Microscopia Eletrônica e Ultraestrutura

A microscopia eletrônica utiliza um feixe de elétrons em vez de luz para visualizar tecidos, alcançando uma resolução muito maior e revelando a estrutura fina — organelas, membranas e arranjos macromoleculares — coletivamente denominada ultraestrutura. Como o comprimento de onda dos elétrons é muito menor do que o da luz visível, a técnica resolve detalhes bem abaixo do limite do microscópio óptico.

Definition

Microscopia eletrônica é uma técnica de microscopia que forma imagens usando um feixe de elétrons para alcançar resolução em escala nanométrica; ultraestrutura refere-se aos detalhes celulares e teciduais finos — organelas e componentes macromoleculares — revelados nesta resolução.

Scope

Este tópico aborda por que a microscopia eletrônica atinge alta resolução, a preparação especializada de amostras que ela requer (fixação fina, inclusão em resina, secção ultrafina, coloração com metais pesados) e a distinção entre os modos de transmissão e varredura. É uma referência metodológica e não fornece orientação de interpretação clínica.

Core questions

• Por que um feixe de elétrons resolve detalhes muito mais finos do que a luz visível?
• Que preparação especializada o tecido requer para microscopia eletrônica?
• Como a microscopia eletrônica de transmissão e de varredura diferem no que mostram?
• Como o contraste é gerado em uma amostra biológica que, de outra forma, teria baixo contraste?

Key concepts

• Resolução e comprimento de onda do elétron
• Microscopia eletrônica de transmissão (MET)
• Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
• Fixação com glutaraldeído e ósmio
• Inclusão em resina e secção ultrafina
• Coloração com metais pesados (uranila, chumbo)
• Interpretação ultraestrutural

Mechanisms

Como os elétrons têm um comprimento de onda muito menor do que a luz visível, um feixe de elétrons pode resolver estruturas até a escala nanométrica, muito além do limite de difração da microscopia óptica. Para suportar o vácuo e o feixe e para preservar a estrutura fina, o tecido é fixado sob condições exigentes — tipicamente fixação com aldeído seguida por tetróxido de ósmio, baseando-se na química de fixação com aldeído caracterizada por Sabatini e colegas (Sabatini, 1963) — depois incluído em resina e cortado em seções ultrafinas. O material biológico dispersa elétrons fracamente, então o contraste é aprimorado pela coloração com sais de metais pesados; o citrato de chumbo em pH alto tornou-se um corante opaco a elétrons padrão para este propósito (Reynolds, 1963). Na microscopia eletrônica de transmissão, os elétrons passam através da seção fina para formar uma imagem da estrutura interna, enquanto na microscopia eletrônica de varredura o feixe é varrido sobre a superfície de uma amostra e os sinais detectados constroem uma imagem de superfície com aparência tridimensional. Os princípios e técnicas são consolidados em referências padrão (Bozzola & Russell, 1999; Hayat, 2000).

Clinical relevance

O exame ultraestrutural contribui para a pesquisa em biologia celular e para áreas selecionadas da patologia diagnóstica onde a estrutura fina é informativa. Esta entrada explica os métodos conceitualmente; descreve como as imagens ultraestruturais são produzidas e não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

A preparação de amostras e a obtenção de imagens por microscopia eletrônica estão consolidadas em referências de métodos estabelecidos (Bozzola & Russell, 1999; Hayat, 2000), construídas sobre trabalhos primários fundamentais sobre fixação com aldeído (Sabatini, 1963) e coloração com metais pesados (Reynolds, 1963).

History

O microscópio eletrônico foi desenvolvido na década de 1930 e aplicado a tecidos biológicos ao longo da metade do século XX, uma vez que os métodos de preparação puderam preservar a estrutura fina. A fixação com aldeído foi caracterizada para a preservação ultraestrutural (Sabatini, 1963), e a coloração padronizada com metais pesados, como o citrato de chumbo de Reynolds (Reynolds, 1963), forneceu o contraste necessário para interpretar a ultraestrutura celular, tornando a microscopia eletrônica um fundamento da biologia celular moderna.

Key figures

• David Sabatini
• Edward Reynolds

Seminal works

• sabatini-1963
• reynolds-1963

Frequently asked questions

Por que a microscopia eletrônica resolve mais detalhes do que a microscopia óptica?

A resolução é limitada pelo comprimento de onda da radiação de imagem; os elétrons têm um comprimento de onda muito menor do que a luz visível, então um feixe de elétrons pode distinguir estruturas muito menores do que o microscópio óptico pode.

Qual a diferença entre microscopia eletrônica de transmissão e de varredura?

A microscopia eletrônica de transmissão passa elétrons através de uma seção ultrafina para obter imagens da estrutura interna, enquanto a microscopia eletrônica de varredura varre um feixe sobre a superfície de uma amostra e detecta sinais emitidos para obter imagens da topografia da superfície.