Misaotra anao nitsidika ny Nature.com.Mampiasa kinova mpitety tranonkala manana fanohanana CSS voafetra ianao.Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer).Ho fanampin'izany, mba hiantohana ny fanohanana mitohy, dia asehoy ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript.
Mampiseho carousel misy sary telo indray mandeha.Ampiasao ny bokotra teo aloha sy manaraka mba hivezivezena amin'ny slides telo amin'ny fotoana iray, na ampiasao ny bokotra slider amin'ny farany mba hivezivezena amin'ny slides telo isaky ny mandeha.
Miaraka amin'ny fivoaran'ny fitaovana faran'izay malefaka vaovao ho an'ny fitaovana ara-pitsaboana sy ny fampiharana biomedical, ny famaritana feno ny toetra ara-batana sy mekanika dia sady manan-danja no sarotra.Ny teknikan'ny nanoindentation atomika novaina (AFM) dia nampiharina mba hamaritana ny modulus ambony indrindra amin'ny lehfilcon vaovao A biomimetic silicone hydrogel contact family voarakotra amin'ny sampana polymer brush structures.Ity fomba ity dia mamela ny famaritana mazava tsara ny teboka mifandray tsy misy ny vokatry ny extrusion viscous rehefa manatona polymers sampana.Ankoatra izany, dia azo atao ny mamaritra ny toetra mekanika ny singa borosy tsirairay tsy misy ny poroelasticity.Tanteraka izany amin'ny alalan'ny fifantenana probe AFM misy endrika (haben'ny tendrony, géométrie ary tahan'ny lohataona) izay mety indrindra amin'ny fandrefesana ny toetran'ny fitaovana malefaka sy santionany biolojika.Ity fomba ity dia manatsara ny fahatsapan-tena sy ny fahamendrehana amin'ny fandrefesana marina ny fitaovana malefaka lehfilcon A, izay manana modulus elasticité ambany dia ambany amin'ny velaran-tany (hatramin'ny 2 kPa) ary elastika avo be ao anaty tontolo anaty rano (efa ho 100%). .Ny valin'ny fandinihana ety ambonin'ny tany dia tsy vitan'ny hoe naneho ny toetra faran'izay malefaka amin'ny lehfilcon A, fa koa nampiseho fa ny modulus amin'ny borosy polymère sampana dia mitovy amin'ny an'ny substrate silicon-hydrogen.Ity teknika fanoritsoritana ambonin'ny tany ity dia azo ampiharina amin'ny fitaovana malefaka sy fitaovana ara-pitsaboana hafa.
Ny toetra mekanika amin'ny fitaovana natao hifandraisana mivantana amin'ny sela velona dia matetika no mamaritra ny tontolo biolojika.Ny fifanandrinana tonga lafatra amin'ireo fananana ara-materialy ireo dia manampy amin'ny fanatrarana ny toetran'ny klinika irina amin'ny fitaovana nefa tsy miteraka valiny ratsy amin'ny sela1,2,3.Ho an'ny fitaovana homogeneous betsaka dia mora ny famaritana ny toetra mekanika noho ny fisian'ny fomba fiasa mahazatra sy ny fomba fitsapana (ohatra, microindentation4,5,6).Na izany aza, ho an'ny fitaovana faran'izay malefaka toy ny gel, hydrogels, biopolymers, sela velona, ​​sns., ireo fomba fitsapana ireo dia matetika tsy azo ampiharina noho ny famerana ny fandrefesana sy ny tsy fitoviana amin'ny fitaovana sasany7.Nandritra ny taona maro, ny fomba nentim-paharazana indentation dia novaina sy nampifanarahana mba hamaritana ny isan-karazany ny fitaovana malefaka, nefa maro ny fomba mbola mijaly noho ny tsy fahombiazana lehibe izay mametra ny fampiasana8,9,10,11,12,13.Ny tsy fahampian'ny fomba fitsapana manokana izay afaka mamaritra tsara sy azo itokisana ny toetra mekanika amin'ny fitaovana supersoft sy ny sosona ambonin'ny tany dia mametra mafy ny fampiasana azy ireo amin'ny fampiharana isan-karazany.
