“每個(gè)人的身上都有毛毛~”

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)物的特征之一,，所有動(dòng)物的毛發(fā)都有其基本的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，而不同的動(dòng)物在毛發(fā)形態(tài)上（如長(zhǎng)短,、粗細(xì)以及色澤等）又表現(xiàn)出差異,。毛發(fā)形態(tài)的差異必定與其微觀結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系，因此,，毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)也是人們多年來研究的重點(diǎn)^[1],。

1837年，Brewster首次應(yīng)用光學(xué)顯微鏡發(fā)現(xiàn)毛發(fā)表面的特異性結(jié)構(gòu),，標(biāo)志著毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)研究的開始,。20世紀(jì)80年代，隨著電子顯微鏡在毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)研究中的廣泛應(yīng)用,，毛發(fā)的微觀結(jié)構(gòu)研究有了進(jìn)一步的完善與發(fā)展，掃描電子顯微鏡下,，毛發(fā)結(jié)構(gòu)的圖像更加清晰,、精確，并且立體感強(qiáng),，分辨率高,，可以從不同的角度進(jìn)行觀察。因此,，掃描電子顯微鏡開始廣泛應(yīng)用于動(dòng)物毛發(fā)的觀察,。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

貓作為飼養(yǎng)較廣泛的一種寵物,，多數(shù)品種都有著一身柔軟的毛發(fā)，讓人頗為喜愛,。

那么,，從貓毛的掃描電鏡圖像中,，我們能獲取什么信息呢？帶著疑問,，我們收集了貓咪不同身體部位的毛發(fā),，使用國儀量子的鎢燈絲掃描電鏡觀察毛發(fā)的微觀結(jié)構(gòu)。

根據(jù)毛發(fā)表面結(jié)構(gòu)形態(tài)的特征,，可以將其分為指狀,、芽狀、波狀和鱗狀4類^[2],。下圖中是一只英短貓的毛發(fā),，從掃描電鏡圖中可以看到，其表面是明顯的波狀結(jié)構(gòu),，同樣具有波紋形狀的表面結(jié)構(gòu)單元的還有狗,、狍、牛,、驢的毛發(fā),，它們的直徑一般都在 20~60μm之間，波狀單元寬度幾乎橫繞毛干全周,，每一波狀單元軸向間距5μm左右,。圖中英短貓毛發(fā)的直徑約為58μm，放大以后,，也可以看到表面的毛鱗片結(jié)構(gòu),，鱗片寬度約為5μm，長(zhǎng)寬比約為12比1,。波狀單元結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比都較小,，而長(zhǎng)寬比與毛發(fā)的柔韌性有關(guān)，長(zhǎng)寬比越大,，毛發(fā)的柔軟性越好,，剛度強(qiáng)不易斷裂。在毛鱗片與毛干中間有一定的間隙,，較大的空隙可以貯存空氣,，減緩空氣流動(dòng)速度，熱交換的速度也降低了,，因此不同的表面單元形態(tài)也決定了其保溫性能的差異,。

英短貓毛發(fā)表面/10kV/ETD

英短貓毛發(fā)表面/10kV/ETD

同樣,，毛發(fā)的截面也可以帶來很多信息。一般來說,，從外至內(nèi),，毛發(fā)由毛鱗片,、毛皮質(zhì)及核心部毛髓質(zhì)3層組成。毛鱗片層由扁平細(xì)胞組成,，以魚鱗狀重疊覆蓋毛發(fā)表面,，從毛根排列到毛梢，包裹著內(nèi)部的皮質(zhì),。這一層膜雖然很薄,，卻起到保護(hù)毛發(fā)的作用。毛皮質(zhì)層位于中間,，主要由柔軟的角蛋白構(gòu)成,，角質(zhì)蛋白的鏈狀結(jié)構(gòu)，使毛發(fā)具有可伸縮的特性,，不易被拉斷,，對(duì)毛的彈性和韌性起決定性作用。毛髓質(zhì)位于毛發(fā)的中心,，由排列疏松的細(xì)胞構(gòu)成,，內(nèi)部是空心的結(jié)構(gòu)，里面含有空氣,，這些包含空氣的洞孔具有保溫的作用,。

毛發(fā)構(gòu)造圖

我們切開了英短貓的毛發(fā),，觀察其截面結(jié)構(gòu),。從SEM圖中可以清晰看到，毛發(fā)確實(shí)是由外層鱗片,、中層皮質(zhì)以及中心髓質(zhì)三個(gè)部分組成,。放大后的毛皮質(zhì)層的SEM圖中可以看出，皮質(zhì)層中有均勻的纖維結(jié)構(gòu)分布,，這正是毛皮質(zhì)層使毛發(fā)具有彈性和韌性的奧秘,。放大后的毛髓質(zhì)層的SEM圖中可以看出，其結(jié)構(gòu)疏松多孔,，的確有利于空氣的保留。毛發(fā)的保溫作用,，使得貓咪在寒冷的季節(jié),，得以保存熱量。而在春夏換季時(shí)期,，為了更好的適應(yīng)季節(jié)氣候的變化,，貓咪就會(huì)脫去部分毛發(fā)。

英短貓毛發(fā)截面/15kV/BSED

毛皮質(zhì)層微觀形貌/15kV/BSED

毛髓質(zhì)層微觀形貌/15kV/BSED

綜上所述，在使用掃描電鏡觀察動(dòng)物毛發(fā)時(shí),，可以獲得很多微觀信息,。這些信息不僅可以幫助我們判斷動(dòng)物毛發(fā)的種類、了解動(dòng)物的健康程度和生活習(xí)性,，其毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)對(duì)研究開發(fā)具有良好保溫,、疏水和柔性功能仿生結(jié)構(gòu)材料也有重要參考價(jià)值。

[1]楊靜,徐柏森,王紀(jì).掃描電鏡技術(shù)在動(dòng)物毛發(fā)微觀結(jié)構(gòu)研究上的應(yīng)用[J].西南林學(xué)院學(xué)報(bào),2008.DOI:CNKI:SUN:YNLX.0.2008-02-012. 

[2]楊曉東,任露泉.動(dòng)物毛發(fā)的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能特性研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2002,18(2):21-24.DOI:10.3321/j.issn:1002-6819.2002.02.006.