掃描電鏡技術(shù)在動(dòng)物毛發(fā)微觀(guān)結構研究上的應用 
摘要：用6種不同的掃描電鏡樣品制備方法對動(dòng)物毛發(fā)表面及橫斷面的超微結構進(jìn)行觀(guān)察比 較．結果表明：正常、清潔的動(dòng)物毛發(fā)采用常規方法即可得到真實(shí)、清晰的超微結構，而臟發(fā)和 受損毛發(fā)，必須進(jìn)行適當的清洗處理，有效除去覆蓋物，真實(shí)結構才能完全顯示出來(lái)．6種方法 中用洗滌劑先清洗、無(wú)水丙酮浸泡4 h，結合超聲波清洗的方法清洗毛發(fā)樣品效果最好．頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗機| 扭力計| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計| 平衡儀|  

 現在已有大量文獻討論把毛發(fā)用于法庭科學(xué)， 診斷疾病以及評定營(yíng)養狀況¨ ．毛發(fā)是哺乳動(dòng)物 皮膚表皮部角質(zhì)層的衍生物，也是哺乳動(dòng)物的三大 特征之一，所有動(dòng)物的毛發(fā)都有其基本的形態(tài)和結 構，而不同的動(dòng)物在毛發(fā)形態(tài)上(如長(cháng)短、粗細以及 色澤等)又表現出差異 J．毛發(fā)形態(tài)的差異必定與 其微觀(guān)結構有著(zhù)緊密的聯(lián)系，毛發(fā)的微觀(guān)結構主要 取決于先天遺傳，典有物種的特異性，因此，毛發(fā)微 觀(guān)結構也是人們多年來(lái)研究的重點(diǎn) J．人類(lèi)對毛發(fā) 微觀(guān)結構的認識可以追溯到17世紀，但直到1837 年，Brewster首次應用光學(xué)顯微鏡發(fā)現毛發(fā)表面的 特異性結構，才標志著(zhù)毛發(fā)微觀(guān)結構研究的開(kāi) 始 J，之后，有關(guān)毛發(fā)結構研究的報道大量涌現 J，
20世紀50年代中期以后，毛發(fā)微觀(guān)結構研究開(kāi)始 擴展到紡織行業(yè)、食性分析 和法醫科學(xué) ． 80年代，隨著(zhù)電子顯微鏡在毛發(fā)微觀(guān)結構研究中的 廣泛應用，毛發(fā)的微觀(guān)結構研究有了進(jìn)一步的完善 與發(fā)展 J，電子顯微鏡下，毛發(fā)結構的圖像更加清 晰、精確，并且立體感強，分辨率高，可以從不同的角 度進(jìn)行觀(guān)察．但由于毛發(fā)存在有角原蛋白構成的致 密的皮質(zhì)層⋯ ，而且容易附著(zhù)皮脂腺分泌物、吸附 灰塵等，電鏡的分辨率又很高，采用傳統方法難以 獲得較好的效果．目前，毛發(fā)的電鏡樣品制備在國 內外未見(jiàn)系統報道．本文采取幾種不同的掃描電鏡 制樣方法對動(dòng)物毛發(fā)的外部形態(tài)和橫斷面特征進(jìn) 行觀(guān)察比較，以期為毛發(fā)的超微結構研究提供最佳 的制樣方法．

1 材料與方法
1．1 試驗材料 正常和受損小白鼠毛發(fā)由南京醫科大學(xué)提供．
1．2 試驗儀器 GG1 12一HU超聲波清洗機，EMITECH K850 臨界點(diǎn)干燥儀，HITAcH E一1010噴金儀，菲利浦 SEM一505掃描電鏡．
