Il “Made in Italy” rappresenta da sempre un sinonimo di qualità, eleganza e artigianalità nel mondo della moda e del design. Tra i materiali che incarnano al meglio questi valori, la pelle occupa un posto di rilievo. Utilizzata per la produzione di articoli di abbigliamento, pelletteria, calzature, interni di automobili, di componenti di arredo e, più in generale, articoli destinati al mercato del lusso, la pelle italiana è rinomata per la sua eccellenza in termini merceologici e le sue elevate prestazioni. Le pelli di alta qualità sono il frutto di una lunga tradizione artigianale e di un’accurata selezione delle materie prime. Ogni fase del processo produttivo, dalle operazioni di riviera, alla concia, post-concia e rifinizione, è eseguita con meticolosa attenzione per garantire un prodotto finale privo di difetti1-4. Questo livello di perfezione non solo conferisce un valore estetico e tattile ineguagliabile, ma assicura anche una maggiore durata e resistenza nel tempo. La pelle naturale, che costituisce un sottoprodotto dell’industria alimentare, è sottoposta a trattamenti fisici e chimici che conferiscono al materiale una notevole resistenza meccanica e stabilità contro il calore, l’umidità e l’usura. Le caratteristiche uniche della pelle includono una struttura specifica formata da pori e follicoli piliferi, che variano a seconda della specie animale da cui proviene; in tal senso, la corretta identificazione di queste caratteristiche fisiologiche, scongiura il rischio di frode commerciale attraverso l’etichettatura ingannevole, dove la provenienza dell’animale può essere falsamente dichiarata per aumentare il valore del prodotto. Materiali alternativi che imitano la pelle, inoltre, sono prodotti attraverso processi industriali che utilizzano di sovente materiali plastici per creare un prodotto che simula l’aspetto e la sensazione della pelle naturale. Questa alternativa è diventata popolare grazie al suo costo inferiore e alla possibilità di produzione in massa. Tuttavia, i materiali alternativi, oltre a presentare aspetti potenzialmente penalizzanti sul piano ambientale, presentano anche limitazioni significative, come la scarsa permeabilità, e la bassa durabilità. Inoltre, sul piano ecotossicologico, i materiali alternativi possono contenere sostanze chimiche nocive, che potrebbero rappresentare rischi significativi per la salute dei consumatori. Negli ultimi anni è cresciuto l’interesse nel distinguere tra pelle, nota per la sua qualità e autenticità e materiali alternativi, particolarmente per il “Made in Italy”. Questo interesse è dovuto alla necessità di proteggere l’integrità del prodotto italiano di punta, nei settori produttivi rappresentati, minacciato dalla diffusione di materiali sintetici che imitano la pelle. Le tecnologie avanzate di analisi e certificazione sono diventate fondamentali per garantire l’originalità dei prodotti italiani5 . Prodotti falsificati, spesso realizzati con materiali scadenti e tecniche di lavorazione inadeguate, non solo danneggiano l’immagine del “Made in Italy”, ma compromettono anche la fiducia dei consumatori e minano l’economia delle imprese artigiane. Tecnologie avanzate di analisi sono inoltre importanti per la rilevazione di difetti e imperfezioni sia durante il ciclo di lavorazione che nel prodotto finito, in modo da garantire l’elevato livello di qualità connesso con il Made in Italy. In questo lavoro è stata utilizzata una tecnica di microscopia ottica avanzata per analizzare la texture di superfici estese di pelle e per caratterizzarne le proprietà e gli eventuali difetti. Tale approccio combina l’uso di un microscopio ottico automatizzato, collegato ad una telecamera ed equipaggiato con obiettivi per campo chiaro ed epifluorescenza, con tecniche di analisi delle immagini. Il microscopio è dotato di una piattaforma di posizionamento motorizzata che consente di spostare il campione in maniera controllata e ad alta precisione. L’acquisizione delle immagini viene effettuata in due modalità principali: • Campo chiaro: la luce bianca viene trasmessa o riflessa dal campione, illuminando la superficie e rivelando dettagli strutturali e difetti. • Epifluorescenza: utilizza specifiche lunghezze d’onda di luce per eccitare le molecole fluorescenti nel campione, rivelando caratteristiche non visibili in condizioni normali. Questa tecnica è particolarmente efficace per evidenziare difetti nascosti grazie a trattamenti chimici o coloranti applicati alla pelle. Con queste tecniche, è possibile ottenere una visione dettagliata del campione. Utilizzando il sistema di posizionamento motorizzato, viene effettuata una scansione automatica del campione, in cui la telecamera acquisisce le immagini che vengono poi assemblate insieme attraverso un algoritmo di “stitching”. Viene così generata un’immagine composita di notevoli dimensioni spaziali (dell’ordine dei cm). Questa immagine può essere esaminata nel suo complesso mediante routine di analisi delle immagini e/o ingrandita per estrarre caratteristiche specifiche. Come esempio, le immagini riportate in Fig. 1 mostrano un’immagine singola in campo chiaro (a) e due immagini composite derivanti da mosaici 4×4 (b e c), acquisendo in quest’ultimo caso 16 immagini in due diversi canali (quello del Nile Red e quello del FITC). Le immagini in epifluorescenza mostrano un segnale apprezzabile in entrambi i canali utilizzati, che può essere attribuito non solo a riflessione della luce, ma anche all’autofluorescenza della pelle. Per verificare questa attribuzione, sono state condotte delle osservazioni anche nella sezione trasversali di campioni di pelle, come illustrato di seguito.
