Microscopía electrónica de barrido de caras de bloques en serie

La microscopía electrónica de barrido de cara de bloque en serie es un método para generar imágenes tridimensionales de alta resolución a partir de muestras pequeñas. La técnica fue desarrollada para el tejido cerebral, pero es ampliamente aplicable para cualquier muestra biológica. ^[1] Un microscopio electrónico de barrido de cara de bloque en serie consta de un ultramicrotomo montado dentro de la cámara de vacío de un microscopio electrónico de barrido . Las muestras se preparan mediante métodos similares a los de la microscopía electrónica de transmisión ( MET ), típicamente fijando la muestra con aldehído, tiñéndola con metales pesados ​​como osmio y uranio y luego incrustándola en una resina epoxi. ^{[2] [3]} La superficie del bloque de muestra incrustada en resina se imagina mediante la detección de electrones retrodispersados. Después de la imagen, el ultramicrotomo se utiliza para cortar una sección delgada (normalmente alrededor de 30 nm) de la cara del bloque. Después de cortar la sección, el bloque de muestra se eleva de nuevo al plano focal y se vuelve a fotografiar. Esta secuencia de obtención de imágenes de muestra, corte de sección y elevación del bloque puede adquirir miles de imágenes en perfecta alineación de forma automatizada. La microscopía electrónica de barrido de bloques en serie práctica fue inventada en 2004 por Winfried Denk en el Instituto Max-Planck de Heidelberg y está disponible comercialmente en Gatan Inc., ^[4] Thermo Fisher Scientific (VolumeScope) ^[5] y ConnectomX. ^[6]

Una de las primeras aplicaciones de la microscopía electrónica de barrido de caras en serie fue analizar la conectividad de los axones en el cerebro. La resolución es suficiente para rastrear incluso los axones más delgados e identificar sinapsis. Hasta ahora ^{[ ¿cuándo? ]} , la obtención de imágenes de caras en serie con bloques ha contribuido a muchos campos, como la biología del desarrollo, la biología vegetal, la investigación del cáncer, el estudio de enfermedades neurodegenerativas, etc. La técnica puede generar conjuntos de datos extremadamente grandes, y el desarrollo de algoritmos para la segmentación automática de los conjuntos de datos muy grandes generados sigue siendo un desafío. Sin embargo, actualmente se está realizando mucho trabajo en esta área. El proyecto EyeWire aprovecha la computación humana en un juego para rastrear neuronas a través de imágenes de un volumen de retina obtenido mediante microscopía electrónica de barrido de caras en serie con bloques. ^[7]

Se pueden preparar muchas muestras diferentes para la microscopía electrónica de barrido de caras de bloques en serie y el ultramicrotomo puede cortar muchos materiales, por lo que esta técnica tiene una aplicabilidad más amplia. Está empezando a encontrar aplicaciones en muchas otras áreas, desde la biología celular y del desarrollo hasta la ciencia de los materiales. ^[8]

Una desventaja que se encuentra con el método SBEM es que el espesor del corte que se puede extraer con el ultramicrotomo es limitado (~25 nm), por lo que la resolución en la dirección de profundidad es limitada. Una ventaja de la técnica SBEM es que la muestra es estacionaria, lo que mejora la alineación en las pilas de imágenes. Otra ventaja de la técnica SBEM es la capacidad de adquirir grandes conjuntos de datos con un alto nivel de detalle. Debido a que el corte con el ultramicrotomo es extremadamente rápido (en comparación con el proceso de fresado en FIB-SEM), puede exponer un área amplia del material (direcciones x e y) en cada corte. Además, al cortar rápidamente, podemos adquirir muchas imágenes en la dirección z en un corto período de tiempo. ^[1]

• Haz de iones enfocado

• [1] Publicación original en PLOS Biology
• [2] La tercera visión de Gatan
• [3] Base de datos centrada en células, conjuntos de datos SBEM