La microscopía electrónica de barrido de caras de bloques en serie es un método para generar imágenes tridimensionales de alta resolución a partir de muestras pequeñas. La técnica fue desarrollada para tejido cerebral, pero es ampliamente aplicable a cualquier muestra biológica. [1] Un microscopio electrónico de barrido de cara de bloque en serie consiste en 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 ( TEM ), típicamente fijando la muestra con aldehído, tinción con metales pesados como osmio y uranio y luego incrustándola en una resina epoxi. [2] [3]Se obtiene una imagen de la superficie del bloque de muestra incrustada en resina mediante la detección de electrones retrodispersados. Después de la obtención de imágenes, el ultramicrotomo se utiliza para cortar una sección delgada (generalmente alrededor de 30 nm) de la cara del bloque. Una vez cortada la sección, el bloque de muestra se eleva de nuevo al plano focal y se vuelve a tomar la imagen. Esta secuencia de imágenes de muestra, corte de secciones y levantamiento de bloques puede adquirir muchos miles de imágenes en perfecta alineación de forma automatizada. La práctica microscopía electrónica de barrido de caras de bloques en serie fue inventada en 2004 por Winfried Denk en el Instituto Max-Planck en 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 de bloques 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. A estas alturas [ ¿cuándo? ] , las imágenes de la cara del bloque en serie contribuyeron 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 conjuntos de datos muy grandes. generado sigue siendo un desafío. Sin embargo, actualmente se está trabajando mucho en esta área. El proyecto EyeWire aprovecha la computación humana en un juegorastrear neuronas a través de imágenes de un volumen de retina obtenidas mediante microscopía electrónica de barrido de caras de bloques en serie. [7]
Se pueden preparar muchas muestras diferentes para 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 comenzando a encontrar aplicaciones en muchas otras áreas que van 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 grosor del corte que se puede quitar con el ultramicrotomo es limitado (~ 25 nm), por lo que la resolución en la dirección de la 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 ultramicrotomo es extremadamente rápido (en comparación con el proceso de fresado en FIB-SEM), puede exponer una amplia área del material (direcciones xey) en cada sección. Además, mediante el corte rápido, podemos adquirir muchas imágenes en la dirección z en un corto período de tiempo. [1]