Prendi Meow Star come esempio! Applicazione del microscopio elettronico a scansione (SEM) allo studio della microstruttura del pelo animale

Usa un microscopio elettronico a scansione (SEM) per osservare i peli del gatto

I capelli sono un derivato dello strato corneo dell'epidermide cutanea, che è anche una delle caratteristiche dei mammiferi. Il pelo di tutti gli animali ha la sua forma e struttura di base, con molte morfologie di pelo differenziate (come lunghezza, spessore, colore, ecc.). Ciò deve essere strettamente correlato alla sua microstruttura. Pertanto anche la microstruttura dei capelli è da molti anni al centro della ricerca .

Nel 1837, Brewster utilizzò per la prima volta la microscopia ottica per scoprire la struttura specifica sulla superficie dei capelli, segnando l'inizio dello studio della microstruttura dei capelli. Negli anni '80, con la diffusa applicazione del microscopio elettronico nello studio della microstruttura dei capelli, lo studio della microstruttura dei capelli è stato ulteriormente migliorato e sviluppato. Al microscopio elettronico a scansione, l'immagine della struttura del capello è più chiara, più precisa e ha un forte senso tridimensionale, un'alta risoluzione e può essere osservata da diverse angolazioni. Pertanto, il microscopio elettronico a scansione è diventato ampiamente utilizzato nell'osservazione del pelo degli animali.

Microstruttura del pelo di gatto al microscopio elettronico a scansione

I gatti sono animali domestici ampiamente allevati. La maggior parte delle specie ha una pelliccia morbida, il che rende le persone molto affezionate a loro. Quindi, quali informazioni possiamo ottenere dalle immagini SEM del pelo di gatto? Tenendo a mente le domande, abbiamo raccolto peli da diverse parti del corpo di gatti e utilizzato il microscopio elettronico a scansione con filamento di tungsteno CIQTEK per osservare la microstruttura dei peli. In base alle caratteristiche della struttura superficiale e della morfologia dei capelli, possono essere suddivisi in quattro categorie: a forma di dito, a bocciolo, ondulati e squamosi. L'immagine sotto mostra il pelo di un gatto British Shorthair.

Come si può vedere dall'immagine al microscopio elettronico a scansione, la sua superficie presenta un'evidente struttura ondulata. Le stesse unità strutturali superficiali sono i peli di cani, caprioli, mucche e asini. Il loro diametro è generalmente compreso tra 20 e 60 μm. La larghezza dell’unità ondulata è quasi trasversale all’intera circonferenza del fusto del capello e la distanza assiale tra ciascuna unità ondulata è di circa 5 μm. Il diametro del pelo del gatto British Shorthair nella foto è di circa 58 μm. Dopo aver ingrandito, puoi anche vedere la struttura delle squame dei capelli superficiali. La larghezza delle scale è di circa 5 μm e il rapporto d'aspetto è di circa 12:1. Le proporzioni della struttura dell'unità ondulata sono piccole e le proporzioni sono correlate alla flessibilità dei capelli. Maggiore è il rapporto d'aspetto, migliore è la morbidezza del pelo e la sua rigidità non è facile da spezzare. C'è un certo spazio tra le squame del capello e il fusto del capello. Uno spazio più ampio può immagazzinare aria, rallentare la velocità del flusso d'aria e ridurre la velocità dello scambio di calore. Pertanto, diverse forme delle unità superficiali determinano anche la differenza nelle prestazioni di isolamento termico.

Superficie del pelo del gatto British Shorthair /10kV/ETD

Superficie del pelo del gatto British Shorthair /10kV/ETD

Allo stesso modo, anche le sezioni trasversali dei capelli possono fornire molte informazioni. In generale, dall’esterno verso l’interno, i capelli sono composti da tre strati: squame, corteccia e nucleo midollare. Lo strato di scaglie del capello è composto da cellule piatte che si sovrappongono e ricoprono la superficie del capello a forma di squame di pesce. Sono disposti dalla radice del pelo alla punta e avvolgono la corteccia interna. Sebbene questo film sia molto sottile, protegge i capelli. Lo strato di corteccia del pelo si trova al centro ed è composto principalmente da cheratina morbida. La struttura a catena della cheratina rende i capelli elastici e difficili da spezzare e svolge un ruolo decisivo nell'elasticità e nella resistenza dei capelli. Il midollo pilifero si trova al centro del capello ed è composto da cellule disposte in modo lasco. L'interno è una struttura cava contenente aria. Questi fori contenenti aria hanno un effetto di isolamento termico.

A: Squame dei capelli B: Corteccia dei capelli C: Midollo dei capelli

Diagramma della struttura dei capelli

Abbiamo tagliato il pelo del gatto British shorthair e ne abbiamo osservato la struttura in sezione trasversale. Dall'immagine SEM si può vedere chiaramente che i capelli sono effettivamente composti da tre parti: squame esterne, corteccia media e midollo centrale. Dall'immagine SEM ingrandita dello strato di corteccia del pelo si può vedere che esiste una distribuzione uniforme della struttura delle fibre nello strato di corteccia. Questo è il segreto dello strato di corteccia del pelo che rende i capelli elastici e resistenti. Dall'immagine SEM ingrandita dello strato midollare del pelo si può vedere che la sua struttura è lassa e porosa, il che favorisce la ritenzione dell'aria. L'effetto isolante termico del pelo consente ai gatti di conservare il calore nella stagione fredda. Durante il cambio di stagione tra primavera ed estate, i gatti perderanno parte del pelo per adattarsi meglio ai cambiamenti climatici stagionali.

Superficie del pelo del gatto British Shorthair / 15 kV/BSED

Morfologia microscopica dello strato della corteccia dei capelli/15kV/BSED

Morfologia microscopica dello strato midollare del pelo/15kV/BSED

In sintesi, osservando il pelo degli animali utilizzando un microscopio elettronico a scansione, è possibile ottenere molte informazioni microscopiche. Queste informazioni non solo possono aiutarci a determinare il tipo di pelo animale e a comprendere la salute e le abitudini di vita dell'animale, ma la microstruttura del pelo è anche un importante valore di riferimento per la ricerca e lo sviluppo di materiali strutturali bionici con buon isolamento termico, funzioni idrofobiche e flessibili .