SleeEdit
Een sledemicrotoom is een apparaat waarbij het monster in een vaste houder (shuttle) wordt geplaatst, die vervolgens heen en weer beweegt over een mes. Bij moderne sledemicrotooms is de slede op een lineair lager geplaatst, een ontwerp waarmee het microtoom gemakkelijk vele grove secties kan snijden. Door de hoeken tussen het monster en het mes van de microtoom aan te passen, kan de druk die tijdens het snijden op het monster wordt uitgeoefend, worden verminderd. Typische toepassingen voor dit ontwerp van microtoom zijn de preparatie van grote monsters, zoals in paraffine ingebedde monsters voor biologische preparaten. De typische snijdikte die op een sledemicrotoom kan worden bereikt, ligt tussen 1 en 60 μm.
RotaryEdit
Dit instrument is een veelgebruikt microtoom-ontwerp. Dit apparaat werkt met een gefaseerde roterende actie, zodat het eigenlijke snijden deel uitmaakt van de roterende beweging. In een roterend microtoom wordt het mes gewoonlijk in een horizontale positie gefixeerd.
In de figuur hiernaast wordt het principe van de snede toegelicht. Door de beweging van de monsterhouder wordt het monster gesneden door het mes positie 1 naar positie 2, waarbij het verse gedeelte op het mes blijft liggen. Op het hoogste punt van de draaibeweging wordt de preparaathouder even dik opgeschoven als de doorsnede die moet worden gemaakt, zodat de volgende doorsnede kan worden gemaakt.
Het vliegwiel in veel microtomen kan met de hand worden bediend. Dit heeft het voordeel dat een zuivere snede kan worden gemaakt, aangezien de relatief grote massa van het vliegwiel voorkomt dat het monster tijdens de snede wordt tegengehouden. Bij nieuwere modellen is het vliegwiel vaak geïntegreerd in de behuizing van de microtoom. De typische snijdikte voor een roterend microtoom ligt tussen 1 en 60 μm. Voor harde materialen, zoals een monster ingebed in een kunsthars, kunnen met dit ontwerp van microtoom goede “halfdunne” coupes worden gemaakt met een dikte van zo laag als 0,5 μm.
CryomicrotoomEdit
Voor het snijden van bevroren monsters kunnen veel roterende microtomen worden aangepast om in een kamer met vloeibaar stikstof te snijden, in een zogenaamde cryomicrotome opstelling. Door de verlaagde temperatuur kan de hardheid van het monster worden verhoogd, bijvoorbeeld door een glasovergang te ondergaan, waardoor het mogelijk wordt halfdunne monsters te prepareren. De monstertemperatuur en de temperatuur van het mes moeten echter worden gecontroleerd om de resulterende monsterdikte te optimaliseren.
UltramicrotoomEdit
Een ultramicrotoom is een belangrijk instrument van de ultramicrotomie. Hiermee kunnen uiterst dunne coupes worden geprepareerd, waarbij het apparaat op dezelfde wijze functioneert als een roterend microtoom, maar met zeer nauwe toleranties op de mechanische constructie. Als gevolg van de zorgvuldige mechanische constructie wordt de lineaire thermische uitzetting van de montage gebruikt om een zeer fijne beheersing van de dikte te verschaffen.
Deze uiterst dunne coupes zijn belangrijk voor gebruik met transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) en seriële block-face scanning-elektronenmicroscopie (SBFSEM), en zijn soms ook belangrijk voor licht-optische microscopie. De typische dikte van deze coupes ligt tussen 40 en 100 nm voor transmissie-elektronenmicroscopie en vaak tussen 30 en 50 nm voor SBFSEM. Dikkere coupes tot 500 nm dik worden ook genomen voor gespecialiseerde TEM-toepassingen of voor lichtmicroscopie-onderzoekssecties om een gebied te selecteren voor de uiteindelijke dunne coupes. Diamantmessen (bij voorkeur) en glasmessen worden gebruikt met ultramicrotomen. Om de coupes te verzamelen, worden ze tijdens het snijden boven op een vloeistof drijvend gehouden en voorzichtig opgepakt op roosters die geschikt zijn voor het bekijken van TEM-monsters. De dikte van de doorsnede kan worden geschat aan de hand van de dunne-film interferentiekleuren van gereflecteerd licht die worden waargenomen als gevolg van de extreem geringe dikte van het monster.
