En Mikrotom (fra græsk μικρός, mikros ”lille” og τέμνειν, temnein ”skære”) er et skæreapparat hvormed man kan fremstille meget tynde snit til mikroskopi-præparater. Disse præparater kan monteres på glasplader, objektglas, og gennemlyses i mikroskopet. Præparaterne kan f.eks. fremstilles af biologisk materiale. Mikrotomen finder typisk anvendelse på bløde materialer, f.eks. inden for medicinen og biologien og til analyser af kunststoffer. Biologisk materiler bliver normalt fikseret før det skæres, dvs. hærdes ved en kemisk proces. Prøven kan derpå indlejres i en flydende substans som smeltet paraffin eller epoxy, som man derpå lader størkne til en fast blok. Der findes flere typer af mikrotomer. Tykkelsen af et snit lavet på mikrotom er tyndere end et menneskehår, typisk mellem 10 og 100 µm.
En alternativ teknik til fremstilling af tynde mikroskopiske præparater er tyndslib, der kan anvendes til metalliske prøver, bjergarter og mineraler, knogler og tænder. Desuden kan anvendes elektropolitur og iontynding.
Historie thumb|Mikrotom fremstillet af Cummings i 1770 thumb|Mikrotom (C. Reichert, Wien, 1905–1915) thumb|Rotationsmikrotom af ældre konstruktion thumb|Snit af en fugl
For at forstå opbygningen af et objekt, må man også undersøge objektets indre dele. I begyndelsen af lysmikroskopien fremstillede man til dette formål tynde præparatsnit med en barberkniv af planter og dyr. For at få et tydeligt billede er særdeles tynde (mellem 10 og 100 µm) og regelmæssige snit nødvendige; snit der let kan gennemlyses i mikroskopet.
Apparater til fremstilling af snit blev frem til 1839 betegnet som skæreapparater (cutting engines); derefter introducerede Jacques Louis Vincent (1770–1841) und Charles Louis Chevalier (1804–1859) betegnelsen ”mikrotom”.
Det antageligt første apparat til fremstilling af mikroskopisnit blev opfundet omkring 1770 af George Adams, jr. (1750–1795) og videreudviklet af Alexander Cumming. Det var et håndholdt apparat, hvor prøven anbragtes og fastholdtes i en cylinder. Snittykkelsen kunne indstilles ved at dreje en skrue.Anonymous: An eighteenth century Microtome. (PDF) In: Journal of the Royal Microscopical Society, 1910, The Royal Microscopical Society, Oxford GB, S. 779–782
I 1835 ombyggede Andrew Pritchard et skæreapparat til en bordmodel, idet han fastgjorde det med en skrue til et bord, således at kniven nu kunne betjenes med begge hænder.
Den første slædemikrotom blev opfundet vistnok i 1798 af George Adams.
Udviklingen af rotationsmikroskopet fandt derimod først sted langt senere, mellem 1883 og 1886.
For at kunne fremstille tynde snit udvikledes andre hjælpemidler, som den af Gabriel Gustav Valentin konstruerede dobbeltklingekniv med indstillelig klingeafstand.
På grund af den i begyndelsen utilstrækkelige fikseringsteknik og problemer med den mekaniske stabilitet og opskærpning af klingerne, førte denne dobbeltkniv ikke til de ønskede resultater i frihåndsteknikken.
Ofte angives i litteraturen som opfinder af mikrotomen anatomen Wilhelm His i (1865). I hans ”Beskrivelse af en mikrotom” fra 1870 skriver His: ”Apparatet har tilladt mig en præcision ved arbejdet, der ikke har været mulig ved fremføringen af en håndholdt kniv. Det har gjort det muligt at fremstille sammenhængende snitserier af de undersøgte objekter.” Samtidig angiver han dog i litteraturlisten et antal tidligere konstruktioner og at hans apparat er en videreudvikling af en ”tværsnitter” fremstillet af hr. professor Hensen.Wilhelm His: Beschreibung eines Mikrotoms. (PDF) In: Archiv für mikroskopische Anatomie, 6, 1870. Verlag Max Cohen & Sohn, Bonn, S. 229–232, Tafel III, doi:10.1007/BF02955980 Grunden til at han angives som opfinder kan være, at Wilhelm His ved sit arbejde bidrog til en bred accept af appratet.Ole Daniel Enersen: Wilhelm His.