Tamin'ny asantsika teo aloha dia nampidirinay ny lehfilcon A (CL) contact lens, fitaovana malefaka heterogène miaraka amin'ireo toetra faran'izay malefaka rehetra azo avy amin'ny endrika biomimetika mety aingam-panahy avy amin'ny endriky ny cornea.Ity biomaterial ity dia novolavolaina tamin'ny alàlan'ny fametahana sampana polymère misy sampana miampita mifamatotra amin'ny poly(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) amin'ny hydrogel silicone (SiHy) 15 natao ho an'ny fitaovana fitsaboana mifototra amin'ny.Ity dingan'ny grefy ity dia mamorona sosona eo amin'ny tany misy rafitra borosy polymeric sampana tena malefaka sy elastika be.Ny asantsika teo aloha dia nanamafy fa ny firafitry ny biomimetika amin'ny lehfilcon A CL dia manome fananana ambony ambony toy ny fanatsarana ny fanalefahana sy ny fisorohana ny tsy fahampian-tsakafo, ny fitomboan'ny lubrication, ary ny fihenan'ny sela sy ny bakteria adhesion15,16.Ankoatr'izay, ny fampiasana sy ny fampivoarana ity akora biomimetika ity dia manoro hevitra ny fanitarana bebe kokoa amin'ny fitaovana biomedical hafa.Noho izany, zava-dehibe ny mamaritra ny toetran'ity fitaovana malefaka faran'izay malefaka ity ary mahatakatra ny fifandraisany mekanika amin'ny maso mba hamoronana fototra fahalalana feno hanohanana ny fivoarana sy ny fampiharana ho avy.Ny ankabeazan'ny lens contact SiHy azo amidy amin'ny varotra dia voaforon'ny fifangaroana mitovitovy amin'ny polymère hydrophilika sy hydrophobic izay mandrafitra firafitry ny fitaovana mitovy17.Fandinihana maromaro no natao mba hanadihadiana ny toetra mekanika amin'ny fampiasana fomba fitsapana fanerena, tensile ary microindentation nentim-paharazana18,19,20,21.Na izany aza, ny endrika biomimetika novokarin'ny lehfilcon A CL dia mahatonga azy ho fitaovana tsy manam-paharoa izay tsy mitovy ny toetra mekanika amin'ny rafitry ny borosy polymère sampana amin'ny an'ny substrate base SiHy.Noho izany dia sarotra be ny manombana tsara ireo toetra ireo amin'ny fampiasana fomba mahazatra sy indentation.Ny fomba fampanantenana dia mampiasa ny fomba fitsapana nanoindentation nampiharina tamin'ny microscopy atomika (AFM), fomba iray nampiasaina hamaritana ny toetra mekanika amin'ny fitaovana viscoelastic malefaka toy ny sela biolojika sy ny tavy, ary koa ny polymers malefaka22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.Ao amin'ny nanoindentation AFM, ny fototry ny fitsapana nanoindentation dia mitambatra miaraka amin'ny fandrosoana farany amin'ny teknolojia AFM mba hanomezana fahatsapana fandrefesana bebe kokoa sy fitsapana amin'ny karazana fitaovana supersoft31,32,33,34,35,36.Ankoatr'izay, ny teknolojia dia manome tombony lehibe hafa amin'ny alàlan'ny fampiasana geometries samihafa.indenter sy probe ary ny mety hisian'ny fitiliana amin'ny haino aman-jery samihafa.
Ny nanoindentation AFM dia azo zaraina ho singa telo lehibe: (1) fitaovana (sensor, detector, probes, sns.);(2) mari-pamantarana fandrefesana (toy ny hery, fifindran'ny toerana, hafainganam-pandeha, haben'ny ramp, sns.);(3) Fanodinana ny angona (fanitsiana fototra, fanombantombanana ny teboka fikasihana, fametahana data, modely, sns.).Ny olana manan-danja amin'ity fomba ity dia ny fandalinana maromaro amin'ny literatiora mampiasa ny nanoindentation AFM dia mitatitra ny valin'ny quantitative tena samihafa ho an'ny karazana santionany / cell / material37,38,39,40,41.Ohatra, Lekka et al.Ny fiantraikan'ny géométrie probe AFM amin'ny modulus Young amin'ny santionan'ny hydrogel homogeneous mekanika sy ny sela heterogène dia nodinihina sy nampitahaina.Notaterin'izy ireo fa ny soatoavina modulus dia miankina be amin'ny fisafidianana cantilever sy ny endriky ny tendrony, miaraka amin'ny sanda avo indrindra ho an'ny probe miendrika piramida ary ny sanda ambany indrindra amin'ny 42 ho an'ny probe spherical.Toy izany koa, Selhuber-Unkel et al.Naseho fa ny hafainganam-pandehan'ny indenter, ny haben'ny indenter ary ny hatevin'ny santionany polyacrylamide (PAAM) dia misy fiantraikany amin'ny modulus Young refesina amin'ny nanoindentation ACM43.Ny antony iray hafa manasarotra dia ny tsy fisian'ny fitaovana fitsapana modulus faran'izay ambany sy fomba fitsapana maimaim-poana.Izany dia manasarotra ny mahazo valiny marina amin'ny fahatokisana.Na izany aza, ny fomba dia tena ilaina amin'ny fandrefesana havanana sy ny fanombanana fampitahana eo amin'ny karazana santionany mitovy, ohatra amin'ny fampiasana nanoindentation AFM mba hanavahana ny sela mahazatra amin'ny sela homamiadana 44, 45.
