Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Pamoja na maendeleo ya nyenzo mpya za hali ya juu-laini kwa ajili ya vifaa vya matibabu na matumizi ya matibabu, sifa za kina za sifa zao za kimwili na za kiufundi ni muhimu na zenye changamoto.Mbinu ya uwekaji nanoindent ya nguvu ya atomiki iliyorekebishwa ilitumika ili kubainisha moduli ya uso wa chini sana ya lenzi mpya ya lehfilcon A ya silikoni ya haidrojeli ya kibayolojia iliyopakwa safu ya miundo ya brashi ya polima yenye matawi.Njia hii inaruhusu uamuzi sahihi wa pointi za kuwasiliana bila madhara ya extrusion ya viscous wakati inakaribia polima za matawi.Kwa kuongeza, inafanya uwezekano wa kuamua sifa za mitambo ya vipengele vya brashi binafsi bila athari ya poroelasticity.Hii inafanikiwa kwa kuchagua uchunguzi wa AFM wenye muundo (ukubwa wa ncha, jiometri na kiwango cha spring) ambacho kinafaa hasa kwa kupima sifa za nyenzo laini na sampuli za kibiolojia.Njia hii inaboresha usikivu na usahihi wa kipimo sahihi cha nyenzo laini sana ya lehfilcon A, ambayo ina moduli ya chini sana ya elasticity kwenye eneo la uso (hadi 2 kPa) na elasticity ya juu sana katika mazingira ya ndani (karibu 100%). .Matokeo ya usomaji wa uso hayakufichua tu sifa za uso laini za lehfilcon A, lakini pia zilionyesha kuwa moduli ya brashi ya polima yenye matawi ililinganishwa na ile ya substrate ya silicon-hidrojeni.Mbinu hii ya kuangazia uso inaweza kutumika kwa vifaa vingine vya hali ya juu na vifaa vya matibabu.
Mali ya mitambo ya vifaa vinavyotengenezwa kwa kuwasiliana moja kwa moja na tishu hai mara nyingi huamua na mazingira ya kibiolojia.Mechi kamili ya mali hizi za nyenzo husaidia kufikia sifa za kliniki zinazohitajika za nyenzo bila kusababisha majibu mabaya ya seli1,2,3.Kwa wingi wa vifaa vyenye homogeneous, sifa za sifa za mitambo ni rahisi kutokana na upatikanaji wa taratibu za kawaida na mbinu za mtihani (kwa mfano, microindentation4,5,6).Walakini, kwa nyenzo laini zaidi kama vile geli, hidrojeni, biopolima, seli hai, n.k., mbinu hizi za majaribio kwa ujumla hazitumiki kwa sababu ya mapungufu ya azimio la vipimo na kutolingana kwa nyenzo zingine7.Kwa miaka mingi, mbinu za kitamaduni za uingilizi zimerekebishwa na kubadilishwa ili kuashiria anuwai ya nyenzo laini, lakini njia nyingi bado zinakabiliwa na mapungufu makubwa ambayo yanazuia matumizi yao8,9,10,11,12,13.Ukosefu wa mbinu maalum za mtihani ambazo zinaweza kuonyesha kwa usahihi na kwa uhakika sifa za mitambo ya vifaa vya supersoft na tabaka za uso hupunguza sana matumizi yao katika matumizi mbalimbali.
Katika kazi yetu ya awali, tulianzisha lenzi ya mguso ya lehfilcon A (CL), nyenzo laini tofauti tofauti na sifa zote za uso laini kabisa zinazotokana na miundo inayoweza kuwa ya kibiomimetiki iliyochochewa na uso wa konea ya jicho.Nyenzo hii ya kibayolojia iliundwa kwa kuunganisha safu ya polima yenye matawi, iliyounganishwa mtambuka ya aina nyingi (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) kwenye silikoni hidrojeli (SiHy) 15 iliyoundwa kwa ajili ya vifaa vya matibabu kulingana na.Mchakato huu wa kupandikizwa huunda safu juu ya uso inayojumuisha muundo wa brashi ya polymeric laini sana na yenye matawi.Kazi yetu ya awali imethibitisha kwamba muundo wa biomimetic wa lehfilcon A CL hutoa sifa bora zaidi za uso kama vile uzuiaji wa unyevunyevu na uchafu, kuongezeka kwa lubricity, na kupungua kwa seli na bakteria15,16.Kwa kuongeza, matumizi na maendeleo ya nyenzo hii ya biomimetic pia inapendekeza upanuzi zaidi kwa vifaa vingine vya matibabu.Kwa hivyo, ni muhimu kuainisha sifa za uso wa nyenzo hii laini-laini na kuelewa mwingiliano wake wa kiufundi na jicho ili kuunda msingi wa maarifa wa kusaidia maendeleo na matumizi ya siku zijazo.Lenzi nyingi za mawasiliano za SiHy zinazopatikana kibiashara zinajumuisha mchanganyiko wa homogeneous wa polima za haidrofili na haidrofobu ambazo huunda muundo wa nyenzo sare17.Tafiti kadhaa zimefanywa ili kuchunguza sifa zao za kimitambo kwa kutumia mbinu za jadi za ukandamizaji, mvutano na uwekaji alama ndogo18,19,20,21.Hata hivyo, muundo wa kibayomimetiki wa lehfilcon A CL unaifanya kuwa nyenzo ya kipekee tofauti tofauti ambamo sifa za kimitambo za miundo ya brashi ya polima yenye matawi hutofautiana kwa kiasi kikubwa na zile za substrate ya msingi ya SiHy.Kwa hiyo, ni vigumu sana kuhesabu kwa usahihi mali hizi kwa kutumia njia za kawaida na za kuingiza.Mbinu ya kuahidi hutumia mbinu ya kupima nanoindentation inayotekelezwa katika hadubini ya nguvu ya atomiki (AFM), njia ambayo imetumiwa kubainisha sifa za kiufundi za nyenzo za mnato laini kama vile seli na tishu za kibaolojia, na vile vile polima laini22,23,24,25. .,26,27,28,29,30.Katika nanoindentation ya AFM, misingi ya upimaji wa nanoindentation imejumuishwa na maendeleo ya hivi punde katika teknolojia ya AFM ili kutoa usikivu ulioongezeka wa kipimo na upimaji wa anuwai ya vifaa vya asili vya supersoft31,32,33,34,35,36.Aidha, teknolojia inatoa faida nyingine muhimu kupitia matumizi ya jiometri tofauti.indenter na probe na uwezekano wa kupima katika vyombo vya habari mbalimbali vya kioevu.