Andre kilder beskriver, at mikrotomen, et apparat til skæring af tynde stykker væv, blev opfundet af den tjekkiske fysiolog Jan Evangelista Purkyně.Histology. In: Microsoft Encarta online, marts 2009 Flere gange angives ofte (uden årstal), at Purkinje var den første, der benyttede en mikrotom.Detlev Ganten: Handbuch der molekularen Medizin. Springer, (Google-Books)Werner Gerabek, Bernhard D. Haage, Gundolf Keil, Wolfgang Wegner: Enzyklopädie Medizingeschichte. Walter de Gruyter, 2005, (Google-Books) Uklarheden hvad angår opfindelsen af mikrotomen kunne skyldes, at de første apparater betegnedes som ”skæremaskiner” (cutting engines) i stedet for som mikrotomer eller at udviklen var sket uden kendskab til de første apprater.
Sammen med mikrotomen videreudvikledes også præarationsteknikken, der består i fiksering af præparatet, indlejring af præparatet og farvningen af snittene. Selektiv farvning af dele af snittene førte dog kun til for alvor brugbare resultater, så længe snittykkelsen kunne holdes konstant. Derved forhindrede man, at forskelle i snittykkelsen medførte større ændringer i farven end prøvens strukturer. Fremstillingen af meget tynde og frem for alt lige tykke snit med en mikrotom havde sammen med selektive farvninger af strukturer eller molekyler øget synligheden af mikroskopiske detaljer med mindst en faktor 10 ved slutningen af det 19. århundrede.Ernst Mayr: Die Entwicklung der biologischen Gedankenwelt. Springer, 2002, (Google-Books)Werner Linß, Werner Linb, Jochen Fanghänel: Histologie: Zytologie, allgemeine Histologie, mikroskopische Anatomie. Walter de Gruyter, 1998, (Google-Books)
I 1870'erne udviklede Richard Thoma (Mediciner) et apparat til fremstilling af spindelvævstynde histologiske paraffinsnit til mikroskopisk bedømmelse.Richard Thoma, J. F. Lyon: Ueber ein Mikrotom. In: Virchow’s Arch. 84, 1881, S. 189–191 Denne slædemikrotom blev fremstillet i serieproduktion af Rudolf Jung i Heidelberg fra 1881 og var i brug over hele verden indtil midten af det 20. århundrede under betegnelsen Thoma-mikrotomen.Klaus Goerttler (Hrsg.): Biographisches Lexikon zur Portraitsammlung des Anatomen Robert Wiedersheim Andre fremstillere af mikrotomer var firmaerne C. Reichert, Wien og E. Leitz, Wetzlar, der i dag alle indgår i Leica Microsystems GmbH, Wetzlar.
En udførlig behandling af mikrotomens historie findes i oversigtsartiklen skrevet af Gilbert Morgan Smith.Gilbert Morgan Smith: The Development of Botanical Microtechnique. In: Transactions of the American Microscopical Society 34, Nr. 2. 1915, S. 71–129 Deri findes ligeledes talrige historiske afbildninger af tidlige apparater. Byggende på denne artikel har Krause skrevet en artikel, der koncentrere sig om den europæiske del af mikrotomens historie.
Mekaniske mikrotomer De fleste mikrotomer består af en knivblok med uskiftelig kniv, en præparatholder med prøven og en ”fremskubningsmekanisme”. Afhængigt af apparattypen bliver enten prøven eller kniven bevæget, så kniven trykkes igennem prøven og ved kilevirkningen skærer en spindelvævstynd skive af prøven. Efter hvert snit sørger fremskubningsmekanismen for, at prøven automatisk skydes et lille stykke frem, så der i næste cyklus skæres et stnit af samme tykkelse som det foregående. Snittykkelsen kan indstilles nøjagtigt på en justeringsmekanisme.
Afhængigt af opbygningen skelner man mellem forskellige typer af apparater. De vigtigste beskrives i det følgende. De angivne snittykkelser er kun orienterende. Den meningsfulde snittykkelse afhænger af prøvematerialet, formålet med undersøgelsen og forbehandlingen (fiksering, indlejring, histologisk teknik).
