SledgeEdit
Un microtomo a slitta è un dispositivo dove il campione è posto in un supporto fisso (navetta), che poi si muove avanti e indietro attraverso un coltello. I moderni microtomi a slitta hanno la slitta posizionata su un cuscinetto lineare, un design che permette al microtomo di tagliare facilmente molte sezioni grossolane. Regolando gli angoli tra il campione e il coltello del microtomo, la pressione applicata al campione durante il taglio può essere ridotta. Le applicazioni tipiche per questo design di microtomo sono la preparazione di campioni di grandi dimensioni, come quelli incorporati in paraffina per preparazioni biologiche. Lo spessore tipico di taglio ottenibile con un microtomo a slitta è tra 1 e 60 μm.
RotaryEdit
Questo strumento è un design comune di microtomo. Questo dispositivo funziona con un’azione rotatoria a stadi in modo che il taglio effettivo sia parte del movimento rotatorio. In un microtomo rotante, il coltello è tipicamente fissato in una posizione orizzontale.
Nella figura a sinistra, viene spiegato il principio del taglio. Attraverso il movimento del portacampione, il campione viene tagliato dalla posizione 1 del coltello alla posizione 2, a questo punto la sezione fresca rimane sul coltello. Nel punto più alto del movimento rotatorio, il portacampioni viene fatto avanzare dello stesso spessore della sezione che deve essere fatta, permettendo di fare la sezione successiva.
Il volano in molti microtomi può essere azionato a mano. Questo ha il vantaggio che un taglio pulito può essere fatto, poiché la massa relativamente grande del volano impedisce al campione di essere fermato durante il taglio del campione. Il volano nei modelli più recenti è spesso integrato all’interno dell’involucro del microtomo. Lo spessore di taglio tipico per un microtomo rotante è compreso tra 1 e 60 μm. Per materiali duri, come un campione incorporato in una resina sintetica, questo design di microtomo può consentire buone sezioni “semi-sottili” con uno spessore di appena 0,5 μm.
CryomicrotomeEdit
Per il taglio di campioni congelati, molti microtomi rotanti possono essere adattati per tagliare in una camera ad azoto liquido, in un cosiddetto setup criomicrotomo. La temperatura ridotta permette di aumentare la durezza del campione, ad esempio subendo una transizione vetrosa, il che permette la preparazione di campioni semi-sottili. Tuttavia la temperatura del campione e la temperatura del coltello devono essere controllate per ottimizzare lo spessore del campione risultante.
UltramicrotomoEdit
Un ultramicrotomo è uno strumento principale dell’ultramicrotomia. Permette la preparazione di sezioni estremamente sottili, con il dispositivo che funziona allo stesso modo di un microtomo rotazionale, ma con tolleranze molto strette sulla costruzione meccanica. Come risultato dell’attenta costruzione meccanica, la dilatazione termica lineare del montaggio viene utilizzata per fornire un controllo molto fine dello spessore.
Questi tagli estremamente sottili sono importanti per l’uso con il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) e la microscopia elettronica a scansione a blocchi seriale (SBFSEM), e talvolta sono anche importanti per la microscopia ottica. Lo spessore tipico di questi tagli è tra 40 e 100 nm per la microscopia elettronica a trasmissione e spesso tra 30 e 50 nm per la SBFSEM. Sezioni più spesse fino a 500 nm sono anche prese per applicazioni TEM specializzate o per sezioni di indagine in microscopia ottica per selezionare un’area per le sezioni sottili finali. I coltelli di diamante (preferibilmente) e i coltelli di vetro sono usati con gli ultramicrotomi. Per raccogliere le sezioni, esse vengono fatte galleggiare su un liquido mentre vengono tagliate e vengono accuratamente raccolte su griglie adatte alla visualizzazione dei campioni TEM. Lo spessore della sezione può essere stimato dai colori di interferenza a film sottile della luce riflessa che si vedono come risultato dello spessore estremamente basso del campione.
