Betrachtung des Haarquerschnitts und Analyse der Haarkutikula-Laminarschicht
Es gibt eine Reihe von Zielen bei der Betrachtung von Haaren, wie beispielsweise die Beurteilung von Schäden durch Dauerwellen, Färben oder der Wirkung von Haarpflegeprodukten. Insbesondere die Kutikula ist anfällig für solche Anwendungen, sodass die Betrachtung des Haarquerschnitts in hoher Auflösung für die Bewertung unerlässlich ist. Im Folgenden erklären wir die Struktur und die Komponenten von Haaren, die Herausforderungen bei der Betrachtung von Haaren und wie sie überwindet werden können.
Haarstruktur
Das Haar besteht aus Keratin, einem verhornten Eiweiß. Es entspricht dem Stratum corneum, der Hornschicht, und den abgestorbenen Hautzellen auf der Haut. Der Schaft, also der sichtbare Teil des Haares, besteht vollständig aus abgestorbenen Zellen, was bedeutet, dass sie sich nicht regenerieren, sobald sie beschädigt sind.
Der Haarschaft besteht aus drei Schichten, von außen nach innen: Kutikula, Kortex und Medulla.
![Haarstruktur](/Images/ss_bz-casestudy_hair-cross-section_002_1974138.png)
- A
- Kutikula
- B
- Kortex
- C
- Medulla
Kutikula
Die Kutikula besteht aus sich überlappenden Zellen, die die Oberfläche des Haarschafts wie Schuppen bedecken. Eine Kutikulazelle ist 0,5 bis 1 μm dick, klar, farblos, und verfügt über feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften. Die Zellen der Kutikula sind in die gleiche Richtung ausgerichtet. Sie können mit den Fingern sanft von der Wurzel aus durch Ihr Haar fahren, spüren aber möglicherweise einen kratzenden Widerstand, wenn Sie dies in umgekehrter Richtung versuchen.
Eine Kutikulazelle bedeckt etwa 1/3 bis 1/2 des Umfangs des Haarschafts. Wenn Sie steifes Haar haben, kann es sein, dass Sie mehr Schuppenschichtzellen haben, die den Umfang bedecken. In den Zwischenräumen der Kutikula sind die Zellen mit Zellmembrankomplex (CMC) gefüllt.
Der CMC besteht aus Beta-Schichten (Lipiden), die eine Delta-Schicht (Protein) einschließen. Die Dicke beträgt 0,04 bis 0,06 μm. Haarfärbemittel und andere Haarprodukte dringen durch den CMC in das Haar ein.
![Kutikula](/Images/ss_bz-casestudy_hair-cross-section_003_1974139.png)
- A
- Kutikula
- B
- CMC
- C
- Delta-Schicht (Protein)
- D
- Beta-Schicht (CMC-Lipide)
Kortex
Der Kortex ist eine Ansammlung von Makrofibrillen. Jede Makrofibrille ist eine Ansammlung von Mikrofibrillen, und die Lücken zwischen ihnen sind mit einer hydrophilen Matrix mit hydratisierenden Eigenschaften gefüllt. Der Hauptbestandteil dieser Matrix ist amorphes Keratin. Es enthält eine große Menge an Melaninpigment, zusammen mit Aminosäuren, Polypeptiden (PPT), Nukleinsäure und Mineralien. Die Matrix ist der Teil, der von Dauerwellen betroffen ist oder mit Haarfärbemitteln gefärbt wird, daher ist sie für die Haarpflege wichtig.
![Kortex](/Images/ss_bz-casestudy_hair-cross-section_004_1974140.png)
- A
- Kortex
- B
- Haarspitze
- C
- Haarwurzel
- D
- Kortikalzelle
- E
- Makrofibrille
- F
- Melanin
- G
- Matrix
- H
- Amorphes Keratin
- I
- Mikrofibrillen
Medulla
Die Medulla befindet sich in der Mitte des Haarschafts und besteht aus länglichen, kubischen Zellen, die aus Proteinen und Lipiden bestehen. Sie enthält Luft zwischen den Zellen, und dieser Spalt reflektiert Licht. Wenn sich dieser Spalt vergrößert, erscheint das Haar weißer.
Nicht alle Haare haben Medulla. Dünnes Haar und Flaumhaar haben keine Medulla. Sie kann an einigen Stellen auch unterbrochen sein.
Hochauflösende Betrachtung von Haaren
Zur hochauflösenden Betrachtung von Haaren werden Lichtmikroskope oder Rasterelektronenmikroskope (REM) eingesetzt.
