Breve storia del microscopio

Dallo sviluppo dei primi esemplari ad opera dei pionieri dell’ottica, tra cui, tra gli altri, Galileo Galilei, il genere umano ha avuto modo di osservare, grazie a microscopi, perchè troppo piccoli per essere percepiti dall’occhio umano.

Ad oggi, rispetto a qualche secolo fa, la microscopia ha sviluppato mezzi via via più potenti per osservare, in maniera diretta o indiretta, il micromondo. Diverse tecniche sono state ideate ed implementate, tecniche a campo chiaro e scuro, a contrasto di fase e a fluorescenza.

È in quest’ultimo ambito che può essere inserita il mio progetto di tesi, che ha previsto il design e lo sviluppo su tavolo ottico di un microscopio in-vivo a foglio di luce per la rivelazione di segnale di fluorescenza. La fluorescenza è un processo tale per cui una molecola, chiamata fluoroforo, converte ad energie minori una radiazione incidente, così che per esempio, le meduse viste centinaia di volte in film e acquari “trasformino” luce blu e nel vicino UV in radiazione verde. Questo segnale luminoso è emesso da campioni geneticamente modificati ad hoc e debitamente eccitati tramite luce laser.

L’ingegnerizzazione dell’illuminazione, spinta dal facilitare la rivelazione del segnale e dal non danneggiare il campione, ha fatto sì che in fase di progettazione si optasse per un’illuminazione a foglio di luce, che prevede la scansione dell’esemplare in esame tramite un foglio di luce laser, tale da eccitare fluorescenza su di un piano alla volta.

Tramite questa tecnica, chiamata in gergo tecnico Light Sheet Fluorescence Microscopy (LSFM), è possibile quindi monitorare lo sviluppo soprattutto in fase embrionale di grandi organismi per lunghi periodi di tempo, in quanto questa limita i danni al campione data la breve e confinata esposizione al foglio di luce laser.

Sebbene si ottenga una risoluzione minore rispetto ad altre tecniche, quella a foglio di luce permette rapide scansioni su interi piani, facilitando la ricostruzione tridimensionale del campione e la sua evoluzione temporale, potendo così monitorare, a seconda della tipologia del fluoroforo utilizzato, diverse strutture sia di natura endogena che esogena.

La tesi

In particolare nel mio lavoro di tesi si è monitorato lo sviluppo di due tipi di organismi: Pesce Zebra e Arabidopsis Thaliana, una piantina che cresce spontaneamente in Europa e Asia. Per entrambi i campioni si sono esaminate le strutture interne (come pareti dei vasi per il primo o pareti cellulare per il secondo) e come queste cambiassero col passare del tempo.

Ma per quale ragione? Queste due specie sono dei cosiddetti organismi modello, ovvero organismi in cui è più semplice l’analisi di certi processi che avvengono anche in specie più complesse, come per esempio l’uomo. E’ quindi giustificato dire che i microscopi non solo ci permettano di vedere nuovi mondi, ma ci diano potenti strumenti per studiare come questi influenzino il nostro.

Gianmaria Calisesi

Ingegneria Fisica

Politecnico di Milano