Slædemikrotomer thumb|Udsnittet viser en slædemikrotom: Skæring med kniv (i forgrunden), snittet prøve (i baggrunden). thumb|Slædemikrotom med faststående prøve og bevægelig kniv. Med slædemikrotomen er prøvematerielet som regel faststående, sat fast på en blokholder, mens kniven bevæger sig frem og tilbage på en som regel svær ”slæde”. Slæden kører nu om dage på en række ruller.Gudrun Lang: Histotechnik. Praxislehrbuch für die Biomedizinische Analytik. Springer, Wien / New York 2006, (Google Books). Kniven kan på flere apparater skråtstilles. Denne vinkel benævnes deklinationen. Denne orientering reducerer trykket ved skæringen i forhold til en tværstillet kniv. Typiske anvendelsesområder er stpre, bløde prøver, f.eks. biologiske præparater indlejret i paraffin. Den typiske snittykkelse er fra 1 til 60 µm (evt. til 300 µm).
Alternativt finder man til tider en variant af slædemikrotomen i anvendelse, der benævnes en ”Grundslædemikrotom”. Her er kniven anbragt fastsiddende og prøven trækkes frem og tilbage på en slæde under kniven.Klaus Henkel: Das Schneiden mit dem Mikrotom. Mikrobiologische Vereinigung München e. V., 2006, abgerufen am 15. Feb. 2009
Rotationsmikrotom thumb|Rotationsmikrotom med svinghjul (til højre) Denne type instrumenter betegnes også minotmirkotomer. De drives ved en drejebevægelse, der dog forandres til en lige bevægelse, således at den egentlige skærebevægelse sker som en enkel til- og fragående bevægelse. Ved rotationsmikrotomen er kniven typisk horisontal og fastsiddende. thumb|Princippet for bevægelsen af prøven ved fremstilling af snit på en rotationsmikrotom I den nederste skitse er princippet for skæremetoden forklaret. Under den tilbagegående bevægelse af prøveholderen bliver kniven trykket gennem prøven (position 1 til position 2). Det tynde snit ligger derpå på kniven. Efter udført snitning bliver prøveholderen trukket lidt tilbage, hvorved undgås at prøven under den følgende fremadgående bevægelse slæbes hen over kniven. På det højeste punkt i bevægelsen følger indstillingen af prøveholderen, der skydes så langt frem, at der i næste arbejdsgang skæres et snit af samme tykkelse. Snittene kan enten fjernes et for et, eller man venter, til der er dannet et bånd af samhørende snit.
Svinghjulet kan ved flere mikrotomer drejes med hånden. Svinghjulet har den fordel, at der dannes et rent snit, da den forholdsvis store masse af svinghjulet begænser tendensen til varierende fremføringshastighed på grund af varierende hårdhed af prøven. Det roterende svinghjul er i nogle nyere modeller integreret i kassen. Den typiske snittykkelse ligger mellem 1 til 60 µm (eventuelt op til 300 µm). Ved hårde materialer, f.eks. prøver indlejret i kunstharpiks, kan gode maskiner præstere snittykkelser på ned til 0,5 µm.
Frysemikrotom thumb|Kryostat til histoteknik For at skære snit af frosne prøver kan mange rotationsmikrotomer ved at blive forsynet med et kammer, der nedkøles med flydende kvælstof (prøven befinder sig under snitningen så at sige i en åben kummefryser) omdannes til en fryse- eller kryomikrotom. Den lave temperatur øger hårdheden i prøven og gør det dermed muligt at skære tynde snit. Dette gælder især for apparater, beregnet til ultramikrotomi og for halvtynde snit. Ved fremstillingen af snittene må såvel prøvens som mikrotomens temperatur styres og tilpasses prøvens art og den ønskede snittykkelse.
Derudover findes inden for histoteknikken særlige kryostater egnet til hurtig fremstilling af snit, og hvor hele mikrotomen befinder sig i kølekammeret. Alle trinene i fremstillingen af snittene, fra lynfrysning over snitning til montering på objektglas finder sted i apparatet.Stephen Peters: Frozen section technique. Pathology Innovations (Vejledning og videoer om fryseteknik, engelsksproget).
Ultramikrotom thumb|Et bånd af ca. 16 ultratyndsnit (ca. 70 nm) på vandoverfladen på en diamantkniv thumb|Ultramikrotom til snitning af prøver indlejret i kunstharpiks til lys- og Elektronmikroskopi