Hematoxilina

Hematoxilina o hematoxilina (), también llamada natural black 1 o C.I. 75290, es un compuesto extraído del duramen del palo campeche (Haematoxylum campechianum) con una fórmula química de C
₁₆ H
₁₄O
6. Este tinte de origen natural se ha utilizado como tinción histológica, tinta y como tinte en la industria textil y del cuero. Como colorante, la hematoxilina ha sido denominada Palo de Campeche, extracto de Campeche, Bluewood y Blackwood. En histología, la tinción con hematoxilina se sigue comúnmente (contrateñida), con eosina, cuando se combina, este procedimiento de tinción se conoce como tinción H&E, y es una de las combinaciones más utilizadas en histología. Además de su uso en la tinción H&E, la hematoxilina también es un componente de la tinción de Papanicolaou (o tinción PAP) que se usa ampliamente en el estudio de muestras citológicas.

Aunque la mancha se denomina comúnmente hematoxilina, el colorante activo es la forma oxidada de la hemateína, que forma complejos fuertemente coloreados con ciertos iones metálicos (comúnmente sales de Fe(III) y Al(III)). En su forma pura, la hematoxilina es un sólido incoloro y cristalino, aunque las muestras comerciales suelen ser de color marrón claro a oscuro según el nivel de impurezas presentes.

Extracción y purificación

Logwood ()Haematoxylum campechianum) chips

Se ha sintetizado hematoxilina, aunque nunca en cantidades comercialmente viables. Históricamente, el palo de tinte se exportaba y la hematoxilina se extraía en Europa; más recientemente, la extracción se lleva a cabo más cerca de donde se cosecha el palo de tinte. La extracción de hematoxilina del palo campeche a escala industrial se ha logrado hirviendo las astillas de madera en el proceso francés, o con vapor y presión, en el llamado proceso americano. Una vez extraído, el tinte se puede vender como concentrado líquido, o secar y vender en forma cristalina. Los métodos de producción modernos utilizan agua, éter o alcohol como disolvente, momento en el que los extractos pueden refinarse aún más hasta el nivel de pureza necesario.

El producto comercial puede variar de un lote a otro y entre fabricantes tanto en el nivel de impurezas como en la proporción de hematoxilina a hemateína (una forma oxidada de hematoxilina). Para uso histológico, esta variabilidad puede afectar la interacción de las tinciones con muestras de tejido biológico y, por lo tanto, es motivo de preocupación para histólogos y patólogos. La hematoxilina, al igual que otras tinciones biológicas, puede ser certificada por la Comisión de tinciones biológicas, lo que significa que un lote particular de tinción funciona en una prueba estandarizada, aunque esto no especifica la pureza real de las tinciones.

Utilizar como tinción histológica

La tinción de hematoxilina se muestra como "basófilo" en la parte superior, vista con la tinción dual con hematoxilina y eosina (H PulE).

La tinción con hematoxilina suele ir seguida (o contrastada) de otra tinción histológica, la eosina. Cuando se combinan, este procedimiento de tinción se conoce como tinción H&E y es una de las combinaciones más utilizadas en histología. La hematoxilina también es un componente de la tinción de Papanicolaou (o tinción de PAP) que se usa ampliamente en el estudio de muestras de citología, en particular en la prueba de PAP utilizada para detectar el cáncer de cuello uterino.

Utilizada principalmente como tinción nuclear (para teñir el núcleo celular), la hematoxilina también tiñe el retículo endoplásmico rugoso, los ribosomas, el colágeno, la mielina, las fibras elásticas y las mucinas ácidas. La hematoxilina sola no es una tinción eficaz, pero cuando se oxida a hemateína y se combina con un mordiente, tiñe la cromatina en los núcleos celulares de azul oscuro a negro. El color y la especificidad de las tinciones de hematoxilina están controlados por la naturaleza química y la cantidad del mordiente utilizado y el pH de la solución de tinción, por lo que se han desarrollado una variedad de formulaciones de hematoxilina.

Formulaciones de tintes

Solución de hematoxilina para deslizamientos de microscopía.

Las formulaciones de tinción con hematoxilina se pueden clasificar en términos generales en función de cómo se oxida (o madura) la hematoxilina y según la elección del mordiente utilizado. Las formulaciones de tinción con hematoxilina pueden oxidarse de forma natural por exposición al aire y la luz solar o, más comúnmente, especialmente en soluciones preparadas comercialmente, oxidarse químicamente usando yodato de sodio. Por lo general, solo se agrega suficiente oxidante para convertir la mitad de la hematoxilina en hemateína, lo que permite que el resto se oxide naturalmente durante el uso, lo que prolonga la vida útil de la solución de tinción a medida que se produce más hemateína, mientras que parte de la hemateína se oxida aún más a oxihemateína.. De las sales metálicas utilizadas como mordientes, el aluminio es el más común, otros mordientes incluyen sales de hierro, tungsteno, molibdeno y plomo.