Sono stati esaminati un campione di pelle ed uno di materiale alternativo acquisendo mosaici 5×5 in 3 canali fluorescenti (FITC, Dapi e Nile Red), a parità di condizioni sperimentali. Quello che si evince dalle immagini di Fig. 2 a e b è la sostanziale differenza tra i due campioni; in particolare, nel campione di pelle in Fig.2a si osserva chiaramente la struttura superficiale della pelle con prevalenza nel canale del Dapi, mentre in Fig. 2b il campione di materiale alternativo non è chiaramente visibile ed in questo caso a prevalere è il canale del Nile Red.
In Fig. 2c e d sono invece presentate delle immagini della sezione trasversale dei due campioni (pelle e materiale alternativo). In Fig. 2c, relativa al canale in DAPI come esempio, si può notare come il campione di pelle mostra una limitata fluorescenza nella sezione (risultati simili sono rilevabili nei canali di fluorescenza nel rosso e nel verde). La Fig. 2d mostra invece una notevole fluorescenza per il campione di materiale alternativo nella sezione esaminata. Si può quindi evincere che la fluorescenza osservata nel campione di pelle in Fig. 2a sia prevalentemente il risultato di una riflessione, mentre la fluorescenza osservata per il campione di materiale alternativo in Fig. 2b possa essere dovuta almeno in parte ad un’autofluorescenza del materiale. In conclusione, la scansione automatica di campioni di pelle al microscopio consente l’esame di superfici dell’ordine dei cm con una risoluzione dell’ordine dei micron. Oltre a consentire di individuare in campo chiaro eventuali difetti morfologici presenti nel campione, la scansione può essere effettuata in epifluorescenza per rilevare caratteristiche di tipo chimico e fisico. Come sviluppo futuro c’è l’osservazione sistematica di campioni diversi sia nel piano della pelle che lungo la sezione trasversale in modo da avere una prospettiva più ampia per valutare la struttura interna del materiale, andando oltre l’analisi dello strato superficiale. Studiare il legame tra la microstruttura interna e quella esterna è un aspetto importante per la caratterizzazione della qualità e della durabilità dei prodotti in pelle. L’utilizzo di tecniche di acquisizione motorizzata di immagini al microscopio di ampie superfici di pelle, come descritto in questo articolo, rappresenta un contributo per l’indagine di campioni su una scala estesa (dell’ordine dei cm), con possibili ricadute applicative nella rilevazione di difetti e nell’identificazione di prodotti contraffatti.
Ringraziamenti Questo studio è stato supportato dal progetto MICS (Made in Italy Circolare e Sostenibile), finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) – missione 4 componente 2, investimento 1.3 – D.D. 1551.11- 10-2022, PE00000004). Si ringrazia il CEINGE Biotecnologie Avanzate Franco Salvatore (Via Gaetano Salvatore 486, 80145 NAPOLI) ed in particolare l’ing. Antonella Panarelli per il supporto fornito nell’acquisizione delle immagini. Bibliografia 1 Florio, C. & SSIP, R. R. PROGETTO SOLARIS: APPROCCI PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE E CIRCOLARE DELLA FILIERA DEL CUOIO. Chimica & L’Industria 24 (2024). 2 Sharma, A., Srinivasan, V., Kanchan, V. & Subramanian, L. in Proceedings of the 23rd ACM sigkdd international conference on knowledge discovery and data mining. 2011-2019. 3 Liu, C.-K., Latona, N. P., Lee, J. & Cooke, P. H. Microscopic observations of leather looseness and its effects on mechanical properties. (2009). 4 Borlandelli, C. M. & Mahltig, B. Leather types and fiber-based leather alternatives-an overview on selected materials, properties, microscopy, electron dispersive spectroscopy eds and infrared spectroscopy. Annals of Textile Engineering and Fashion Technology 1 (2022). 5 Varghese, A., Jain, S., Prince, A. A. & Jawahar, M. Digital microscopic image sensing and processing for leather species identification. IEEE Sensors Journal 20, 10045-10056 (2020).