Возьмите Мяу Стар в качестве примера! Применение сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) для изучения микроструктуры волос животных

Используйте сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), чтобы рассмотреть кошачью шерсть.

Волосы являются производными рогового слоя эпидермиса кожи, что также является одной из особенностей млекопитающих. Волосы всех животных имеют свою основную форму и структуру со многими дифференцированными морфологиями волос (такими как длина, толщина, цвет и т. д.). Это должно быть тесно связано с его микроструктурой. Поэтому микроструктура волос также была в центре внимания исследований на протяжении многих лет.

В 1837 году Брюстер впервые применил оптическую микроскопию, чтобы обнаружить специфическую структуру на поверхности волос, положив начало изучению микроструктуры волос. В 1980-е годы, с широким применением электронного микроскопа для изучения микроструктуры волос, изучение микроструктуры волос получило дальнейшее усовершенствование и развитие. Под сканирующим электронным микроскопом изображение структуры волос становится более четким, точным, имеет четкое трехмерное ощущение, высокое разрешение и может наблюдаться под разными углами. Поэтому сканирующий электронный микроскоп стал широко использоваться при наблюдении за шерстью животных.

Микроструктура кошачьей шерсти под сканирующим электронным микроскопом

Кошки — широко распространенное домашнее животное. У большинства видов мягкий мех, за что они очень нравятся людям. Итак, какую информацию мы можем получить из СЭМ-изображений кошачьей шерсти? Имея в виду вопросы, мы собрали волосы с разных частей тела кошек и использовали сканирующий электронный микроскоп с вольфрамовой нитью CIQTEK для наблюдения за микроструктурой волос. По особенностям структуры и морфологии поверхности волос их можно разделить на четыре категории: пальцевидные, почковидные, волнистые и чешуйчатые. На фото ниже изображена шерсть британской короткошерстной кошки.

Как видно из изображения, полученного с помощью сканирующего электронного микроскопа, его поверхность имеет выраженную волнистую структуру. Такими же поверхностными структурными единицами являются волосы собак, косуль, коров и ослов. Их диаметр обычно составляет от 20 до 60 мкм. Ширина волнистого звена почти поперечна всей окружности стержня волоса, а осевое расстояние между каждым волнистым звеном составляет около 5 мкм. Диаметр шерсти британской короткошерстной кошки на снимке составляет около 58 мкм. После увеличения вы также можете увидеть структуру поверхностных чешуек волос. Ширина чешуек составляет около 5 мкм, соотношение сторон — около 12:1. Соотношение сторон гофрированной единичной структуры невелико, а соотношение сторон связано с гибкостью волос. Чем больше соотношение сторон, тем лучше мягкость волос, а их жесткость нелегко сломать. Между чешуйками волоса и стержнем волоса имеется определенный зазор. Больший зазор может накапливать воздух, замедлять скорость воздушного потока и уменьшать скорость теплообмена. Таким образом, различные формы поверхностей также определяют разницу в теплоизоляционных характеристиках.

Поверхность шерсти британской короткошерстной кошки /10кВ/ETD

Поверхность шерсти британской короткошерстной кошки /10кВ/ETD

Точно так же поперечное сечение волос также может принести много информации. Вообще говоря, снаружи и изнутри волосы состоят из трех слоев: чешуек волос, коры волоса и сердцевины волоса. Слой волосяной чешуи состоит из плоских клеток, которые перекрываются и покрывают поверхность волоса в форме рыбьей чешуи. Они расположены от корня волоса до кончика и охватывают внутреннюю кору. Хотя эта пленка очень тонкая, она защищает волосы. Корковый слой меха расположен посередине и состоит преимущественно из мягкого кератина. Цепная структура кератина делает волосы эластичными, их трудно ломать и играет решающую роль в эластичности и прочности волос. Сердцевина волоса расположена в центре волоса и состоит из рыхло расположенных клеток. Внутренняя часть представляет собой полую структуру, содержащую воздух. Эти воздухосодержащие отверстия оказывают теплоизоляционный эффект.

A: Чешуйки волос B: Корковое вещество волоса C: Сердцевина волоса

Схема структуры волос

Мы подстригли шерсть британской короткошерстной кошки и наблюдали ее поперечное строение. На СЭМ-изображении ясно видно, что волосы действительно состоят из трех частей: внешних чешуек, средней коры и центрального мозгового слоя. На увеличенном СЭМ-изображении коркового слоя меха видно, что в корковом слое наблюдается равномерное распределение структуры волокон. В этом секрет коркового слоя меха, делающего волосы эластичными и жесткими. На увеличенном СЭМ-изображении мозгового слоя волос видно, что его структура рыхлая и пористая, что действительно способствует удержанию воздуха. Теплоизоляционный эффект шерсти позволяет кошкам сохранять тепло в холодное время года. Во время смены сезона между весной и летом кошки сбрасывают часть шерсти, чтобы лучше адаптироваться к сезонным изменениям климата.

Поверхность шерсти британской короткошерстной кошки / 15кВ/BSED

Микроскопическая морфология коркового слоя волос/15кВ/BSED

Микроскопическая морфология мозгового слоя волос/15кВ/BSED

Таким образом, при наблюдении за шерстью животных с помощью сканирующего электронного микроскопа можно получить много микроскопической информации. Эта информация может не только помочь нам определить тип шерсти животных и понять здоровье и образ жизни животного, но микроструктура волос также является важным справочным значением для исследований и разработок бионических конструкционных материалов с хорошей теплоизоляцией, гидрофобными и гибкими функциями. .