Dependiendo de la formulación o la técnica de tinción, las tinciones con hematoxilina se pueden usar en lo que se denomina una forma progresiva, en la que se usa el tiempo que el tejido permanece en contacto con la solución de tinción para controlar la cantidad de coloración, o de manera regresiva, en la que el tejido se tiñe en exceso y el exceso de tinción se elimina en un paso secundario del procedimiento. La eliminación de tinciones no deseadas, o diferenciación, suele implicar una solución de etanol diluido y ácido clorhídrico.

Tabla de formulaciones significativas

Uso temprano como tinción histológica

En 1758, Georg Christian Reichel usó hemotoxilina, sin mordiente, para teñir tejidos vegetales. John Thomas Quekett en un libro de 1852, sugiere usar "logwood" (hematoxilina) para teñir material translúcido para su examen bajo el microscopio. En 1863, Wilhelm von Waldeyer-Hartz usó hematoxilina en tejido animal sin mordiente (con un éxito limitado) y, a veces, se le atribuye el mérito de ser el primero en hacerlo, aunque esto no se acepta universalmente. Franz Böhmer en 1865 publicó una fórmula de hematoxilina usando alumbre como mordiente, y en 1891, Paul Mayer publicó una fórmula usando un oxidante químico para convertir la hematoxilina en hemateína. El primer uso de hematoxilina con eosina como contratinción, que actualmente es la combinación de tinción más utilizada en histología, fue sugerido por primera vez por A. Wissowzky en 1876. A principios del siglo XX, la hematoxilina se había vuelto ampliamente aceptada como tinción histológica.

Escasez y posibles alternativas

Durante la Primera Guerra Mundial, finales de la década de 1920, la Segunda Guerra Mundial, principios de la década de 1970 (verano de 1973) y en 2008, hubo escasez de hematoxilina debido a las interrupciones en su extracción del palo campeche. Esta escasez provocó una búsqueda de manchas nucleares alternativas. Se han recomendado varios tintes sintéticos como reemplazos, en particular el azul de celestina (CI 51050), la galocianina (CI 51030), la galleína (CI 45445) y la eriocromo cianina R, también llamada cromoxano cianina R y solocromo cianina (CI 43820). Los cuatro tienen Fe(III) como mordiente. Una alternativa es el complejo de aluminio de la brasilina oxidada, que se diferencia de la hematoxilina por un solo grupo hidroxilo. Una tinción de reemplazo para la hematoxilina en la tinción H&E tampoco debe interrumpir la capacidad de los histólogos y patólogos, que han pasado años de entrenamiento con portaobjetos teñidos con H&E, para examinar los portaobjetos y realizar diagnósticos médicos. Ninguna de las tinciones de reemplazo propuestas ha sido ampliamente adoptada.

Utilizar como tinte textil

La hematoxilina fue utilizada por primera vez como tinte por los mayas y los aztecas en América Central, donde los árboles de campeche crecen de forma nativa. El tinte fue introducido por primera vez en Europa por los españoles y poco después fue ampliamente adoptado. La hematoxilina se usó para producir negros, azules y morados en varios textiles y siguió siendo un tinte industrial importante hasta la introducción de reemplazos adecuados en forma de tintes sintéticos. Como tinte azul (con alumbre como mordiente), los resultados iniciales no fueron tan resistentes a la luz como los producidos con índigo. En reacción a esta inferioridad percibida de la calidad del color azul producido con hematoxilina, se prohibió su uso para teñir telas en Inglaterra desde 1581 hasta 1662. Después de la introducción de tintes negros sintéticos a fines del siglo XIX, la hematoxilina se reemplazó por primera vez como un tinte para algodón. Un tratado alemán de 1902 sobre el teñido de textiles señala "... el palo de campeche en el teñido negro del algodón ha sufrido considerablemente por la competencia del negro de anilina". La hematoxilina siguió siendo importante como tinte negro (utilizando cobreas o cromo como mordiente) para la lana hasta la década de 1920, cuando estuvo disponible un tinte sintético negro compatible con la lana. El uso contemporáneo de la hematoxilina incluye el teñido de seda, cuero y suturas.

Utilizar como tinta para escribir y dibujar

La hematoxilina se ha utilizado como componente principal de las tintas para escribir y dibujar, aunque no está claro el momento del primer uso como tinta. También se agregó hematoxilina a algunas tintas de hiel de hierro, que tardan en desarrollarse para oscurecerse por completo cuando se aplican al papel. En este caso, la hematoxilina proporcionó un color inicial antes de que la hiel de hierro alcanzara toda su profundidad de color. A William Lewis en 1763 se le atribuye el primer uso de hematoxilina como aditivo en tintas de hiel de hierro. En 1848, Friedlieb Ferdinand Runge produjo una tinta de hematoxilina que no era ácida utilizando un cromato de potasio como mordiente, que tenía la ventaja de no corroer las plumas de acero. Se sabe que Van Gogh usó tinta de hematoxilina con un mordiente de cromo en varios de sus dibujos y cartas.