1．3 試驗設計 將正常毛發(fā)和受損毛發(fā)分別用鋒利刀片切成適 當長(cháng)度的小段，采用以下6種不同方法制備樣品． 方法I 將毛發(fā)粘臺、噴金，掃描電鏡觀(guān)察表 面和橫斷面． 方法Ⅱ 無(wú)水丙酮浸泡毛發(fā)樣品4 h，取出粘 臺、噴金，掃描電鏡觀(guān)察表面和橫斷面． 方法Ⅲ 無(wú)水丙酮浸泡毛發(fā)樣品4 h，其間超 聲波清洗兩次，取出粘臺、噴金，掃描電鏡觀(guān)察表 面和橫斷面． 方法Ⅳ 洗滌劑清洗毛發(fā)樣品之后，無(wú)水丙 酮浸泡4 h，其間超聲波清洗兩次，取出粘臺、噴 金，掃描電鏡觀(guān)察表面和橫斷面． 方法V 毛發(fā)用洗滌劑清洗之后，無(wú)水丙酮 浸泡4 h，其間超聲波清洗兩次，3％ 戊二醛固定2 h，乙醇梯度脫水，臨界點(diǎn)干燥，取出粘臺、噴金，掃 描電鏡觀(guān)察表面和橫斷面． 方法Ⅵ 毛發(fā)用無(wú)水丙酮浸泡6 h，其間超聲 波清洗3次，取出粘臺、噴金，掃描電鏡觀(guān)察表面 和橫斷面．2 結果與分析 毛發(fā)微觀(guān)結構一般由毛鱗片層、毛皮質(zhì)層和 毛髓質(zhì)層構成(少數除外)．毛鱗片層很薄，位于毛 發(fā)的最外面，毛皮質(zhì)層是由退化的死細胞致密排 列而成，呈無(wú)結構的均質(zhì)狀，毛髓質(zhì)層是由氣腔和 氣腔壁構成．
(1)正常組毛發(fā)表面整潔、無(wú)附著(zhù)物，直接粘 臺、噴金，掃描電鏡觀(guān)察到圓柱狀毛桿上覆蓋著(zhù)一 薄層毛小皮，呈疊瓦狀排列，形似鱗片，層次清晰整 齊；斷面毛皮質(zhì)層和毛髓質(zhì)層結構清晰，無(wú)覆蓋物， 見(jiàn)圖1—1，2．而對于有些臟發(fā)特別是受損毛發(fā)，表 面不整潔，易附著(zhù)皮脂腺分泌物以及糜爛物等污 物，方法I雖然簡(jiǎn)單易行，但其真實(shí)的結構被附著(zhù)物 掩蓋，圖1—3，4中，毛發(fā)表面和斷面都有大量的覆 蓋物，鱗片層難以看見(jiàn)，斷面結構模糊，因此，這類(lèi)毛 發(fā)需要先清洗以除去污物．由于本試驗中正常的毛 發(fā)比較干凈，進(jìn)行常規制備即可觀(guān)察到真實(shí)結構， 而受損毛發(fā)表面覆蓋物較多，因此方法Ⅱ至Ⅵ 主 要對受損毛發(fā)的超微結構進(jìn)行觀(guān)察、比較．
(2)方法Ⅱ 使用丙酮浸泡4 h，但收效甚 微，見(jiàn)圖1—5，6，覆蓋層依然清晰可見(jiàn)，圖6中的 橫斷面上有一些碎屑狀物存在．
(3)方法Ⅲ 在丙酮浸泡期間，借助超聲波 清洗，取得了一定成效，有些毛段能清洗干凈，有 些毛段還可見(jiàn)污物存在，圖1—7所取的一段毛發(fā) 上可見(jiàn)受損毛發(fā)的鱗片層出現紊亂排列，甚至重 疊翹起，圖1—8的斷面結構能看出毛皮質(zhì)層和毛 髓質(zhì)層，但看不到圖1—2中的孑L腔結構．
(4)方法Ⅳ 先用洗滌劑洗去部分污物，再結 合丙酮和超聲波清洗，去污效果相當好，發(fā)現圖1— 9中的受損毛發(fā)，毛鱗片排列紊亂不規整，有的鱗片 稍翹起，有的斷裂或有缺口，多分布在游離端，較少 波及基部，有些區域毛小皮排列疏松，個(gè)別鱗片狀 小皮皺縮．斷面平整、清晰，毛皮質(zhì)層和毛髓質(zhì)層結 構分明，無(wú)覆蓋物，孑L腔清晰可見(jiàn)，見(jiàn)圖1—10．
(5)方法V 在方法Ⅳ 的基礎上，對毛發(fā)進(jìn) 行了固定、脫水和臨界點(diǎn)干燥，結果發(fā)現與方法Ⅳ 沒(méi)有顯著(zhù)區別．