VibratingEdit
Het vibrerend microtoom werkt door te snijden met behulp van een vibrerend mesje, waardoor de resulterende snede kan worden gemaakt met minder druk dan nodig zou zijn voor een stilstaand mesje. Het vibrerend microtoom wordt gewoonlijk gebruikt voor moeilijke biologische monsters. De snijdikte bedraagt gewoonlijk ongeveer 30-500 μm voor levend weefsel en 10-500 μm voor gefixeerd weefsel.
Een variatie op het vibrerende microtoom is het Compresstome-microtoom. De Compresstome gebruikt een specimen spuit of “lipstick-achtige” buis om het weefsel te houden. Het weefselmonster wordt volledig ingebed in agarose (een polysaccharide), en het weefsel wordt langzaam en voorzichtig uit de buis gedrukt zodat het vibrerende mes het kan snijden. Het apparaat werkt als volgt: het uiteinde van de monsterbuis waar het weefsel naar buiten komt, is iets smaller dan het laaduiteinde, waardoor het weefsel zachtjes kan worden “samengedrukt” wanneer het uit de buis komt. De lichte compressie voorkomt afschuiving, ongelijkmatig snijden en het ontstaan van trillingsartefacten. Merk op dat de compressietechnologie het te snijden weefsel niet beschadigt of aantast.
Er zijn verschillende voordelen van de Compresstome microtoom: 1) de agarose inbedding biedt stabiliteit aan het gehele preparaat aan alle kanten, wat ongelijkmatig snijden of afschuiven van weefsel voorkomt; 2) de compressietechnologie drukt het weefsel zachtjes samen voor gelijkmatig snijden, zodat het mes niet tegen het weefsel duwt; 3) sneller snijden dan de meeste vibrerende microtomen; en 4) het snijdt weefsel van oudere of rijpere dieren goed om gezondere weefsels te verkrijgen.
ZaagMicrotoom
De zaagmicrotoom is speciaal voor harde materialen zoals tanden of botten. De microtoom van dit type heeft een verzonken roterende zaag, die door het monster snijdt. De minimale snijdikte is ongeveer 30 μm en kan worden gemaakt voor relatief grote monsters.
LaserEdit
Het laser microtoom is een instrument voor contactvrij slicen. Voorafgaande voorbereiding van het monster door inbedden, invriezen of chemisch fixeren is niet nodig, waardoor de artefacten van prepareermethoden tot een minimum worden beperkt. Als alternatief kan dit ontwerp van microtoom ook worden gebruikt voor zeer harde materialen, zoals beenderen of tanden, alsmede voor sommige keramische materialen. Afhankelijk van de eigenschappen van het monstermateriaal, ligt de bereikbare dikte tussen 10 en 100 μm.
Het apparaat werkt met behulp van een snijwerking van een infrarode laser. Aangezien de laser een straling in het nabije infrarood uitzendt, kan de laser in dit golflengtegebied interageren met biologische materialen. Door scherpe focussering van de sonde binnen het monster kan een brandpunt met zeer hoge intensiteit, tot TW/cm2, worden bereikt. Door de niet-lineaire interactie van de optische penetratie in het brandpuntgebied wordt een materiaalscheiding in een proces dat bekend staat als foto-onderbreking geïntroduceerd. Door de duur van de laserpuls te beperken tot femtoseconden wordt de energie die aan het doelgebied wordt besteed nauwkeurig gecontroleerd, waardoor de interactiezone van de snede tot minder dan een micrometer wordt beperkt. Buiten deze zone introduceert de ultrakorte straaltijd minimale tot geen thermische schade aan de rest van het monster.
De laserstraling wordt gericht op een snel scannend spiegel-gebaseerd optisch systeem, dat drie-dimensionale positionering van de straalovergang mogelijk maakt, terwijl de straal het gewenste gebied van belang kan doorkruisen. Door de combinatie van een hoog vermogen met een hoge rastersnelheid kan de scanner in korte tijd grote oppervlakten van het monster snijden. In het lasermicrotoom is ook de lasermicrodissectie van inwendige gebieden in weefsels, celstructuren en andere soorten kleine kenmerken mogelijk.