Rehefa mizaha fitaovana malefaka amin'ny nanoindentation AFM, ny fitsipika ankapobeny dia ny fampiasana probe miaraka amin'ny tsy tapaka lohataona ambany (k) izay mifanandrify akaiky amin'ny modulus santionany sy ny tendron'ny hemisferika/boribory mba tsy hanindrona ny santionany ny probe voalohany. fifandraisana voalohany amin'ny fitaovana malefaka.Zava-dehibe ihany koa fa ny mari-pamantarana deflection vokarin'ny probe dia matanjaka tsara mba ho hitan'ny laser detector system24,34,46,47.Raha ny cellule heterogène ultra-malefaka, ny tavy ary ny gel, ny fanamby iray hafa dia ny fandresena ny hery adhesive eo anelanelan'ny probe sy ny santionany mba hiantohana ny refy azo averina sy azo antoka48,49,50.Hatramin'ny vao haingana, ny ankamaroan'ny asa amin'ny nanoindentation AFM dia nifantoka tamin'ny fandalinana ny fihetsika mekanika amin'ny sela biolojika, ny tavy, ny gel, ny hydrogels ary ny biomolekul amin'ny fampiasana probes spherical lehibe, izay matetika antsoina hoe colloidal probes (CPs)., 47, 51, 52, 53, 54. toy ny karbona (DLC).Na dia matetika ny nanoindentation CP-AFM no safidy voalohany ho an'ny famaritana santionany malefaka, dia manana ny olana sy ny fetrany manokana.Ny fampiasana toro-hevitra spherical lehibe sy mirefy micron dia mampitombo ny totalin'ny faritra mifandray amin'ny tendrony miaraka amin'ny santionany ary miteraka fatiantoka lehibe amin'ny famahana ny habakabaka.Ho an'ny santionany malefaka sy tsy mitovy, izay mety tsy mitovy ny toetra mekanika amin'ny singa eo an-toerana amin'ny salan'isa amin'ny faritra midadasika kokoa, ny indentation CP dia afaka manafina ny tsy fitoviana amin'ny fananana amin'ny ambaratonga eo an-toerana52.Ny probe colloidal dia matetika atao amin'ny fametahana spheres colloidal mirefy micron amin'ny cantilevers tsy misy tip miaraka amin'ny adhesive epoxy.Ny fizotry ny famokarana mihitsy dia feno olana maro ary mety hiteraka tsy fitovian-kevitra amin'ny fizotran'ny calibration probe.Ankoatra izany, ny habeny sy ny faobe ny colloidal poti dia misy fiantraikany mivantana amin'ny masontsivana calibration lehibe ny cantilever, toy ny resonant matetika, lohataona stiffness, ary deflection fahatsapana56,57,58.Noho izany, ny fomba fampiasa matetika ho an'ny probe AFM mahazatra, toy ny calibration ny mari-pana, dia mety tsy hanome calibration marina ho an'ny CP, ary mety ilaina ny fomba hafa hanatanterahana ireo fanitsiana57, 59, 60, 61. mianatra ny fananan'ny malefaka santionany, izay miteraka olana hafa rehefa calibrating ny tsy linear fitondran-tena ny cantilever amin'ny somary lehibe deviations62,63,64.Ny fomba fanondroana koloidal maoderina dia mazàna mihevitra ny jeometrika amin'ny cantilever ampiasaina amin'ny calibrate ny probe, fa tsy miraharaha ny fiantraikan'ny poti-koloida, izay miteraka fisalasalana fanampiny amin'ny fahamarinan'ny fomba38,61.Toy izany koa, ny moduli elastika kajy amin'ny alàlan'ny fametahana modely mifandray dia miankina mivantana amin'ny geometry amin'ny probe indentation, ary ny tsy fitoviana eo amin'ny tendrony sy ny toetran'ny santionany dia mety hitarika amin'ny tsy fahatomombanana27, 65, 66, 67, 68. Ny asa vao haingana nataon'i Spencer et al.Ny lafin-javatra tokony hodinihina rehefa mamaritra ny borosy polymère malefaka amin'ny fampiasana ny fomba nanoindentation CP-AFM dia asongadina.Notaterin'izy ireo fa ny fihazonana ny fluid viscous amin'ny borosy polymère ho toy ny fiasan'ny hafainganam-pandeha dia miteraka fitomboan'ny entana loha ary noho izany dia samy hafa ny fandrefesana ny toetra miankina amin'ny hafainganam-pandeha30,69,70,71.
Ao anatin'ity fandalinana ity, dia nanamarika ny modulus ambonin'ny lehfilcon A CL ny fitaovana elastika faran'izay malefaka amin'ny fampiasana fomba nanoindentation AFM.Raha jerena ny fananana sy ny rafitra vaovao amin'ity fitaovana ity, ny haavon'ny fahatsapan'ny fomba fanondro nentim-paharazana dia mazava ho azy fa tsy ampy hanondroana ny modulus amin'ity fitaovana tena malefaka ity, noho izany dia ilaina ny mampiasa fomba nanoindentation AFM miaraka amin'ny fahatsapana avo kokoa sy ny fahatsapana ambany kokoa.ambaratonga.Rehefa avy nandinika ny lesoka sy ny olan'ny teknika nanoindentation colloidal AFM probe efa misy izahay, dia asehonay ny antony nisafidiananay probe AFM kely kokoa, natao manokana mba hanafoanana ny fahatsapana, ny tabataba ambadika, ny teboka mifandray, ny fandrefesana ny hafainganam-pandeha amin'ny fitaovana heterogène malefaka toy ny fitehirizana rano. fiankinan-doha.ary ny quantification marina.Ho fanampin'izay, afaka nandrefy tsara ny endrika sy ny haben'ny tendron'ny indentation izahay, mamela anay hampiasa ny modely mifanaraka amin'ny cone-sphere mba hamaritana ny modulus ny elasticité tsy misy fanombanana ny faritra mifandray amin'ny tendrony miaraka amin'ny fitaovana.Ny vinavina anankiroa roa voatondro amin'ity asa ity dia ny fananana fitaovana elastika tanteraka sy ny modulus tsy miankina amin'ny halalin'ny indentation.Amin'ny fampiasana an'io fomba io, dia nanandrana ny fenitra ultra-malefaka voalohany izahay miaraka amin'ny modulus fantatra mba hamaritana ny fomba, ary avy eo dia nampiasa ity fomba ity mba hamaritana ny endrik'ireo fitaovana roa samy hafa amin'ny family.Ity fomba fanoritsoritana ny tontolon'ny nanoindentation AFM miaraka amin'ny fahatsapan-tena mihamitombo ity dia heverina fa azo ampiharina amin'ny fitaovana ultrasoft heterogène biomimetika marobe izay mety hampiasaina amin'ny fitaovana ara-pitsaboana sy ny fampiharana biomedical.