(6)方法Ⅵ 中丙酮浸泡時(shí)間過(guò)長(cháng)，毛發(fā)表面 出現大量突起、凹陷以及鱗片脫落，局部膨大，說(shuō) 明毛發(fā)結構受到影響和腐蝕，見(jiàn)圖l—ll，l2．

3 結論與討論
3．1 毛發(fā)樣品的清洗處理 本試驗中，正常組毛發(fā)比較干凈、無(wú)附著(zhù)物， 常規制備方法即方法I可得到真實(shí)、清晰的結構． 由此可見(jiàn)，干凈的毛發(fā)進(jìn)行常規制備即可．而受損 組毛發(fā)有較多覆蓋物，掩蓋了毛發(fā)的結構． 臟發(fā)特別是受損毛發(fā)的前期清洗處理至關(guān)重 要，否則難以見(jiàn)到廬山真面目．因其表面附著(zhù)有皮 脂腺分泌物、灰塵等污物，遮蓋了毛發(fā)的真實(shí)結 構，普通的水洗難以除去，所以，必須采用既有效 又不損傷毛發(fā)結構的清洗方法，才能觀(guān)察到毛發(fā) 的真實(shí)結構，為疾病診斷，法醫鑒定，分類(lèi)等提供 科學(xué)的依據．本試驗中的方法V，洗滌劑清洗毛發(fā) 之后，適當時(shí)間的丙酮浸泡，結合超聲波清洗，效 果很好，適用于較臟毛發(fā)的掃描電鏡樣品的制備． 但丙酮浸泡時(shí)問(wèn)不宜過(guò)長(cháng)，否則會(huì )破壞毛發(fā)本身 的結構，如方法Ⅵ的結果．
3．2 毛發(fā)樣品橫斷面的切取 由于毛發(fā)的基本成分主要是角質(zhì)蛋白，角質(zhì) 蛋白由氨基酸組成．氨基酸提供了毛發(fā)生長(cháng)所需 的營(yíng)養成分．各種原纖維通過(guò)螺旋式、彈簧式的結 構相互纏繞交聯(lián)，形成角質(zhì)蛋白的強度和柔韌度， 故而毛發(fā)具有一定的剛韌性．針對毛發(fā)這種特性， 必須要使用鋒利刀片，動(dòng)作穩而準，用力要均勻， 才能切出較平整的斷面，否則會(huì )因參差不齊而掩 蓋真實(shí)的斷面結構．
3．3 毛發(fā)樣品的導電處理 毛發(fā)樣品本身不導電，需要在掃描電鏡觀(guān)察 之前進(jìn)行導電處理．合適的導電處理能夠提高掃 描電鏡分析中的圖像質(zhì)量，最大限度地避免樣品 的失真和變形等問(wèn)題¨ ．導電膜應該是均勻和連 續的，膜太厚，會(huì )因蒸發(fā)時(shí)問(wèn)長(cháng)而使試樣受熱損 傷，用掃描電鏡觀(guān)察時(shí)，容易產(chǎn)生龜裂以及掩蓋試 樣表面細節；膜太薄，試樣表面各個(gè)部分膜厚顯著(zhù) 不均，掃描電鏡觀(guān)察時(shí)，常會(huì )產(chǎn)生局部荷電¨引．一般采用離子濺射技術(shù)對樣品表面鍍膜效果較好． 離子濺射法可以實(shí)現對樣品不需作任何旋轉而在 樣品各個(gè)面上形成平坦連續的覆蓋層，這是因為 被濺射出來(lái)的靶原子在相對較高的氣壓環(huán)境中， 其所形成的覆蓋層顆粒細小而均勻，能產(chǎn)生高分 辨率的電鏡圖像，另外濺射覆蓋層的厚度相對于 真空噴涂來(lái)說(shuō)也容易控制．因此，采用離子濺射法 對樣品實(shí)施鍍膜，產(chǎn)生的電鏡圖像細膩、清晰度高．對于毛發(fā)，因其質(zhì)地相對較硬，結構細微，金離 子濺射的厚度宜薄，但要均勻、連續，否則會(huì )掩蓋 一些細節，影響到結果分析．