El microscopio, una herramienta clave que evoluciona con la generación del conocimiento en la BUAP

Observar a detalle el ala o cuerpo de un insecto, medir su longitud, ver la forma y hasta el color de las pequeñas escamas que lo conforman, es sólo una muestra de lo que puede hacer un microscopio. Sus lentes y manejo de luz abren a los ojos del ser humano microuniversos que propician las preguntas que dan pie al conocimiento. En la BUAP, institución dedicada a la generación de nuevos saberes, el microscopio constituye un instrumento de vital importancia para el estudio de las ciencias.

Estos aparatos pueden ser luminosos simples, compuestos, estereoscópicos, de contraste de fases, de fluorescencia, electrónico de barrido, óptico o de fuerza atómica, entre otros. Muchos se encuentran en la Dirección de Innovación y Transferencia del Conocimiento (DITCo) de la BUAP, donde se emplean para hacer investigación, pero también para prestar servicios a la comunidad externa.

Efraín Rubio Rosas, jefe del Área de Recursos Tecnológicos de la DITCo, explica que esta unidad permite estrechar vínculos entre la universidad, investigadores y empresas privadas y públicas, a través de servicios de consultoría, mantenimiento y desarrollo de plataformas con soluciones integrales.  

Para realizar esta labor se apoyan en insumos, infraestructura y herramientas tecnológicas, entre estas los microscopios; de aquí que la DITCo cuente con una gama que va desde los más comunes, hasta los que emplean tecnologías más complejas.

El microscopio óptico

Entre la variedad de estos instrumentos está el microscopio óptico, que en su momento fue un boom para el desarrollo de la microbiología y la biotecnología, razón por la cual casi todos los laboratorios lo tienen como una herramienta básica, señala el doctor Efraín Rubio.

Parte de su mecanismo recae en el uso de luz blanca para hacer visible la muestra, la cual se puede amplificar hasta mil veces, explica el investigador mientras coloca el cuerpo minúsculo de un insecto en una pequeña placa de vidrio, no sin antes señalar que en este tipo de microscopios no se aprecian con definición las muestras por abajo de una micra, debido a las restricciones que genera la longitud de onda de lo que se está iluminando.

Los ojos del investigador se ubican ya en las lentes y el detalle de lo que se capta muestra formas, texturas y colores que a simple vista no se imaginan; el cuerpo de ese insecto queda expuesto al manipular el flujo de luz en un juego de lentes, una imagen que también puede verse en una computadora, gracias a los implementos de este microscopio.

“Con los microscopios se puede medir la longitud de diversos microorganismos y bacterias, conocer las células, su morfología y tejidos. En la industria también tiene diferentes utilidades, por ejemplo, en la metalmecánica se emplea para observar la microestructura de los metales y su composición, con el objetivo de verificar la calidad y resistencia de los materiales que componen la pieza”, añade.

En el caso de los servicios que ofrece la DITCo es común que las empresas busquen comprobar la calidad de sus productos. A través de esta unidad de servicio externo, la universidad analiza las piezas en microscopios y parte de una serie de referencias o parámetros ya establecidos en cuanto a sus características y propiedades, como durabilidad y resistencia, en el caso de los metales.

Como resultado, se entregan reportes a las empresas, los cuales funcionan como un instrumento para el control de calidad, pues verifican que las microestructuras cumplan con los tratamientos adecuados y los estándares definidos. Las muestras que se analizan, precisa el doctor Rubio, ya sean por luz reflejada o luz transmitida en el microscopio óptico, tienen que ser de un sólo plano, sólidos y generalmente sin rugosidades para que la imagen se aprecie mejor.

El microscopio óptico permite también apreciar los colores del objeto, algo que no sucede con el microscopio electrónico o de fuerza atómica. Es así como los investigadores de la DITCo, a través del microscopio óptico o de otros instrumentos tecnológicos, analizan el material y verifican que no tenga fisuras o presencia de elementos contaminantes. También pueden observar partículas de dimensiones micrométricas y verificar que efectivamente se encuentren presentes o no, aunque esto último se realiza con microscopios más potentes.

Evaporar oro

Uno de los implementos con los que se cuenta para realizar estos análisis es la evaporadora de metal, un accesorio para el microscopio electrónico de barrido, empleado para muestras que no son conductoras como materiales poliméricos, madera, papel o las propias alas de insectos.

Lo que hace la evaporadora es recubrir con capas muy delgadas de átomos de oro la superficie de la muestra, a fin de que lleguen los electrones y se dispersen, funcionando como fuente de iluminación en el microscopio electrónico de barrido; es decir, este equipo lo que hace es evaporar una pequeñísima placa de oro a través de un plasma que está por arriba de los 5 mil grados centígrados, lo que genera una nube de átomos de oro que se depositan sobre la superficie de la muestra, en este caso un ala del animal.

Así, gracias al oro, se logra que tenga características de un material conductor sin que su estructura se modifique en su morfología. Esta evaporadora es empleada para muestras muy pequeñas, menores a un centímetro y de fácil manejo.

El electrónico de barrido

A su vez, el microscopio electrónico de barrido opera al vacío, es decir, en vez de tener lentes de vidrio —como en el caso del óptico—, emplea lentes magnéticas. Su funcionamiento radica en que al tener una carga negativa y pasar por un campo magnético, los electrones van a desviarse; es decir, realizarán el efecto que tenía la lente en el microscopio óptico.

En el electrónico de barrido un cañón emite un rayo de electrones de alta energía que viaja hacia abajo, iluminando la muestra, a través de una serie de lentes magnéticas, condensadores y antenas, diseñadas para dirigir los electrones a un punto, golpeando la muestra, entonces los electrones secundarios quedan sueltos en la superficie de esta. Un detector cuenta los electrones y envía las señales al amplificador, la imagen final se formará así con el número de electrones emitidos desde cada punto de la muestra, pero en blanco y negro, además de ser tridimensional.

A lo largo de su historia, el microscopio registra avances en sus características y capacidades tecnológicas. La DITCo cuenta con otros equipos que cumplen una variedad de funciones, por ejemplo, algunos tienen la capacidad de verificar la disposición de los átomos y trabajar a dimensiones nanométricas (microscopios de fuerza atómica) y por ello muchos de estos equipos son empleados en análisis de procesos para la industria de la construcción o la automotriz, por mencionar algunas.

Es importante tener presente que todo lo que se observa a nivel microscópico se refleja a nivel macroscópico, tanto en propiedades ópticas, mecánicas o electrónicas, por mencionar algunas. Por ello, el conocimiento generado en la investigación que se realiza en la BUAP, constituye un valioso recurso para mejorar la competitividad e innovación de los sectores productivos y de servicios.