Lehfilcon A contact family (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) sy ny silicone hydrogel substrates dia nofidina ho an'ny fanandramana nanoindentation.Nampiasaina tamin'ny andrana ny fametahana lens natao manokana.Mba hametrahana ny family ho an'ny fitsapana, dia napetraka tsara teo amin'ny fijoroana miendrika dome izy io, mba hahazoana antoka fa tsy misy bubbles rivotra miditra ao anatiny, ary avy eo dia raikitra amin'ny sisiny.Ny lavaka eo amin'ny fitaovana eo an-tampon'ny fitoeran'ny lens dia manome fidirana amin'ny foibe optika amin'ny fakantsary ho an'ny fanandramana nanoindentation raha mitazona ny rano amin'ny toerany.Izany dia mitazona ny lens ho hydrated tanteraka.500 μl ny vahaolana fonosana lens contact dia nampiasaina ho vahaolana fitsapana.Mba hanamarinana ny voka-pifidianana, ny hydrogels polyacrylamide (PAAM) tsy azo ampiasaina ara-barotra dia nomanina avy amin'ny firafitry ny polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide (100 mm Petrisoft Petri lovia, Matrigen, Irvine, CA, Etazonia), modulus elastika fantatra amin'ny 1 kPa.Mampiasà 4-5 mitete (eo ho eo amin'ny 125 µl) phosphate buffered saline (PBS avy amin'ny Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) ary 1 mitete ny OPTI-FREE Puremoist contact lens solution (Alcon, Vaud, TX, USA).) amin'ny interface AFM hydrogel-probe.
Ny santionan'ny substrate Lehfilcon A CL sy SiHy dia nojerena tamin'ny alàlan'ny rafitra FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) miaraka amin'ny detector Scanning Transmission Electron Microscope (STEM).Mba hanomanana ny santionany, dia nosasana tamin'ny rano aloha ny lantihy ary notapatapahina ho tapa-kazo.Mba hahatratrarana ny fahasamihafana misy eo amin'ny singa hydrophilic sy hydrophobic amin'ny santionany, ny vahaolana 0,10% miorina amin'ny RuO4 dia nampiasaina ho loko, izay natsofoka ny santionany nandritra ny 30 minitra.Ny lokon'ny lehfilcon A CL RuO4 dia zava-dehibe tsy vitan'ny hoe manatsara ny fifanoherana samihafa, fa manampy amin'ny fitazonana ny firafitry ny borosy polymère sampana amin'ny endriny voalohany, izay hita amin'ny sary STEM avy eo.Avy eo dia nosasana sy nodorana tao anaty andiana fifangaroan'ny ethanol/rano miaraka amin'ny fatran'ny ethanol mitombo izy ireo.Ny santionany dia natsipy tamin'ny epoxy EMBed 812/Araldite, izay nanasitrana nandritra ny alina tamin'ny 70 ° C.Ny blocs santionany azo tamin'ny polymerization resin dia notapatapahina tamin'ny ultramicrotome, ary ny fizarana manify vokatr'izany dia naseho tamin'ny STEM detector amin'ny maodely vacuum ambany amin'ny voltase manafaingana ny 30 kV.Ny rafitra SEM mitovy dia nampiasaina ho an'ny antsipiriany momba ny PFQNM-LC-A-CAL AFM probe (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, Etazonia).Ny sarin'ny SEM amin'ny probe AFM dia azo tamin'ny maodely vacuum avo lenta miaraka amin'ny voltase haingana 30 kV.Mahazoa sary amin'ny zoro sy fahalehibeazana samihafa mba handrakitra ny antsipirian'ny endrika sy ny haben'ny tendron'ny probe AFM.Refesina amin'ny fomba nomerika ny refin'ny tendrony rehetra mahaliana amin'ny sary.
Ny Dimension FastScan Bio Icon microscope atomika (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, Etazonia) miaraka amin'ny fomba "PeakForce QNM amin'ny Fluid" dia nampiasaina mba hijery sy nanoindentate lehfilcon A CL, substrate SiHy, ary santionany hydrogel PAAm.Ho an'ny fanandramana imaging, ny PEAKFORCE-HIRS-FA probe (Bruker) miaraka amin'ny radius nominal 1 nm dia nampiasaina mba haka sary avo lenta amin'ny santionany amin'ny tahan'ny scan 0.50 Hz.Ny sary rehetra dia nalaina tamin'ny vahaolana rano.
