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29 Novembre 2022

Immagini SEM ad alta risoluzione con lo sputter coating per campioni biologici: le membrane di collagene

Che cos’è il collagene?

 Il collagene è la principale proteina presente nei tessuti connettivi dell'organismo.

Si trova soprattutto in tessuti come cartilagine, ossa, tendini, legamenti e pelle. A seconda del grado di mineralizzazione, i tessuti di collagene possono essere rigidi (ossa) o cedevoli (tendini) o avere una variazione da rigido a cedevole (cartilagine). Il collagene è presente in abbondanza anche nella cornea, nei vasi sanguigni, nell'intestino, nei dischi intervertebrali, nella dentina dei denti e nel tessuto muscolare.

Il collagene è una proteina strutturale lunga e fibrosa. I fasci di fibre di collagene sono uno dei principali componenti della matrice che sostiene la maggior parte dei tessuti e conferisce alle cellule una struttura esterna.

Inoltre il collagene ha una grande resistenza alla trazione. Insieme all'elastina e alla cheratina morbida, è responsabile della forza e dell'elasticità della pelle e la sua degradazione genera le rughe che contraddistinguono l'invecchiamento.

Quali sono le applicazioni del collagene?

Il collagene viene utilizzato anche per impieghi medici nella chirurgia estetica, nella rigenerazione dei tessuti, nella chirurgia delle ustioni e nella guarigione delle ferite; questo lo rende un argomento interessante per i laboratori di R&S farmaceutici e cosmetici di tutto il mondo.

Perché l’imaging del SEM viene usato per studiare le nanofibre?

 Il microscopio elettronico SEM è uno strumento ideale per controllare le proprietà della superficie delle fibre e la struttura delle reti di collagene.  In generale, molti campioni organici e biologici, come tessuti, vasi sanguigni e cartilagini, restituiscono informazioni molto interessanti quando vengono analizzati al SEM. Questi materiali, tuttavia, sono pessimi conduttori elettrici e termici. Di conseguenza, quando vengono colpiti dal fascio di elettroni del microscopio elettronico, tendono a caricarsi. In questo approfondimento si analizza la membrana di un guscio d'uovo come fonte di collagene per studiarne la carica al microscopio elettronico.

Dall’analisi emerge come un campione di collagene non rivestito si carica anche a ingrandimenti relativamente bassi. Di conseguenza, il rivestimento metallico è la soluzione migliore per acquisire immagini del collagene.

Che cosa si intende per charging del campione?

Che cosa si intende per charging (l’accumulo di elettroni sulla superficie)del campione? Quali sono gli effetti sull’acquisizione delle immagini SEM, e quali sono gli effetti positivi di utilizzare lo sputter coater?

Le immagini al SEM sono generate da un fascio di elettroni che scansione la superficie del campione. Durante questo processo il campione assorbe parte degli elettroni, che devono essere in qualche modo scaricati. L’accumulo di elettroni sulla superficie viene definita "charging" si verifica quando i campioni sono cattivi conduttori elettrici, il che significa che gli elettroni non seguono il percorso di conduzione dalla superficie del campione verso il supporto del campione. Il “charging” causa problemi di ogni tipo, come il drif del campione e l’ottenimento in generale di immagino poco contrastate, sfocate e non rappresentative.

Applicando un sottilissimo strato di un metallo conduttivo, come l'oro o il platino (un processo noto come metal coating o sputter coating) sulla superficie del campione, gli elettroni possono fluire verso il portacampioni, eliminando l’effetto charging. Altri effetti positivi della metallizzazione di un campione sono una maggior emissione di elettroni secondari, una minore penetrazione del fascio con una nitidezza migliore e una maggiore protezione dei campioni sensibili agli elettroni.

Fig 1 immagini SEM acquisite con un microscopio elettronico Thermo Phenom XL utilizzando il detector BS in modalità alto vuoto (1 Pa) a 10kV. È stato applicato un rivestimento d'oro di 10 nm utilizzando il rivestimento metallico LUXORAu.

LUXOR Metal Coater, strumenti di sputtering avanzato

Gli strumenti di sputtering Luxor Metal Coater sono ampiamente utilizzati nei laboratori SEM e TEM di tutto il mondo, dove acquisire immagini ad alta qualità e risoluzione è di estrema importanza. Il metal sputter coating non solo impedisce la carica del campione, ma fornisce anche una migliore nitidezza e una migliore protezione dei campioni sensibili al fascio di elettroni. Anche a ingrandimenti relativamente bassi, il rivestimento del campione offre analisi affidabili in ambienti altamente produttivi, dove più operatori che lavorano su una grande varietà di campioni.

L'esclusiva tecnologia A² di LUXOR

L'esclusiva tecnologia A² di LUXOR crea un plasma metallico e lo applica in modo controllato e preciso, ottenendo uno strato metallico estremamente uniforme, sottile e omogeneo. Il modo unico in cui questo processo viene controllato e regolato è ciò che distingue gli strumenti LUXOR Metal Coater da tutti gli altri disponibili in commercio. Per l'operatore SEM questo significa rivestimenti metallici più omogenei, che si traducono in immagini ad alta risoluzione e ad alto contrasto e in un processo di rivestimento che non richiede alcun intervento manuale.

Il design unico "a testa in giù"

Negli strumenti LUXOR Metal Coater, i campioni sono posizionati “a testa in giù”. Anche se a prima vista potrebbe sembrare una scelta controversa, in realtà riflette l’approccio della azienda Thermo Fisher Scientific secondo cui "la forma segue la funzione". Di fatto, l'architettura capovolta offre molti vantaggi. In primo luogo, tutti i fili dell'alta tensione e della corrente sono nascosti in modo sicuro all'interno dello strumento. Questo ovviamente riduce notevolmente il rischio di scosse elettriche. Inoltre, la postazione di caricamento dei campioni è facilmente accessibile e consente di applicare o rimuovere i campioni senza bisogno di pinze speciali. Questo non solo facilita l'uso quotidiano, ma accelera anche la produttività. Il design “a testa in giù” assicura inoltre che le particelle contaminanti vengano rimosse durante il processo di rivestimento. In questo modo, il vostro microscopio da banco SEM sarà protetto in modo ottimale.

Strumenti Automatizzati

Il processo di coating è completamente automatizzato. Non appena i campioni vengono caricati, è sufficiente scegliere lo spessore di rivestimento desiderato e premere il pulsante di avvio. Grazie a questo processo di facile utilizzo, la possibilità di errori umani si riduce notevolmente. Infine, ciò significa che il dispositivo può essere utilizzato anche da operatori e personale di laboratorio non esperto.

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