Nanoindentation ya AFM inaweza kugawanywa kwa masharti katika vipengele vitatu kuu: (1) vifaa (sensorer, detectors, probes, nk);(2) vigezo vya kipimo (kama vile nguvu, uhamisho, kasi, saizi ya njia panda, n.k.);(3) Usindikaji wa data (marekebisho ya msingi, ukadiriaji wa sehemu ya mguso, kuweka data, uundaji wa mfano, n.k.).Tatizo kubwa la njia hii ni kwamba tafiti kadhaa katika fasihi zinazotumia nanoindentation ya AFM huripoti matokeo tofauti ya upimaji kwa sampuli sawa/seli/nyenzo37,38,39,40,41.Kwa mfano, Lekka et al.Ushawishi wa jiometri ya uchunguzi wa AFM kwenye moduli ya Young iliyopimwa ya sampuli za haidrojeli isiyo na usawa wa kimitambo na seli tofauti zilisomwa na kulinganishwa.Wanaripoti kuwa maadili ya moduli hutegemea sana uteuzi wa cantilever na umbo la ncha, na thamani ya juu zaidi ya uchunguzi wa umbo la piramidi na thamani ya chini zaidi ya 42 kwa uchunguzi wa duara.Vile vile, Selhuber-Unkel et al.Imeonyeshwa jinsi kasi ya inndenter, ukubwa wa indenter na unene wa sampuli za Polyacrylamide (PAAM) huathiri moduli ya Young iliyopimwa kwa nanoindentation ya ACM43.Jambo lingine linalotatiza ni ukosefu wa vifaa vya mtihani wa moduli ya chini sana na taratibu za bure za mtihani.Hii inafanya kuwa vigumu sana kupata matokeo sahihi kwa kujiamini.Hata hivyo, njia hiyo ni muhimu sana kwa vipimo vya jamaa na tathmini za kulinganisha kati ya aina za sampuli zinazofanana, kwa mfano kutumia nanoindentation ya AFM ili kutofautisha seli za kawaida kutoka kwa seli za saratani 44, 45.
Wakati wa kujaribu nyenzo laini kwa kutumia nanoindentation ya AFM, kanuni ya jumla ya kidole gumba ni kutumia uchunguzi ulio na chemchemi ya chini isiyobadilika (k) ambayo inalingana kwa karibu na moduli ya sampuli na ncha ya hemispherical/round ili uchunguzi wa kwanza usitoboe sampuli kwenye nyuso. kwanza kuwasiliana na vifaa vya laini.Ni muhimu pia kwamba mawimbi ya mkengeuko yanayotokana na uchunguzi iwe na nguvu ya kutosha kutambuliwa na mfumo wa kitambua laser24,34,46,47.Kwa upande wa seli, tishu na jeli laini zaidi-laini, changamoto nyingine ni kushinda nguvu ya wambiso kati ya uchunguzi na uso wa sampuli ili kuhakikisha vipimo vya kuzaliana na vya kuaminika48,49,50.Hadi hivi majuzi, kazi nyingi kwenye nanoindentation ya AFM imezingatia uchunguzi wa tabia ya kiufundi ya seli za kibaolojia, tishu, geli, hidrojeni, na biomolecules kwa kutumia probes kubwa za spherical, zinazojulikana kama colloidal probes (CPs).. kama kaboni (DLC) .Ingawa nanoindentation ya CP-AFM mara nyingi ni chaguo la kwanza kwa ubainishaji wa sampuli laini, ina matatizo na vikwazo vyake.Utumiaji wa vidokezo vikubwa vya duara vyenye ukubwa wa mikroni huongeza jumla ya eneo la mguso wa ncha na sampuli na kusababisha hasara kubwa ya azimio la anga.Kwa vielelezo laini, visivyo na homogeneous, ambapo sifa za mitambo za vipengele vya ndani zinaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa wastani juu ya eneo pana, indentation ya CP inaweza kuficha inhomogeneity yoyote katika mali kwenye mizani ya ndani52.Vichunguzi vya koloidal kwa kawaida hutengenezwa kwa kuambatisha tufe za koloidi zenye ukubwa wa mikroni kwenye viunga visivyo na ncha kwa kutumia viambatisho vya epoksi.Mchakato wa utengenezaji yenyewe umejaa matatizo mengi na unaweza kusababisha kutofautiana katika mchakato wa urekebishaji wa uchunguzi.Kwa kuongeza, ukubwa na wingi wa chembe za colloidal huathiri moja kwa moja vigezo kuu vya urekebishaji vya cantilever, kama vile mzunguko wa resonant, ugumu wa spring, na unyeti wa kupotoka56,57,58.Kwa hivyo, mbinu zinazotumiwa sana za uchunguzi wa kawaida wa AFM, kama vile kurekebisha halijoto, huenda zisitoe urekebishaji sahihi wa CP, na mbinu zingine zinaweza kuhitajika ili kufanya masahihisho haya57, 59, 60, 61. Majaribio ya kawaida ya ujongezaji wa CP hutumia mikengeuko mikubwa soma sifa za sampuli laini, ambayo huleta shida nyingine wakati wa kusawazisha tabia isiyo ya mstari ya cantilever kwa mikengeuko mikubwa kiasi62,63,64.Mbinu za kisasa za upenyezaji wa colloidal kawaida huzingatia jiometri ya cantilever inayotumika kusawazisha uchunguzi, lakini hupuuza ushawishi wa chembe za colloidal, ambayo husababisha kutokuwa na uhakika zaidi katika usahihi wa njia38,61.Vile vile, moduli ya elastic inayokokotolewa na kufaa kwa modeli ya mwasiliani inategemea moja kwa moja jiometri ya uchunguzi wa ujongezaji, na kutolingana kati ya ncha na sifa za sampuli za uso kunaweza kusababisha kutokuwa sahihi27, 65, 66, 67, 68. Baadhi ya kazi za hivi majuzi za Spencer et al.Mambo ambayo yanapaswa kuzingatiwa wakati wa kuashiria brashi laini ya polima kwa kutumia mbinu ya nanoindentation ya CP-AFM yameangaziwa.Waliripoti kwamba uhifadhi wa maji ya mnato katika brashi ya polima kama kazi ya kasi husababisha kuongezeka kwa upakiaji wa kichwa na hivyo vipimo tofauti vya sifa tegemezi za kasi30,69,70,71.