Ny fanandramana nanoindentation AFM dia natao tamin'ny fampiasana PFQNM-LC-A-CAL probe (Bruker).Ny probe AFM dia manana tendron'ny silisiôma amin'ny cantilever nitride 345 nm matevina, 54 µm ny lavany ary 4.5 µm ny sakany miaraka amin'ny matetika resonant 45 kHz.Izy io dia natao manokana hamaritana sy hanaovana fandrefesana nanomechanika fatra amin'ny santionany biolojika malefaka.Ny sensor dia nokaramaina tsirairay ao amin'ny orinasa miaraka amin'ny fandrindrana lohataona efa nomanina mialoha.Ny tsy miova amin'ny lohataona amin'ny probes ampiasaina amin'ity fandalinana ity dia eo amin'ny 0.05-0.1 N / m.Mba hamaritana tsara ny endrika sy ny haben'ny tendrony, ny probe dia nofaritana tamin'ny antsipiriany tamin'ny fampiasana SEM.Ao amin'ny fig.Ny sary 1a dia mampiseho famahana avo lenta, ambany mikrôgrafia elektronika scanning amin'ny probe PFQNM-LC-A-CAL, manome fomba fijery feno momba ny famolavolana probe.Ao amin'ny fig.Ny 1b dia mampiseho fijery mihalehibe ny tampon'ny tendron'ny probe, manome fampahalalana momba ny endrika sy ny haben'ny tendrony.Amin'ny faran'ny farany, ny fanjaitra dia hemisphere manodidina ny 140 nm ny savaivony (sary 1c).Eo ambanin'io, ny tendrony dia mitongilana ho endrika kesika, mahatratra 500 nm eo ho eo ny halavany.Any ivelan'ny faritra mitongilana, ny tendrony dia cylindrical ary mifarana amin'ny halavan'ny tendrony 1,18 µm.Ity no ampahany tena miasa amin'ny tendron'ny probe.Ho fanampin'izany, ny probe polystyrene (PS) boribory lehibe (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, Etazonia) miaraka amin'ny savaivony 45 µm ary ny lohataona tsy tapaka 2 N / m dia nampiasaina ihany koa ho an'ny fitiliana ho toy ny koloidal probe.miaraka amin'ny probe PFQNM-LC-A-CAL 140 nm ho fampitahana.
Voalaza fa mety ho voafandrika ny ranon-javatra eo anelanelan'ny probe AFM sy ny firafitry ny borosy polymère mandritra ny nanoindentation, izay hampiakatra hery ambony eo amin'ny probe AFM alohan'ny hikasika ny surface69.Ity fiantraikan'ny extrusion viscous ity noho ny fihazonana ranon-javatra dia afaka manova ny toerana misy ny fifandraisana, ka misy fiantraikany amin'ny fandrefesana ny modulus surface.Mba handinihana ny fiantraikan'ny geometry probe sy ny hafainganam-pandehan'ny indentation amin'ny fihazonana ny fluid, dia novolavolaina ny curve force indentation ho an'ny santionany lehfilcon A CL amin'ny fampiasana probe 140 nm diamondra amin'ny tahan'ny fifindran'ny 1 µm / s sy 2 µm / s.savaivony probe 45 µm, fametrahana hery raikitra 6 nN tratra tamin'ny 1 µm/s.Ny fanandramana miaraka amin'ny probe 140 nm amin'ny savaivony dia natao tamin'ny hafainganam-pandehan'ny indentation 1 µm / s sy ny herin'ny 300 pN, voafidy mba hamoronana tsindry fifandraisana ao anatin'ny faritra ara-batana (1-8 kPa) amin'ny hodi-maso ambony.tsindry 72. Ny santionany malefaka vita amin'ny hydrogel PAA miaraka amin'ny tsindry 1 kPa dia nosedraina ho an'ny hery indentation 50 pN amin'ny hafainganam-pandeha 1 μm / s amin'ny fampiasana probe misy savaivony 140 nm.
Satria ny halavan'ny ampahany conical amin'ny tendron'ny probe PFQNM-LC-A-CAL dia eo amin'ny 500 nm eo ho eo, ho an'ny halalin'ny indentation <500 nm dia azo heverina fa ny jeometrika amin'ny probe mandritra ny indentation dia hitoetra ho marina amin'ny azy. endrika cone.Ho fanampin'izany, heverina fa ny endriky ny fitaovana andrana dia hampiseho valiny elastika azo averina, izay hohamafisina ihany koa amin'ny fizarana manaraka.Noho izany, miankina amin'ny endrika sy ny haben'ny tendrony, dia nisafidy ny modely fitting cone-sphere novolavolain'i Briscoe, Sebastian ary Adams, izay hita ao amin'ny rindrambaikon'ny mpivarotra, mba hikarakarana ny fanandramana nanoindentation AFM (NanoScope).Rindrambaiko famakafakana angon-drakitra fisarahana, Bruker) 73. Ny maodely dia mamaritra ny fifandraisan'ny fifindran'ny hery F(δ) ho an'ny kônina misy kilema spherical ambony.Ao amin'ny fig.Ny sary 2 dia mampiseho ny géométrie mifandray mandritra ny fifampiraharahana amin'ny kônina henjana miaraka amin'ny tendrony boribory, izay ny R dia ny radius amin'ny tendrony boribory, ny a dia ny radius mifandray, ny b dia ny radius mifandray amin'ny faran'ny tendrony boribory, ny δ dia ny fifandraisana radius.ny halalin'ny indentation, θ dia ny antsasaky ny zorony.Ny sarin'ny SEM amin'ity fanadihadiana ity dia mampiseho mazava tsara fa ny tendron'ny spherical 140 nm savaivony dia mitambatra amin'ny cone, ka eto ny b dia voafaritra amin'ny alàlan'ny R, izany hoe b = R cos θ.Ny lozisialy omen'ny mpivarotra dia manome fifandraisana amin'ny tontolon'ny cone mba hanombanana ny soatoavin'ny modulus Young (E) avy amin'ny angon-drakitra fisarahana amin'ny hery amin'ny fiheverana a > b.Fifandraisana:
izay F no hery indentation, E dia modulus Young, ν dia ny tahan'ny Poisson.Ny radius fifandraisana a dia azo tombanana amin'ny fampiasana:
Tetika momba ny géométrie ifandraisana amin'ny kônina henjana miaraka amin'ny tendrony boribory voatsindry ao amin'ny fitaovana amin'ny family contact Lefilcon miaraka amin'ny soson'ny borosy polymère sampana.
