Techniki mikroskopowe w tworzeniu kosmetyków Dr Irena Eris

Spektroskopia Ramana

Podstawą tej techniki mikroskopowej Zjawisko Ramana, które zostało odkryte w 1928 roku  przez C.V. Ramana i Krishnana. Fizycy zauważyli, że część promieniowania świetlnego rozproszonego na skutek rozproszenia Rayleigha nieznacznie różni się od częstotliwości światła padającego. Powoduje to powstanie w widmie, obok pasma Rayleigha o takiej samej częstotliwości jak światło padające, tak zwanych pasm stokesowskich i antystokesowskich o odpowiednio zwiększonej i zmniejszonej częstotliwości, symetrycznie położonych po obu stronach pasma Rayleigha. Są one na ogół około 1000 razy słabsze od pasma Rayleigha, a ich liczba i położenie zależy od budowy cząsteczek rozpraszających.Najważniejszymi zaletami tej techniki mikroskopowej jest to, że pomiary można wykonywać w warunkach otoczenia, nie jest wymagana próżnia ani obecność gazów obojętnych (np. azotu), nie przeszkadza obecność wody, jest to metoda nieinwazyjna a także nie jest konieczna duża liczba ochotników.
Obecnie technika ta wykorzystywana jest w badaniach in vivo i ex vivo najczęściej do pomiaru stopnia uwodnienia skóry, zawartości NMF, ilości wydzielanego łoju i potu oraz szybkości i głębokości wnikania substancji aktywnych w głąb skóry.

Skaningowy Mikroskop Elektronowy (Scanning Electron Microscopy, SEM)

SEM jest rodzajem mikroskopu elektronowego, w którym wiązka elektronów, skupiona na powierzchni badanej próbki w plamkę o średnicy do 0,1 nm omiata wybrany prostokątny obszar powierzchni ruchem skanującym, linia po linii. Wiązka elektronów wytworzona w dziale elektronowym, jest przyspieszana w polu elektrycznym i skupiana przez soczewki elektromagnetyczne. Cewki odchylające nadają jej ruch skanujący. Elektrony wiązki wnikają w próbkę na niewielką głębokość, ulegając rozproszeniom. Niewielka ilość elektronów powraca, pozostałe zaś tracą swoją energię w różnego rodzaju oddziaływaniach, przy czym powstają tzw. elektrony wtórne. Emitowane przez próbkę elektrony wtórne lub wstecznie rozproszone zostają wychwycone przez detektor. Sygnał wychodzący z detektora, po wzmocnieniu, steruje jasnością wiązki elektronów poruszającej się po ekranie monitora obrazowego, synchronicznie z ruchem wiązki skanującej próbkę. Uzyskany obraz jest zatem mapą intensywności emisji elektronów wtórnych lub rozproszonych. Zastosowanie detektora promieniowania rentgenowskiego do tworzenia obrazu, sprzężonego z analizatorem energii tego promieniowania umożliwia dokonywanie analiz chemicznych wybranych obszarów, a nawet uzyskanie mapy składu chemicznego fragmentów próbki. Obrazy otrzymane SEM rejestruje się coraz częściej cyfrowo, co umożliwia poddawanie obrazu różnego rodzaju analizom ilościowym.

Mikroskop Sił Atomowych (Atomic Force Microscope, AFM)

Mikroskop Sił Atomowych jest przedstawicielem klasy mikroskopów skaningowych, skanujących powierzchnię próbki za pomocą sondy. W przypadku AFM sonda ma postać ostrza umieszczonego na płaskiej sprężynce (zwanej również mikrobelką) o rozmiarach ok. 100 µm. Ostrze to jest przesuwane po powierzchni próbki i dociskane do niej przez przetwornik piezoelektryczny, umożliwiający przesunięcia z dokładnością poniżej 1 nm. W wyniku oddziaływań ostrza z nierównościami powierzchni sprężynka ugina się, a poprzez zastosowanie prostego układu optycznego wykonuje się pomiar tego ugięcia i jego zamianę na sygnał napięciowy. Kontroler działający w pętli sprzężenia zwrotnego utrzymuje stałe ugięcie sprężynki poprzez wydłużanie lub skracanie przetwornika piezoeletrycznego podczas skanowania powierzchni. Obraz topografii powierzchni uzyskiwany jest poprzez mapowanie wartości wydłużenia przetwornika w każdym punkcie położenia sondy na próbce. Taki tryb obrazowania, ze względu na bezpośrednie oddziaływanie ostrza z próbką, nazywany jest trybem kontaktowym. Tryb ten umożliwią również pomiar tarcia między ostrzem, a badaną próbką i jego rozkład na powierzchni, poprzez monitorowanie bocznego skręcenia sprężynki. W przypadku próbek miękkich, które w trybie kontaktowym mogłyby zostać uszkodzone, stosuje się tryby bezkontaktowe i kontaktu przerywanego, w których sprężynka pobudzana jest do drgań, a oddziaływania między igłą, a powierzchnią powodują zmiany ich amplitudy i fazy.

AFM posiada bardzo dużą rozdzielczość, umożliwiającą w przypadku niektórych próbek rozróżnienie nawet pojedynczych atomów. Jest to również jedno z nielicznych urządzeń umożliwiających pomiar chropowatości i właściwości mechanicznych w nanoskali, umożliwiając tym samym obserwacje istotnych zjawisk ulegających uśrednieniu w pomiarach makroskopowych. Ogromną zaletą AFM w przypadku badań biomedycznych jest możliwość przeprowadzania pomiarów w cieczach i temperaturach fizjologicznych, jak również jego integracji z mikroskopią optyczną i fluorescencyjną. Ograniczeniem tej metody jest natomiast obrazowanie jedynie względnie płaskich próbek i długi czas pozyskania pojedynczego obrazu.

Analiza powierzchni skóry

PRIMOS compact to wysokiej technologii urządzenie służące do szybkich i precyzyjnych (z dokładnością do 1 µm) pomiarów powierzchni skóry. Jest to optyczny, bezdotykowy i bezpośredni system umożliwiający trójwymiarowe obrazowanie fragmentów skóry o powierzchni 30 mm2 x 40 mm2 wraz z charakterystyką geometryczną, mikrostrukturą oraz jej porowatością.