Katika utafiti huu, tumebainisha moduli ya uso ya nyenzo laini-laini sana ya lehfilcon A CL kwa kutumia mbinu ya uelekezaji ya AFM iliyorekebishwa.Kwa kuzingatia mali na muundo mpya wa nyenzo hii, anuwai ya unyeti wa njia ya jadi ya uingilizi haitoshi kuashiria moduli ya nyenzo hii laini sana, kwa hivyo ni muhimu kutumia njia ya nanoindentation ya AFM yenye unyeti wa juu na unyeti wa chini.kiwango.Baada ya kukagua kasoro na matatizo ya mbinu zilizopo za udadisi za AFM za kolloidal za kuchunguza nanoindentation, tunaonyesha kwa nini tulichagua uchunguzi mdogo zaidi, iliyoundwa maalum wa AFM ili kuondoa unyeti, kelele ya chinichini, mahali pa kugusa, kupima kasi ya moduli ya nyenzo laini tofauti tofauti kama vile uhifadhi wa maji. utegemezi.na quantification sahihi.Kwa kuongezea, tuliweza kupima kwa usahihi umbo na vipimo vya ncha ya ujongezaji, ikituruhusu kutumia kielelezo cha kufaa cha koni-tufe ili kubaini moduli ya unyumbufu bila kutathmini eneo la mguso wa ncha na nyenzo.Mawazo mawili mahususi ambayo yamehesabiwa katika kazi hii ni sifa nyororo za nyenzo na moduli inayojitegemea ya kina.Kwa kutumia njia hii, tulijaribu kwanza viwango vya hali ya juu-laini na moduli inayojulikana ili kuhesabu mbinu, na kisha tukatumia njia hii kubainisha nyuso za nyenzo mbili tofauti za lenzi ya mguso.Mbinu hii ya kubainisha nyuso za nanoindentation za AFM zenye kuongezeka kwa unyeti inatarajiwa kutumika kwa anuwai ya nyenzo za biomimetic tofauti tofauti za ultrasoft na uwezekano wa matumizi katika vifaa vya matibabu na matumizi ya matibabu.
Lenzi za mawasiliano za Lehfilcon A (Alcon, Fort Worth, Texas, Marekani) na substrates zao za silikoni za hidrojeli zilichaguliwa kwa majaribio ya nanoindentation.Mlima wa lenzi iliyoundwa maalum ulitumiwa katika jaribio.Ili kufunga lenzi kwa ajili ya majaribio, iliwekwa kwa uangalifu kwenye kisima cha umbo la kuba, ili kuhakikisha kwamba hakuna Bubbles za hewa zilizoingia ndani, na kisha zimewekwa na kingo.Shimo kwenye sehemu ya juu ya kishikilia lenzi hutoa ufikiaji wa kituo cha macho cha lenzi kwa majaribio ya kujielekeza huku ukishikilia kioevu mahali pake.Hii huweka lenses unyevu kikamilifu.500 μl ya suluhisho la ufungaji la lenzi ya mawasiliano ilitumika kama suluhisho la majaribio.Ili kuthibitisha matokeo ya kiasi, hidrojeni za Polyacrylamide (PAAM) zinazopatikana kibiashara zilitayarishwa kutoka kwa muundo wa Polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide (100 mm Petrisoft Petri sahani, Matrigen, Irvine, CA, USA), moduli ya elastic inayojulikana ya 1. kPa.Tumia matone 4-5 (takriban 125 µl) ya chumvi iliyotiwa phosphate (PBS kutoka Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) na tone 1 la suluhisho la lenzi ya mguso la OPTI-BURE la Puremoist (Alcon, Vaud, TX, USA).) kwenye kiolesura cha hydrogel-probe cha AFM.
Sampuli za substrates za Lehfilcon A CL na SiHy zilionyeshwa kwa kutumia mfumo wa FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron (FEG SEM) ulio na kigunduzi cha Kuchanganua Elektroni (STEM).Ili kuandaa sampuli, lenses zilioshwa kwanza na maji na kukatwa kwenye wedges za umbo la pai.Ili kufikia tofauti tofauti kati ya vipengele vya hydrophilic na hydrophobic ya sampuli, ufumbuzi wa 0.10% ulioimarishwa wa RuO4 ulitumiwa kama rangi, ambapo sampuli ziliingizwa kwa dakika 30.Uchafuzi wa lehfilcon A CL RuO4 ni muhimu sio tu kufikia utofautishaji ulioboreshwa, lakini pia husaidia kuhifadhi muundo wa brashi ya polima yenye matawi katika hali yao ya asili, ambayo huonekana kwenye picha za STEM.Kisha zilioshwa na kuondolewa maji katika mfululizo wa mchanganyiko wa ethanoli/maji na kuongeza ukolezi wa ethanoli.Kisha sampuli zilitupwa na EMBed 812/Araldite epoxy, ambayo ilitibiwa usiku mmoja kwa 70°C.Vizuizi vya sampuli vilivyopatikana kwa upolimishaji wa resin vilikatwa na ultramicrotome, na sehemu nyembamba zilizosababisha zilionyeshwa kwa kigunduzi cha STEM katika hali ya utupu wa chini kwa voltage inayoongeza kasi ya 30 kV.Mfumo huo wa SEM ulitumika kwa ubainishaji wa kina wa uchunguzi wa PFQNM-LC-A-CAL AFM (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA).Picha za SEM za uchunguzi wa AFM zilipatikana katika hali ya kawaida ya utupu wa juu na voltage ya kuongeza kasi ya 30 kV.Pata picha katika pembe tofauti na ukuzaji ili kurekodi maelezo yote ya umbo na ukubwa wa kidokezo cha uchunguzi wa AFM.Vidokezo vyote vya kupendeza katika picha vilipimwa kwa njia ya kidijitali.
Hadubini ya nguvu ya atomiki ya Aikoni ya Bio ya Dimension ya FastScan (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, Marekani) yenye modi ya “PeakForce QNM katika Fluid” ilitumiwa kuibua na nanoindentate lehfilcon A CL, substrate ya SiHy, na sampuli za haidrojeli za PAAm.Kwa majaribio ya upigaji picha, uchunguzi wa PEAKFORCE-HIRS-FA (Bruker) ulio na kipenyo kidogo cha nm 1 ulitumiwa kupiga picha za mwonekano wa juu wa sampuli kwa kasi ya kuchanganua ya 0.50 Hz.Picha zote zilichukuliwa kwa suluhisho la maji.