Raha a ≤ b, ny fifandraisana dia mihena amin'ny equation ho an'ny indenter spherical mahazatra;
Mino izahay fa ny fifandraisana amin'ny indenting probe miaraka amin'ny rafitra sampana ny borosy polymère PMPC dia hahatonga ny radius mifandray a ho lehibe kokoa noho ny radius spherical contact b.Noho izany, ho an'ny fandrefesana rehetra momba ny modulus elastika natao tamin'ity fandalinana ity, dia nampiasa ny fiankinan-doha azo tamin'ny tranga a> b.
Ny fitaovana biomimetika ultrasoft nodinihina tamin'ity fanadihadiana ity dia nalaina sary tamin'ny alàlan'ny scanning transmission electron microscopy (STEM) amin'ny santionany cross section sy atomic force microscopy (AFM) amin'ny tany.Ity endri-tsoratra amin'ny antsipiriany ity dia natao ho fanitarana ny asa navoakanay teo aloha, izay nanapa-kevitra izahay fa ny firafitry ny borosy polymeric dynamique amin'ny lehfilcon A CL novaina amin'ny PMPC dia nampiseho toetra mekanika mitovy amin'ny vatan'ny corneal teratany 14.Noho izany antony izany, antsoina hoe fitaovana biomimetika14 ny fonon'ny family contact.Ao amin'ny fig.3a, b dia mampiseho fizaran'ny sampana polymer polimerina PMPC eo ambonin'ny substrate lehfilcon A CL sy substrate SiHy tsy voatsabo.Ny endrik'ireo santionany roa dia nodinihina bebe kokoa tamin'ny fampiasana sary AFM avo lenta, izay nanamafy bebe kokoa ny valin'ny fanadihadiana STEM (sary 3c, d).Raha atambatra, ireo sary ireo dia manome ny halavan'ny rafitra borosy polymère sampana PMPC amin'ny 300-400 nm, izay tena ilaina amin'ny fandikana ny fandrefesana nanoindentation AFM.Ny fandinihana manan-danja iray hafa azo avy amin'ny sary dia ny firafitry ny ety ivelany amin'ny akora biomimetika CL dia tsy mitovy amin'ny an'ny akora substrate SiHy.Ity fahasamihafana eo amin'ny morphologie ambonin'ny tany ity dia mety ho hita mandritra ny fifandraisany mekanika amin'ny probe AFM indenting ary avy eo amin'ny sanda modulus refesina.
Sarin'ny STEM cross-sectional amin'ny (a) lehfilcon A CL sy (b) substrate SiHy.Scale bar, 500 nm.Sarin'ny AFM amin'ny endriky ny lehfilcon A CL substrate (c) sy ny base SiHy substrate (d) (3 µm × 3 µm).
Ny polymère bioinspired sy ny firafitry ny borosy polymer dia malefaka ary efa nodinihina be sy nampiasaina tamin'ny fampiharana biomedical isan-karazany74,75,76,77.Noho izany, zava-dehibe ny mampiasa ny fomba nanoindentation AFM, izay afaka mandrefy tsara sy azo antoka ny toetra mekanika.Saingy amin'ny fotoana iray ihany, ny toetra tsy manam-paharoa amin'ireo fitaovana faran'izay malefaka ireo, toy ny modulus elastika faran'izay ambany, ny votoatin'ny ranon-javatra avo ary ny elasticité ambony, dia matetika manasarotra ny fisafidianana ny fitaovana mety, ny endrika ary ny endriky ny probe indenting.habe.Zava-dehibe izany mba tsy hanindrona ny santionany malefaka ny indenter, izay mety hitarika amin'ny fahadisoana amin'ny famaritana ny teboka mifandray amin'ny faritra sy ny faritra mifandray.
Mba hanaovana izany, dia ilaina ny fahatakarana feno momba ny morphologie ny akora biomimetika faran'izay malefaka (lehfilcon A CL).Ny fampahalalana momba ny habe sy ny firafitry ny borosy polymère sampana azo amin'ny alàlan'ny fomba fanaovana sary dia manome ny fototry ny famaritana mekanika amin'ny tany amin'ny fampiasana teknika nanoindentation AFM.Raha tokony ho ny micron-spherical colloidal probes, dia nisafidy ny PFQNM-LC-A-CAL silicon nitride probe (Bruker) miaraka amin'ny tendrony savaivony 140 nm, natao manokana ho an'ny sarintany quantitative ny toetra mekanika biolojika santionany 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 Ny anton'ny fampiasana probes somary maranitra raha oharina amin'ny probes colloidal mahazatra dia azo hazavaina amin'ny endri-javatra ara-drafitra amin'ny fitaovana.Ny fampitahana ny haben'ny tendron'ny probe (~ 140 nm) miaraka amin'ny borosy polymère sampana eo amin'ny toeran'ny CL lehfilcon A, aseho amin'ny sary 3a, dia azo tsoahina fa lehibe ny tendrony mba hifandraisana mivantana amin'ireo rafitra borosy ireo, izay mampihena ny mety hisian'ny tendrony manindrona azy ireo.Mba hanazavana an'io teboka io, ao amin'ny sary 4 dia sarin'ny STEM ny lehfilcon A CL sy ny tendron'ny indenting amin'ny probe AFM (voasintona amin'ny ambaratonga).
