ao microscópio óptico permitem observar estruturas com tamanhos de milésimos de milímetro (a unidade é o micrômetro; 1 [-m = 1,0 × 10−6 m) ou mesmo menores, de algumas centenas de milionésimos de milímetro (a unidade é o nanômetro; 1 nm = 1,0 × 10−9 m).
Na microscopia óptica são produzidas fatias de espessura que normalmente variam entre 3 [-m e 7 [-m. O passo seguinte é montar as secções em lâminas de vidro, corá-las e observá-las ao microscópio.
O material seccionado é suficientemente fino para que a luz o atravesse, e o uso de corantes permite aumentar o contraste entre as estruturas microscópicas.
Observe a figura abaixo, uma imagem típica obtida ao microscópio óptico. Uma fina camada de músculo estriado foi cortada transversalmente, e o tecido foi corado com hematoxilina e eosina, dois corantes usados desde o século XIX. A maior secção apresenta uma célula com 100 [-m de largura.
Os corantes utilizados evidenciam estruturas celulares distintas. Observe os núcleos, que aparecem em destaque na borda das células. Por possuírem ácidos nucleicos, os núcleos são intensamente coloridos pela hematoxilina. Já o citoplasma da célula, rico em proteínas (em especial no caso de células musculares), adquire o colorido intenso da eosina.
Os microscópios ópticos modernos combinam diferentes fontes de luz com lentes de boa qualidade, o que possibilita distorções mínimas do material observado.
A partir de meados da década de 1980, foram desenvolvidos microscópios ópticos com sofisticações que permitem, por exemplo, a observação de blocos espessos de material, os quais podem receber corantes que se tornam fluorescentes quando iluminados com laser.
É a chamada microscopia confocal a laser, uma sofisticação do microscópio de luz. Mesmo assim, a capacidade de amplificação desses microscópios é limitada a cerca de 2 800 vezes, o que permite perceber detalhes de até 200 nanômetros (que correspondem a 0,2 rtm).
Na foto abaixo, célula de mamífero observada nesse tipo de microscópio. Os corantes adicionados na cultura da célula evidenciam o DNA em roxo, outras substâncias em laranja e proteínas filamentosas que formam um esqueleto interno em verde e vermelho. A célula tem 80 µm em seu maior diâmetro.
Em 2008 foi apresentado um novo microscópio óptico, que aumenta em duas vezes o limite de amplificação e permite observar estruturas vivas em detalhe, em aumentos de até 100 nanômetros. É o chamado Microscópio Tridimensional de Iluminação Estruturada (em inglês, a sigla é 3D-SIM, abreviação de Three-Dimensional Structured Illumination Microscopy).
Veja todas as aulas dessa série
- Métodos de estudo da célula
- Microscopia óptica
- Microscopia eletrônica de transmissão
- Microscopia eletrônica de varredura
- Fracionamento celular
- Imunoensaios e citoquímica