Majaribio ya nanoindentation ya AFM yalifanywa kwa kutumia PFQNM-LC-A-CAL probe (Bruker).Kichunguzi cha AFM kina ncha ya silicon kwenye cantilever ya nitridi nene 345 nm, urefu wa 54 µm na upana wa 4.5 µm na masafa ya resonant ya 45 kHz.Imeundwa mahsusi kubainisha na kufanya vipimo vya kiasi nanomechanika kwenye sampuli laini za kibiolojia.Vihisi husawazishwa kivyake kwenye kiwanda na mipangilio ya masika iliyosawazishwa mapema.Vipindi vya chemchemi vya uchunguzi vilivyotumika katika utafiti huu vilikuwa katika kiwango cha 0.05-0.1 N/m.Ili kuamua kwa usahihi sura na ukubwa wa ncha, uchunguzi ulionyeshwa kwa undani kwa kutumia SEM.Kwenye mtini.Mchoro wa 1a unaonyesha mwonekano wa juu, wa kuchanganua maikrografu ya elektroni ya ukuzaji wa chini ya probe ya PFQNM-LC-A-CAL, ikitoa mwonekano wa jumla wa muundo wa uchunguzi.Kwenye mtini.1b inaonyesha mwonekano uliopanuliwa wa sehemu ya juu ya ncha ya uchunguzi, ikitoa taarifa kuhusu umbo na ukubwa wa ncha.Katika mwisho uliokithiri, sindano ni hemisphere kuhusu 140 nm kwa kipenyo (Mchoro 1c).Chini ya hii, ncha huingia kwenye sura ya conical, kufikia urefu wa kipimo cha takriban 500 nm.Nje ya eneo la kupunguka, ncha ni silinda na huisha kwa urefu wa ncha ya 1.18 µm.Hii ndio sehemu kuu ya kazi ya ncha ya uchunguzi.Zaidi ya hayo, uchunguzi mkubwa wa polystyrene (PS) wa duara (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) wenye ncha ya kipenyo cha 45 µm na chemchemi isiyobadilika ya 2 N/m pia ilitumika kwa majaribio kama uchunguzi wa colloidal.yenye uchunguzi wa PFQNM-LC-A-CAL 140 nm kwa kulinganisha.
Imeripotiwa kuwa kioevu kinaweza kunaswa kati ya probe ya AFM na muundo wa brashi ya polima wakati wa nanoindentation, ambayo itatoa nguvu ya juu kwenye uchunguzi wa AFM kabla ya kugusa uso69.Athari hii ya utoaji wa viscous kutokana na uhifadhi wa maji inaweza kubadilisha sehemu inayoonekana ya mguso, na hivyo kuathiri vipimo vya moduli ya uso.Ili kusoma athari ya jiometri ya uchunguzi na kasi ya ujongezaji kwenye uwekaji wa giligili, mikondo ya nguvu ya ujongezaji ilipangwa kwa sampuli za lehfilcon A CL kwa kutumia uchunguzi wa kipenyo cha nm 140 kwa viwango vya kila mara vya kuhamishwa vya 1 µm/s na 2 µm/s.kipenyo cha uchunguzi 45 µm, kuweka nguvu isiyobadilika 6 nN kufikiwa kwa 1 µm/s.Majaribio yenye kipenyo cha nm 140 yalifanywa kwa kasi ya kujipenyeza ya 1 µm/s na seti ya nguvu ya 300 pN, iliyochaguliwa kuunda shinikizo la mguso ndani ya safu ya kisaikolojia (1-8 kPa) ya kope la juu.shinikizo 72. Sampuli za laini zilizopangwa tayari za PAA hydrogel na shinikizo la kPa 1 zilijaribiwa kwa nguvu ya indentation ya 50 pN kwa kasi ya 1 μm / s kwa kutumia probe yenye kipenyo cha 140 nm.
Kwa kuwa urefu wa sehemu ya conical ya ncha ya probe ya PFQNM-LC-A-CAL ni takriban 500 nm, kwa kina chochote cha uingilizi chini ya 500 nm inaweza kuzingatiwa kwa usalama kuwa jiometri ya uchunguzi wakati wa ujongezaji itabaki kuwa kweli kwake. sura ya koni.Kwa kuongeza, inachukuliwa kuwa uso wa nyenzo chini ya mtihani utaonyesha majibu ya elastic inayoweza kubadilika, ambayo pia itathibitishwa katika sehemu zifuatazo.Kwa hiyo, kulingana na umbo na ukubwa wa ncha, tulichagua kielelezo cha kufaa kwa nyanja-cone kilichotengenezwa na Briscoe, Sebastian na Adams, ambacho kinapatikana katika programu ya muuzaji, ili kuchakata majaribio yetu ya nanoindentation ya AFM (NanoScope).Programu ya uchanganuzi wa data, Bruker) 73. Muundo unaelezea uhusiano wa kuhamisha kwa nguvu F(δ) kwa koni yenye kasoro ya kilele cha spherical.Kwenye mtini.Kielelezo cha 2 kinaonyesha jiometri ya mgusano wakati wa mwingiliano wa koni ngumu na ncha ya duara, ambapo R ni kipenyo cha ncha ya duara, a ni eneo la mgusano, b ni eneo la mgusano mwishoni mwa ncha ya duara, δ eneo la mawasiliano.kina cha kuingiza, θ ni nusu-pembe ya koni.Picha ya SEM ya uchunguzi huu inaonyesha kwa uwazi kwamba ncha ya duara ya kipenyo cha nm 140 huunganishwa kwa tangentially kwenye koni, kwa hivyo hapa b inafafanuliwa tu kupitia R, yaani b = R cos θ.Programu inayotolewa na muuzaji hutoa uhusiano wa koni-tufe ili kukokotoa thamani za moduli ya Young (E) kutoka kwa data ya kutenganisha kwa nguvu kwa kuchukulia > b.Uhusiano:
ambapo F ni nguvu ya kupenyeza, E ni moduli ya Young, ν ni uwiano wa Poisson.Radi ya mawasiliano inaweza kukadiriwa kwa kutumia:
Mpango wa jiometri ya mguso wa koni ngumu yenye ncha ya duara iliyobonyezwa kwenye nyenzo ya lenzi ya mguso ya Lefilcon yenye safu ya uso ya brashi ya polima yenye matawi.
Ikiwa ≤ b, uhusiano hupunguzwa hadi mlinganyo kwa indenta ya kawaida ya duara;
Tunaamini kwamba mwingiliano wa uchunguzi wa kujongeza na muundo wa matawi wa brashi ya polima ya PMPC utasababisha eneo la mguso a kuwa kubwa kuliko radius ya mguso wa duara b.Kwa hiyo, kwa vipimo vyote vya kiasi cha moduli ya elastic iliyofanywa katika utafiti huu, tulitumia utegemezi uliopatikana kwa kesi a > b.