Schematic mampiseho sary STEM an'ny lehfilcon A CL sy probe indentation ACM (voasintona amin'ny ambaratonga).
Ankoatr'izay, ny haben'ny tendron'ny 140 nm dia kely dia kely mba hisorohana ny mety ho voka-dratsin'ny extrusion mipetaka voalaza teo aloha ho an'ny borosy polymère novokarin'ny CP-AFM nanoindentation method69,71.Heverintsika fa noho ny endrika cone-spherical manokana sy ny habe kely amin'ity tendron'ny AFM ity (sary 1), ny toetran'ny curve hery vokarin'ny lehfilcon A CL nanoindentation dia tsy miankina amin'ny hafainganam-pandehan'ny indentation na ny hafainganam-pandehan'ny entana / fandefasana. .Noho izany, dia tsy misy fiantraikany amin'ny poroelastic vokany.Mba hitsapana an'io petra-kevitra io, ny santionan'ny lehfilcon A CL dia napetraka amin'ny hery ambony indrindra amin'ny fampiasana probe PFQNM-LC-A-CAL, saingy amin'ny hafainganam-pandeha roa samihafa, ary ny curve tensile sy retract force dia nampiasaina mba hamolavola ny hery (nN) amin'ny fisarahana (µm) dia aseho amin'ny sary 5a.Mazava fa mifanipaka tanteraka ny fiolahana hery mandritra ny fampidinana sy ny fampidinana, ary tsy misy porofo mazava fa mitombo ny halalin'ny indentation aotra miaraka amin'ny hafainganam-pandehan'ny indentation ao amin'ny tarehimarika, izay milaza fa ny singa borosy tsirairay dia tsy misy fiantraikany poroelastic.Mifanohitra amin'izany kosa, ny fiantraikan'ny fihazonana ranon-javatra (vokatry ny extrusion viscous sy ny poroelasticité) dia miharihary amin'ny 45 µm diameter AFM probe amin'ny hafainganam-pandehan'ny indentation ary asongadina amin'ny hysteresis eo anelanelan'ny làlam-pandehanana sy ny fisintonana, araka ny aseho amin'ny sary 5b.Ireo vokatra ireo dia manohana ny petra-kevitra ary manoro hevitra fa ny probes 140 nm savaivony dia safidy tsara amin'ny famaritana ireo faritra malefaka.
lehfilcon A CL indentation force curves mampiasa ACM;(a) mampiasa probe misy savaivony 140 nm amin'ny tahan'ny entana roa, mampiseho ny tsy fisian'ny effet poroelastika mandritra ny fikorianan'ny tany;b) mampiasa probes misy savaivony 45 µm sy 140 nm.s dia mampiseho ny vokatry ny extrusion viscous sy ny poroelasticité ho an'ny probe lehibe raha oharina amin'ny probe kely kokoa.
Mba hamaritana ny faritra ultrasoft, ny fomba nanoindentation AFM dia tsy maintsy manana ny fikarohana tsara indrindra hianarana ny fananan'ny fitaovana ianarana.Ho fanampin'ny endrika sy ny haben'ny tendrony, ny fahatsapan'ny rafitra mpitsikilo AFM, ny fahatsapan-tena amin'ny fihodinan'ny tendrony amin'ny tontolon'ny fitsapana, ary ny hamafin'ny cantilever dia manana anjara toerana lehibe amin'ny famaritana ny maha-marina sy azo itokisana ny nanoindentation.fandrefesana.Ho an'ny rafitra AFM antsika, ny fetran'ny Position Sensitive Detector (PSD) dia manodidina ny 0.5 mV ary mifototra amin'ny tahan'ny lohataona efa nohamarinina sy ny fahatsapan'ny fivilian'ny fluid kajy an'ny probe PFQNM-LC-A-CAL, izay mifanaraka amin'ny fahatsapan-tena teorika.dia latsaky ny 0,1 pN.Noho izany, ity fomba ity dia mamela ny fandrefesana ny hery indentation kely indrindra ≤ 0,1 pN tsy misy singa tabataba periferika.Na izany aza, saika tsy ho vita ny rafitra AFM mba hampihenana ny tabataba periferika amin'io ambaratonga io noho ny antony toy ny fihovitrovitra mekanika sy ny fihetsehan'ny fluid.Ireo anton-javatra ireo dia mametra ny fahatsapana ankapobeny amin'ny fomba nanoindentation AFM ary miteraka tabataba manodidina ny ≤ 10 pN.Ho an'ny toetran'ny ety ivelany, ny santionan'ny substrate lehfilcon A CL sy SiHy dia nopetahana teo ambanin'ny fepetra hydrated tanteraka tamin'ny fampiasana probe 140 nm ho an'ny toetran'ny SEM, ary ny curve hery vokatr'izany dia napetraka eo anelanelan'ny hery (pN) sy ny tsindry.Ny tsipika fisarahana (µm) dia aseho amin'ny sary 6a.Raha ampitahaina amin'ny substrate base SiHy, ny lehfilcon A CL force curve dia mampiseho mazava tsara ny dingana tetezamita manomboka amin'ny teboka mifandray amin'ny borosy polymère miforona ary mifarana amin'ny fiovan'ny slope