Vibratome
Il microtomo vibrante funziona tagliando usando una lama vibrante, permettendo al taglio risultante di essere fatto con meno pressione di quanto sarebbe richiesto per una lama fissa. Il microtomo vibrante è solitamente utilizzato per campioni biologici difficili. Lo spessore del taglio è solitamente di circa 30-500 μm per i tessuti vivi e 10-500 μm per i tessuti fissi.
Una variazione del microtomo vibrante è il microtomo Compresstome. Il Compresstome usa una siringa per campioni o un tubo “simile a un rossetto” per tenere il tessuto. Il campione di tessuto è completamente incorporato nell’agarosio (un polisaccaride), e il tessuto viene lentamente e delicatamente spinto fuori dal tubo per essere tagliato dalla lama vibrante. Il dispositivo funziona nel seguente modo: l’estremità della provetta dove emerge il tessuto è leggermente più stretta dell’estremità di carico, il che permette una leggera “compressione” del tessuto mentre esce dalla provetta. La leggera compressione impedisce la formazione di cesoie, tagli irregolari e artefatti da vibrazione. Si noti che la tecnologia di compressione non danneggia o influenza il tessuto sezionato.
Ci sono diversi vantaggi del microtomo Compresstome: 1) l’inclusione dell’agarosio fornisce stabilità all’intero campione su tutti i lati, che impedisce il taglio irregolare o il taglio del tessuto; 2) la tecnologia di compressione comprime delicatamente il tessuto per un taglio uniforme, in modo che la lama non spinga contro il tessuto; 3) sezionamento più veloce della maggior parte dei microtomi a vibrazione; e 4) taglia bene il tessuto da animali più vecchi o maturi per fornire tessuti più sani.
SawEdit
Il microtomo a sega è specialmente per materiali duri come denti o ossa. Il microtomo di questo tipo ha una sega rotante incassata, che taglia il campione. Lo spessore minimo del taglio è di circa 30 μm e può essere fatto per campioni relativamente grandi.
LaserEdit
Il microtomo laser è uno strumento per il taglio senza contatto. La preparazione preliminare del campione attraverso l’inclusione, il congelamento o la fissazione chimica non è richiesta, minimizzando così gli artefatti dai metodi di preparazione. In alternativa, questo design di microtomo può essere utilizzato anche per materiali molto duri, come le ossa o i denti, così come alcune ceramiche. A seconda delle proprietà del materiale campione, lo spessore ottenibile è compreso tra 10 e 100 μm.
Il dispositivo funziona utilizzando un’azione di taglio di un laser a infrarossi. Poiché il laser emette una radiazione nel vicino infrarosso, in questo regime di lunghezza d’onda il laser può interagire con i materiali biologici. Attraverso una focalizzazione netta della sonda all’interno del campione, è possibile ottenere un punto focale di intensità molto elevata, fino a TW/cm2. Attraverso l’interazione non lineare della penetrazione ottica nella regione focale viene introdotta una separazione del materiale in un processo noto come foto-disruption. Limitando la durata dell’impulso laser all’intervallo di femtosecondi, l’energia spesa nella regione bersaglio è controllata con precisione, limitando così la zona di interazione del taglio a meno di un micrometro. All’esterno di questa zona, il tempo di applicazione del fascio ultra-corto introduce un danno termico minimo o nullo al resto del campione.
La radiazione laser è diretta su un sistema ottico a specchio a scansione rapida, che permette il posizionamento tridimensionale dell’incrocio del fascio, consentendo al contempo l’attraversamento del fascio nella regione di interesse desiderata. La combinazione di alta potenza con un’alta velocità di raster consente allo scanner di tagliare grandi aree di campione in poco tempo. Nel microtomo laser è possibile anche la microdissezione laser di aree interne nei tessuti, strutture cellulari e altri tipi di piccole caratteristiche.