Nyenzo za kibayometriki za ultrasoft zilizochunguzwa katika utafiti huu zilionyeshwa kwa kina kwa kutumia hadubini ya elektroni ya upitishaji wa skanning (STEM) ya sehemu ya sampuli ya msalaba na hadubini ya nguvu ya atomiki (AFM) ya uso.Uainishaji huu wa kina wa uso ulifanywa kama kiendelezi cha kazi yetu iliyochapishwa hapo awali, ambapo tuliamua kwamba muundo wa brashi ya polimeri yenye matawi yenye nguvu ya uso wa lehfilcon A CL uliobadilishwa PMPC ulionyesha sifa sawa za kiufundi kwa tishu asilia za konea 14 .Kwa sababu hii, tunarejelea nyuso za lenzi za mawasiliano kama nyenzo za kibayometriki14.Kwenye mtini.3a,b inaonyesha sehemu mtambuka za miundo ya brashi ya polima ya PMPC yenye matawi kwenye uso wa substrate ya lehfilcon A CL na sehemu ndogo ya SiHy ambayo haijatibiwa, mtawalia.Nyuso za sampuli zote mbili zilichambuliwa zaidi kwa kutumia picha za juu za AFM, ambazo zilithibitisha zaidi matokeo ya uchambuzi wa STEM (Mchoro 3c, d).Zikichukuliwa pamoja, picha hizi zinapeana urefu wa takriban wa muundo wa brashi ya polima yenye matawi ya PMPC katika 300–400 nm, ambayo ni muhimu kwa kufasiri vipimo vya uelekezaji wa AFM.Uchunguzi mwingine muhimu unaotokana na picha ni kwamba muundo wa jumla wa uso wa nyenzo za biomimetic ya CL ni tofauti kimofolojia na ule wa nyenzo ndogo ya SiHy.Tofauti hii katika mofolojia yao ya uso inaweza kudhihirika wakati wa mwingiliano wao wa kimitambo na uchunguzi wa ujongezaji wa AFM na baadaye katika viwango vya moduli zilizopimwa.
Picha za STEM za sehemu mbalimbali za (a) lehfilcon A CL na (b) Sehemu ndogo ya SiHy.Baa ya kiwango, 500 nm.Picha za AFM za uso wa substrate ya lehfilcon A CL (c) na sehemu ndogo ya SiHy ya msingi (d) (3 µm × 3 µm).
Polima zenye msukumo wa kibiolojia na miundo ya brashi ya polima asili yake ni laini na imesomwa sana na kutumika katika matumizi mbalimbali ya matibabu74,75,76,77.Kwa hiyo, ni muhimu kutumia njia ya nanoindentation ya AFM, ambayo inaweza kupima kwa usahihi na kwa uaminifu mali zao za mitambo.Lakini wakati huo huo, sifa za kipekee za nyenzo hizi za laini-laini, kama moduli ya chini sana ya elastic, maudhui ya juu ya kioevu na elasticity ya juu, mara nyingi hufanya iwe vigumu kuchagua nyenzo sahihi, sura na sura ya probe ya kujiingiza.ukubwa.Hii ni muhimu ili indenter isitoboe uso laini wa sampuli, ambayo inaweza kusababisha makosa katika kuamua mahali pa kuwasiliana na uso na eneo la mawasiliano.
Kwa hili, uelewa wa kina wa mofolojia ya nyenzo za biomimetic laini zaidi (lehfilcon A CL) ni muhimu.Taarifa kuhusu ukubwa na muundo wa brashi ya polima yenye matawi iliyopatikana kwa kutumia njia ya kupiga picha hutoa msingi wa tabia ya mitambo ya uso kwa kutumia mbinu za nanoindentation za AFM.Badala ya uchunguzi wa koloidi wa saizi ya mikroni, tulichagua uchunguzi wa nitridi ya silicon ya PFQNM-LC-A-CAL (Bruker) yenye ncha ya kipenyo cha nm 140, iliyoundwa mahususi kwa uchoraji ramani wa kiasi cha sifa za kiufundi za sampuli za kibayolojia 78, 79, 80. , 81, 82, 83, 84 Mantiki ya kutumia probes kali ikilinganishwa na probes ya kawaida ya colloidal inaweza kuelezewa na vipengele vya kimuundo vya nyenzo.Ikilinganisha saizi ya ncha ya uchunguzi (~140 nm) na brashi ya polima yenye matawi kwenye uso wa CL lehfilcon A, iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 3a, inaweza kuhitimishwa kuwa ncha hiyo ni kubwa ya kutosha kugusana moja kwa moja na miundo hii ya brashi, ambayo hupunguza uwezekano wa kutoboa ncha kupitia kwao.Ili kufafanua jambo hili, katika Mchoro 4 ni picha ya STEM ya lehfilcon A CL na ncha ya kujongeza ya probe ya AFM (inayotolewa kwa mizani).
Mchoro unaoonyesha picha ya STEM ya lehfilcon A CL na uchunguzi wa ujongezaji wa ACM (huchorwa kwa mizani).
Zaidi ya hayo, saizi ya ncha ya nm 140 ni ndogo vya kutosha kuzuia hatari ya athari zozote za kunata zilizoripotiwa hapo awali kwa brashi za polima zinazozalishwa na mbinu ya nanoindentation ya CP-AFM69,71.Tunadhania kwamba kutokana na umbo maalum wa koni-spherical na ukubwa mdogo wa ncha hii ya AFM (Mchoro 1), asili ya curve ya nguvu inayozalishwa na nanoindentation ya lehfilcon A CL haitategemea kasi ya ujongezaji au kasi ya upakiaji/upakuaji. .Kwa hiyo, haiathiriwa na athari za poroelastic.Ili kujaribu dhana hii, sampuli za lehfilcon A CL ziliwekwa ndani kwa nguvu isiyobadilika kwa kutumia probe ya PFQNM-LC-A-CAL, lakini kwa kasi mbili tofauti, na matokeo ya mikondo ya mkazo na kurudi nyuma ilitumiwa kupanga nguvu (nN) katika kutenganisha (µm) imeonyeshwa kwenye Mchoro 5a.Ni wazi kwamba nguvu hujipinda wakati wa upakiaji na upakuaji hupishana kabisa, na hakuna ushahidi wazi kwamba kukata kwa nguvu kwa kina cha ujongezaji sifuri huongezeka kwa kasi ya ujongezaji kwenye takwimu, na kupendekeza kuwa vipengee vya kibinafsi vya brashi viliainishwa bila athari ya poroelastic.Kinyume chake, athari za uwekaji maji (kinato extrusion na athari za poroelasticity) zinaonekana kwa uchunguzi wa AFM wa kipenyo cha 45 µm kwa kasi sawa ya ujongezaji na huangaziwa na msisimko kati ya mikondo ya kunyoosha na kurudisha nyuma, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5b.Matokeo haya yanaunga mkono dhahania na kupendekeza kwamba uchunguzi wa kipenyo cha nm 140 ni chaguo nzuri kwa kubainisha nyuso laini kama hizo.
lehfilcon A CL indentation curves kwa kutumia ACM;(a) kutumia probe yenye kipenyo cha nm 140 kwa viwango viwili vya upakiaji, inayoonyesha kutokuwepo kwa athari ya poroelastic wakati wa kuingilia uso;(b) kutumia vichunguzi vyenye kipenyo cha 45 µm na 140 nm.s zinaonyesha athari za extrusion ya viscous na poroelasticity kwa uchunguzi mkubwa ikilinganishwa na uchunguzi mdogo.