Bei der Betrachtung der Oberfläche mit einem Lichtmikroskop werden die Haare unter spiegelreflektiertem Licht von der Seite mit Koaxialbeleuchtung betrachtet. Die Betrachtung von flachen Oberflächen unter spiegelreflektiertem Licht ist hell, da das reflektierte Licht direkt in das Objektiv oder CCD eintritt. Im Gegensatz dazu erscheinen Hänge in abgestuften Bereichen dunkler, da ein Teil des Auflichts von der Oberfläche entweicht. Dieser Kontrast ermöglicht eine feine Strukturvisualisierung der Haaroberfläche. Die Oberfläche von Haaren ist jedoch gekrümmt und das Auflicht tritt an den Kanten des Haares noch stärker nach außen aus, was bedeutet, dass der zu betrachtende Bereich begrenzt ist, wenn nur eine Koaxialbeleuchtung verwendet wird. Die Querschnittsauswertung mit einem Lichtmikroskop bietet keine klare Sicht auf die laminare Struktur der Kutikula, wenn die Auflösung zu gering ist, und die Kutikula kann als eine einzige Schicht erscheinen.
Andererseits ermöglicht ein Rasterelektronenmikroskop (REM) zwar eine hochauflösende Betrachtung der Oberflächenstruktur der Kutikula, aber da Haare nicht leitfähig sind, müssen sie vor der Betrachtung aufgedampft werden, um eine Aufladung der Oberfläche zu verhindern. Alternativ kann zur Betrachtung eine niedrige Elektronenbeschleunigungsspannung verwendet werden, um den gleichen Effekt zu erzielen. Außerdem muss das Haar zur Betrachtung unter Vakuum in eine Vakuumkammer gelegt werden, wobei die möglichen Veränderungen der Morphologie durch die unter Hochvakuum aus dem Inneren des Haares verdampfende Feuchtigkeit zu berücksichtigen sind.
Mit der hohen Auflösung des kompakten Fluoreszenzmikroskops BZ-X800 können Sie Proben mit laminaren Strukturen wie der Kutikula deutlich betrachten. Sie können zudem die Melaninausbreitung über den Kortex deutlich sehen, was eine gleichzeitige Bewertung der Kutikula und des Kortex sowie eine Betrachtung von der Seite des Haares aus ermöglicht.
![Hochauflösende Betrachtung von Haaren](/Images/ss_bz-casestudy_hair-cross-section_005_1974141.jpg)
- A
- Laminare Struktur der Kutikula
- B
- Melanin im gesamten Kortex gefunden
- Probe
- Querschnitt durch ein menschliches Haar
- Objektiv
- Ölimmersion 100x
- Bildgebungsverfahren
- Hellfeld
- Verwendung des kompakten Fluoreszenzmikroskops BZ-X800
-
- Die Verwendung des BZ-X800 ermöglicht sowohl eine vollständige Betrachtung der Kutikula als auch Fluoreszenzmikroskopie im normalen Betrachtungsmodus.
- Durch die hochauflösende Betrachtung im Querschnitt können Sie gleichzeitig die laminare Struktur der Kutikula und das Melanin im Kortex beurteilen.
- In Kombination mit der Fluoreszenzmarkierung kann auch das Eindringen von Haarpflegeprodukten in das Haar beobachtet werden. Die Fähigkeit des Fluoreszenzmikroskops BZ-X800, mehrere Proben quantitativ zu analysieren, unterstützt quantitative Auswertungen.
- Weitere Beispiele für den Einsatz des kompakten Fluoreszenzmikroskops BZ-X800 in der Forschung:
- [Myelodysplastische Syndrome (MDS)] Stitching, Sectioning und die Z-Stapelfunktion als entscheidende Argumente für die Anschaffung des Fluoreszenzmikroskops BZ am Universitätsklinikum Düsseldorf
- [Neuropathologie] Perfekte Lösung für den diagnostischen Alltag in der Krankenversorgung und der klinischen Forschung am Institut für Neuropathologie der Charité in Berlin
- [Regenerative Medizin] Essentielle Bildgebung für die Betrachtung der gesamten Wirbelsäule
- [Gentherapie] Probenbetrachtung in der Hirnforschung
- [Behandlung von Herzkrankheiten] Einfache Betrachtung vom gesamten Rattenherz bis hin zu dessen Zellen
- [Krebsbehandlung] Fluoreszenzmikroskop mit integrierter Dunkelkammer verändert die Forschung in starkem Maße
- [Immunsystem] Beitrag der Modellreihe BZ zum Verständnis des pathologischen Asthmamodells
- [Biomaterialien] Förderung der Effizienz in der Forschung mit kompakten, benutzerfreundlichen Mikroskopen