Ili kubainisha nyuso za hali ya juu, mbinu za uelekezaji nanoindent za AFM lazima ziwe na uchunguzi bora zaidi wa kusoma sifa za nyenzo zinazosomwa.Mbali na sura na ukubwa wa ncha, unyeti wa mfumo wa kigunduzi wa AFM, unyeti wa kupotoka kwa ncha katika mazingira ya mtihani, na ugumu wa cantilever una jukumu muhimu katika kuamua usahihi na uaminifu wa nanoindentation.vipimo.Kwa mfumo wetu wa AFM, kikomo cha ugunduzi wa Nafasi Nyeti (PSD) ni takriban 0.5 mV na inategemea kiwango cha chemchemi kilichosawazishwa na unyeti uliokokotolewa wa mgeuko wa kiowevu wa PFQNM-LC-A-CAL, ambayo inalingana na unyeti wa mzigo wa kinadharia.ni chini ya 0.1 pN.Kwa hiyo, njia hii inaruhusu kipimo cha nguvu ya chini ya indentation ≤ 0.1 pN bila sehemu yoyote ya kelele ya pembeni.Hata hivyo, karibu haiwezekani kwa mfumo wa AFM kupunguza kelele za pembeni hadi kiwango hiki kutokana na sababu kama vile mtetemo wa kimitambo na mienendo ya maji.Sababu hizi hupunguza unyeti wa jumla wa njia ya nanoindentation ya AFM na pia husababisha ishara ya kelele ya chinichini ya takriban ≤ 10 pN.Kwa uainishaji wa uso, sampuli za substrate ya lehfilcon A CL na SiHy ziliingizwa ndani chini ya hali ya unyevu kikamilifu kwa kutumia uchunguzi wa nm 140 kwa sifa za SEM, na mikondo ya nguvu iliyosababishwa iliwekwa juu kati ya nguvu (pN) na shinikizo.Kiwanja cha kutenganisha (µm) kinaonyeshwa kwenye Mchoro 6a.Ikilinganishwa na sehemu ndogo ya msingi ya SiHy, mkunjo wa nguvu wa lehfilcon A CL unaonyesha wazi awamu ya mpito inayoanzia mahali pa kugusana na brashi ya polima iliyogawanyika na kuishia na mabadiliko makali ya kuashiria mguso wa mteremko wa ncha na nyenzo ya msingi.Sehemu hii ya mpito ya mkunjo wa nguvu huangazia tabia nyororo ya kweli ya brashi ya polima yenye matawi juu ya uso, kama inavyothibitishwa na curve ya mbano ikifuata kwa ukaribu curve ya mvutano na utofautishaji wa sifa za kimitambo kati ya muundo wa brashi na nyenzo nyingi za SiHy.Wakati wa kulinganisha lefilcon.Kutenganishwa kwa urefu wa wastani wa brashi ya polima yenye matawi katika picha ya STEM ya PCS (Mchoro 3a) na mkunjo wake wa nguvu kando ya abscissa kwenye Mchoro 3a.6a inaonyesha kuwa njia hiyo ina uwezo wa kugundua ncha na polima yenye matawi inayofika juu kabisa ya uso.Mawasiliano kati ya miundo ya brashi.Kwa kuongeza, mwingiliano wa karibu wa curve za nguvu huonyesha hakuna athari ya uhifadhi wa kioevu.Katika kesi hii, hakuna kujitoa kabisa kati ya sindano na uso wa sampuli.Sehemu za juu zaidi za mikondo ya nguvu kwa sampuli mbili zinaingiliana, zinaonyesha kufanana kwa sifa za kiufundi za nyenzo za substrate.
(a) Mikondo ya nguvu ya nanoindentation ya AFM ya substrates za lehfilcon A CL na substrates za SiHy, (b) lazimisha mikondo inayoonyesha ukadiriaji wa sehemu ya mawasiliano kwa kutumia mbinu ya chinichini ya kelele.
Ili kusoma maelezo bora zaidi ya curve ya nguvu, curve ya mvutano ya sampuli ya lehfilcon A CL inapangwa tena kwenye Mchoro 6b kwa nguvu ya juu ya 50 pN kwenye mhimili wa y.Grafu hii hutoa taarifa muhimu kuhusu kelele asili ya usuli.Kelele iko katika safu ya ± 10 pN, ambayo hutumiwa kuamua kwa usahihi mahali pa kuwasiliana na kuhesabu kina cha uingilizi.Kama ilivyoripotiwa katika fasihi, utambuzi wa maeneo ya mawasiliano ni muhimu ili kutathmini kwa usahihi sifa za nyenzo kama vile modulus85.Mbinu inayohusisha usindikaji wa kiotomatiki wa data ya curve ya nguvu imeonyesha uwiano ulioboreshwa kati ya kufaa kwa data na vipimo vya kiasi kwa nyenzo laini86.Katika kazi hii, uchaguzi wetu wa pointi za mawasiliano ni rahisi na lengo, lakini ina vikwazo vyake.Mbinu yetu ya kihafidhina ya kubainisha mahali tunapowasiliana inaweza kusababisha thamani za moduli zilizokadiriwa kupita kiasi kwa kina kidogo cha ujongezaji (< 100 nm).Matumizi ya utambuzi wa sehemu ya kugusa kulingana na algoriti na kuchakata data kiotomatiki inaweza kuwa mwendelezo wa kazi hii katika siku zijazo ili kuboresha zaidi mbinu yetu.Kwa hivyo, kwa kelele ya asili ya chinichini kwenye mpangilio wa ±10 pN, tunafafanua mahali pa kuwasiliana kama sehemu ya kwanza ya data kwenye mhimili wa x kwenye Mchoro 6b yenye thamani ya ≥10 pN.Kisha, kwa mujibu wa kizingiti cha kelele cha pN 10, mstari wa wima katika kiwango cha ~ 0.27 µm huashiria mahali pa kugusana na uso, baada ya hapo curve ya kunyoosha inaendelea hadi substrate inakutana na kina cha ~ 270 nm.Inafurahisha, kulingana na saizi ya vipengee vya brashi ya polima yenye matawi (300-400 nm) iliyopimwa kwa kutumia mbinu ya kupiga picha, kina cha ujongezaji cha sampuli ya lehfilcon ya CL iliyozingatiwa kwa kutumia mbinu ya kizingiti cha kelele ya mandharinyuma ni takriban nm 270, ambayo iko karibu sana na. saizi ya kipimo na STEM.Matokeo haya zaidi yanathibitisha upatanifu na ufaafu wa umbo na ukubwa wa kidokezo cha uchunguzi wa AFM kwa ujisogezaji wa muundo huu wa brashi ya polima yenye matawi laini na nyororo sana.Data hii pia inatoa ushahidi dhabiti wa kusaidia mbinu yetu ya kutumia kelele ya chinichini kama kizingiti cha kubainisha maeneo ya mawasiliano.Kwa hivyo, matokeo yoyote ya kiasi yanayopatikana kutoka kwa uundaji wa hisabati na uwekaji wa curve ya nguvu yanapaswa kuwa sahihi kiasi.
Vipimo vya kiasi kwa mbinu za nanoindentation za AFM hutegemea kabisa miundo ya hisabati inayotumika kwa uteuzi wa data na uchanganuzi unaofuata.Kwa hiyo, ni muhimu kuzingatia mambo yote yanayohusiana na uchaguzi wa indenter, mali ya nyenzo na mechanics ya mwingiliano wao kabla ya kuchagua mfano fulani.Katika kesi hii, jiometri ya ncha iliainishwa kwa uangalifu kwa kutumia micrographs za SEM (Mchoro 1), na kulingana na matokeo, uchunguzi wa nanoindenting wa nm 140 wa AFM na koni ngumu na jiometri ya ncha ya spherical ni chaguo nzuri kwa kubainisha sampuli za lehfilcon A CL79. .Jambo lingine muhimu ambalo linahitaji kutathminiwa kwa uangalifu ni elasticity ya nyenzo za polima zinazojaribiwa.Ingawa data ya awali ya nanoindentation (Mchoro 5a na 6a) inaelezea wazi sifa za mwingiliano wa curve za mvutano na compression, yaani, urejesho kamili wa elastic wa nyenzo, ni muhimu sana kuthibitisha asili ya elastic ya mawasiliano. .Ili kufikia lengo hili, ujongezaji mara mbili mfululizo ulifanyika katika eneo moja kwenye uso wa sampuli ya lehfilcon A CL kwa kiwango cha ujongezaji cha 1 µm/s chini ya hali kamili ya unyevu.Data inayotokana ya curve ya nguvu imeonyeshwa kwenye Mtini.7 na, kama inavyotarajiwa, mikunjo ya upanuzi na mgandamizo wa chapa hizo mbili inakaribia kufanana, ikionyesha unyumbufu wa juu wa muundo wa brashi ya polima yenye matawi.
Mikondo miwili ya ujongezaji katika eneo moja kwenye uso wa lehfilcon A CL huonyesha unyumbufu bora wa uso wa lenzi.
Kulingana na maelezo yaliyopatikana kutoka kwa picha za SEM na STEM za ncha ya uchunguzi na uso wa lehfilcon A CL, mtawalia, muundo wa koni-tufe ni uwakilishi unaofaa wa hisabati wa mwingiliano kati ya ncha ya uchunguzi wa AFM na nyenzo laini ya polima inayojaribiwa.Kwa kuongeza, kwa mfano huu wa koni-tufe, mawazo ya msingi kuhusu sifa za elastic za nyenzo zilizochapishwa zinashikilia kweli kwa nyenzo hii mpya ya biomimetic na hutumiwa kuhesabu moduli ya elastic.
Baada ya tathmini ya kina ya mbinu ya uwekaji nanoindent ya AFM na vipengee vyake, ikijumuisha sifa za uchunguzi wa ujongezaji (umbo, saizi na ugumu wa majira ya kuchipua), unyeti (kelele ya usuli na ukadiriaji wa sehemu ya mawasiliano), na miundo ya kufaa data (vipimo vya moduli za kiasi), mbinu hiyo ilikuwa. kutumika.bainisha sampuli laini zaidi zinazopatikana kibiashara ili kuthibitisha matokeo ya kiasi.Hidrojeni ya kibiashara ya Polyacrylamide (PAAM) yenye moduli ya elastic ya kPa 1 ilijaribiwa chini ya hali ya unyevu kwa kutumia uchunguzi wa nm 140.Maelezo ya upimaji wa moduli na mahesabu yametolewa katika Taarifa ya Ziada.Matokeo yalionyesha kuwa wastani wa moduli iliyopimwa ilikuwa 0.92 kPa, na %RSD na asilimia (%) mkengeuko kutoka kwa moduli inayojulikana ilikuwa chini ya 10%.Matokeo haya yanathibitisha usahihi na uzalishwaji upya wa mbinu ya uelekezaji nanoindent ya AFM inayotumika katika kazi hii kupima moduli ya nyenzo za ultrasoft.Nyuso za sampuli za lehfilcon A CL na sehemu ndogo ya msingi ya SiHy ziliainishwa zaidi kwa kutumia mbinu ile ile ya ujongezaji wa AFM ili kuchunguza moduli inayoonekana ya uso wa ultrasoft kama utendaji wa kina cha ujongezaji.Mikondo ya kutenganisha kwa nguvu ya ujongezaji ilitolewa kwa vielelezo vitatu vya kila aina (n = 3; ujongezaji mmoja kwa kila sampuli) kwa nguvu ya 300 pN, kasi ya 1 µm/s, na ujazo kamili wa maji.Mviringo wa kushiriki kwa nguvu ya ujongezaji ulikadiriwa kwa kutumia muundo wa koni-tufe.Ili kupata moduli inayotegemea kina cha ujongezaji, sehemu pana ya nm 40 ya curve ya nguvu iliwekwa kwa kila nyongeza ya nm 20 kuanzia mahali pa mguso, na kupimwa maadili ya moduli katika kila hatua ya curve ya nguvu.Spin Cy et al.Mbinu sawa na hiyo imetumiwa kuangazia kipenyo cha moduli ya poly(lauryl methacrylate) (P12MA) brashi ya polima kwa kutumia nanoindentation ya uchunguzi wa colloidal ya AFM, na inalingana na data inayotumia modeli ya mawasiliano ya Hertz.Mbinu hii hutoa njama ya moduli dhahiri ya mguso (kPa) dhidi ya kina cha ujongezaji (nm), kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 8, ambacho kinaonyesha moduli ya mguso inayoonekana/kina kipenyo.Moduli ya elastic iliyohesabiwa ya sampuli ya CL lehfilcon A iko katika safu ya 2-3 kPa ndani ya nm 100 ya juu ya sampuli, zaidi ya ambayo huanza kuongezeka kwa kina.Kwa upande mwingine, wakati wa kupima substrate ya msingi ya SiHy bila filamu inayofanana na brashi juu ya uso, kina cha juu cha uingizaji kilichopatikana kwa nguvu ya 300 pN ni chini ya 50 nm, na thamani ya moduli iliyopatikana kutoka kwa data ni kuhusu 400 kPa. , ambayo inalinganishwa na maadili ya moduli ya Young kwa nyenzo nyingi.
Moduli ya mawasiliano inayoonekana (kPa) dhidi ya kina cha ujongezaji (nm) cha lehfilcon A CL na SiHy substrates zinazotumia mbinu ya uelekezaji nanoindent ya AFM yenye jiometri ya koni-tufe ili kupima moduli.
Sehemu ya juu kabisa ya muundo mpya wa brashi ya polima yenye matawi ya biomimetic inaonyesha moduli ya chini sana ya unyumbufu (2-3 kPa).Hii italingana na mwisho wa kuning'inia usiolipishwa wa brashi ya polima iliyogawanyika kama inavyoonyeshwa kwenye picha ya STEM.Ingawa kuna ushahidi fulani wa kipenyo cha moduli kwenye ukingo wa nje wa CL, sehemu ndogo kuu ya moduli ya juu ina ushawishi zaidi.Walakini, nm 100 ya juu ya uso iko ndani ya 20% ya urefu wa jumla wa brashi ya polima yenye matawi, kwa hivyo ni busara kudhani kuwa maadili yaliyopimwa ya moduli katika safu hii ya kina ya uwekaji ni sahihi na sio kwa nguvu. hutegemea athari ya kitu cha chini.
Kwa sababu ya muundo wa kipekee wa kibiomimetiki wa lenzi za mawasiliano za lehfilcon A, zinazojumuisha miundo ya brashi ya polima ya PMPC yenye matawi iliyopandikizwa kwenye uso wa substrates za SiHy, ni vigumu sana kubainisha sifa za kiufundi za miundo ya uso wao kwa kutumia mbinu za jadi za kipimo.Hapa tunawasilisha mbinu ya hali ya juu ya AFM ya uwekaji nanoindent kwa ajili ya kubainisha kwa usahihi nyenzo laini-laini kama vile lefilcon A iliyo na maji mengi na unyumbufu wa hali ya juu sana.Njia hii inategemea matumizi ya uchunguzi wa AFM ambao ukubwa wa ncha yake na jiometri huchaguliwa kwa uangalifu ili kuendana na vipimo vya muundo wa vipengele vya uso laini zaidi vya kuchapishwa.Mchanganyiko huu wa vipimo kati ya uchunguzi na muundo hutoa kuongezeka kwa unyeti, huturuhusu kupima moduli ya chini na mali asili ya elastic ya vipengele vya brashi ya polima yenye matawi, bila kujali athari za poroelastic.Matokeo yalionyesha kuwa brashi ya polima ya PMPC yenye matawi ya kipekee tabia ya uso wa lenzi ilikuwa na moduli ya elastic ya chini sana (hadi kPa 2) na unyumbufu wa juu sana (karibu 100%) ilipojaribiwa katika mazingira yenye maji.Matokeo ya nanoindentation ya AFM pia yalituruhusu kubainisha moduli inayoonekana ya mguso/gradient ya kina (30 kPa/200 nm) ya uso wa lenzi ya kibiomimetiki.Upinde rangi huu unaweza kuwa kutokana na tofauti ya moduli kati ya brashi ya polima yenye matawi na substrate ya SiHy, au muundo wa matawi/wingi wa brashi za polima, au mchanganyiko wake.Hata hivyo, tafiti za kina zaidi zinahitajika ili kuelewa kikamilifu uhusiano kati ya muundo na mali, hasa athari za matawi ya brashi kwenye sifa za mitambo.Vipimo sawa vinaweza kusaidia sifa za mitambo ya uso wa vifaa vingine vya ultra-laini na vifaa vya matibabu.
Seti za data zinazozalishwa na/au kuchambuliwa wakati wa utafiti wa sasa zinapatikana kutoka kwa waandishi husika kwa ombi linalofaa.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. na Haugen, HJ Athari za kibayolojia kwa sifa za kimwili na kemikali za nyuso za nyenzo za kibayolojia.Kemikali.jamii.Mh.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM na Liu, X. Uboreshaji wa biomateria zinazotokana na binadamu kwa ajili ya uhandisi wa tishu.kupanga programu.polima.sayansi.53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al.Ubunifu, utekelezaji wa kimatibabu, na mwitikio wa kinga wa biomaterials katika dawa ya kuzaliwa upya.Kitaifa Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK na Farr GM Mbinu iliyoboreshwa ya kubainisha ugumu na moduli nyororo kwa kutumia majaribio ya kujipenyeza yenye mzigo na vipimo vya kuhama.J. Alma mater.tank ya kuhifadhi.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Asili ya kihistoria ya upimaji wa ugumu wa upenyezaji.alma mater.sayansi.teknolojia.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Vipimo vya Ugumu wa Kujiingiza kwenye Macro-, Micro-, na Nanoscale: Mapitio Muhimu.kabila.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD na Clapperich, hitilafu za ugunduzi wa uso wa SM husababisha kukadiria kupita kiasi kwa moduli katika nanoindentation ya nyenzo laini.J. Mecha.Tabia.Sayansi ya Biomedical.alma mater.2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR na Yahya M.Yu.Tathmini ya mbinu ya nanoindentation kwa ajili ya kuamua sifa za mitambo ya nanocomposites tofauti kwa kutumia mbinu za majaribio na computational.sayansi.Nyumba 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, na Owart, TS Uainishaji wa Mitambo wa geli laini za mnanato kwa ujongezaji na uchanganuzi wa vipengele vyenye ukomo wa uboreshaji.J. Mecha.Tabia.Sayansi ya Biomedical.alma mater.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J na Chaneler D. Uboreshaji wa uamuzi wa mnato kwa kutumia mifumo inayooana ya kupimia.Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. na Pellillo, E. Nanoindentation ya nyuso za polymeric.J. Fizikia.D. Omba fizikia.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. na Van Vliet KJ Tabia ya mali ya mitambo ya viscoelastic ya polima yenye elastic sana na tishu za kibiolojia kwa kutumia uingizaji wa mshtuko.Jarida la Biomaterials.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Tathmini ya moduli elastic na kazi ya kushikamana ya nyenzo laini kwa kutumia njia iliyopanuliwa ya Borodich-Galanov (BG) na ujongezaji wa kina.manyoya.alma mater.129, 198–213 (2019).
Shi, X. et al.Nanoscale morphology na mali ya mitambo ya nyuso za polymeric za biomimetic za lenses za mawasiliano za hydrogel za silicone.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).