manamarika ny fifandraisana amin'ny tendrony miaraka amin'ny fitaovana fototra.Ity ampahany tetezamita amin'ny curve hery ity dia manasongadina ny fitondran-tena tena elastika amin'ny borosy polymère sampana eny ambonin'ny tany, araka ny asehon'ny curve fanerena manaraka akaiky ny fihenjanana sy ny fifanoheran'ny toetra mekanika eo amin'ny rafitry ny borosy sy ny fitaovana SiHy be dia be.Rehefa mampitaha ny lefilcon.Ny fisarahana ny halavan'ny salan'isa amin'ny borosy polymère sampana amin'ny sarin'ny STEM an'ny PCS (sary 3a) sy ny curve hery amin'ny abscissa amin'ny sary 3a.Ny 6a dia mampiseho fa ny fomba dia afaka mamantatra ny tendrony sy ny polymère sampana mahatratra ny tampon'ny tany.Fifandraisana eo amin'ny rafitra borosy.Fanampin'izany, ny fifandimbiasan'ny làlam-pahefana dia midika fa tsy misy fiantraikany amin'ny fihazonana rano.Amin'ity tranga ity, dia tsy misy adhesion mihitsy eo amin'ny fanjaitra sy ny endriky ny santionany.Mifanindry ny fizarana ambony indrindra amin'ny fiolahana hery ho an'ireo santionany roa, izay maneho ny fitovian'ny toetra mekanika amin'ny fitaovana substrate.
(a) AFM nanoindentation force curves ho an'ny lehfilcon A CL substrates sy SiHy substrates, (b) force curves mampiseho ny tombantomban'ny teboka mifandray amin'ny fampiasana ny fomba fiantsonan'ny feo.
Mba handinihana ny antsipiriany tsara kokoa amin'ny curve force, dia averina averina indray ny curve fihenjanan'ny lehfilcon A CL ao amin'ny sary 6b miaraka amin'ny hery ambony indrindra amin'ny 50 pN eo amin'ny y-axis.Ity grafika ity dia manome fampahalalana manan-danja momba ny tabataba tany am-boalohany.Ny tabataba dia eo amin'ny ± 10 pN, izay ampiasaina hamaritana tsara ny teboka mifandray sy kajy ny halalin'ny indentation.Araka ny voalaza ao amin'ny literatiora, ny famantarana ireo teboka mifandray dia tena ilaina mba hanombanana tsara ny fananana ara-materialy toy ny modulus85.Ny fomba fiasa mifandraika amin'ny fanodinana mandeha ho azy ny angon-drakitra miolikolika dia nampiseho fihatsarambelatsihy eo amin'ny fampifanarahana ny angona sy ny fandrefesana fatra ho an'ny fitaovana malefaka86.Amin'ity asa ity, ny safidintsika toerana hifandraisana dia tsotra sy tsy misy dikany, saingy misy fetrany.Ny fomba fiasantsika mpandala ny nentin-drazana amin'ny famaritana ny teboka mifandray dia mety hiteraka soatoavina modulus somary tafahoatra loatra ho an'ny halalin'ny indentation kely kokoa (<100 nm).Mety ho fanohizana an'ity asa ity amin'ny ho avy ny fampiasana ny fitadiavana touchpoint mifototra amin'ny algorithm sy ny fanodinana data mandeha ho azy mba hanatsarana bebe kokoa ny fombantsika.Noho izany, ho an'ny tabataba intrinsic amin'ny filaharan'ny ± 10 pN, dia mamaritra ny teboka mifandray amin'ny teboka voalohany amin'ny x-axis amin'ny Figure 6b miaraka amin'ny sanda ≥10 pN.Avy eo, mifanaraka amin'ny tokonam-baravaran'ny tabataba 10 pN, ny tsipika mitsangana eo amin'ny haavon'ny ~ 0.27 µm dia manamarika ny teboka mifandray amin'ny tany, ary avy eo dia mitohy ny curve mandra-pahatongan'ny substrate amin'ny halalin'ny indentation ~ 270 nm.Mahaliana fa mifototra amin'ny haben'ny sampana polymère borosy (300-400 nm) refesina amin'ny alalan'ny imaging fomba, ny indentation halalin'ny CL lehfilcon Ny santionany nodinihina tamin'ny fampiasana ny ambadiky ny feo tokonam-baravarana dia eo amin'ny 270 nm, izay tena akaiky. ny haben'ny fandrefesana amin'ny STEM.Ireo vokatra ireo dia manamafy bebe kokoa ny mifanaraka sy ny fampiharana ny endrika sy ny haben'ny tendron'ny probe AFM ho an'ny fidiran'ity rafitra borosy polymer sampana tena malefaka sy elastika ity.Ity angona ity koa dia manome porofo mafonja hanohanana ny fomba fampiasàna ny tabataba any ambadika ho toy ny tokonam-baravarana amin'ny fanondroana ireo teboka mifandray.Noho izany, ny vokatra azo avy amin'ny modeling matematika sy ny fametahana curve hery dia tokony ho marina tsara.
Ny fandrefesana fatra amin'ny fomba nanoindentation AFM dia miankina tanteraka amin'ny maodely matematika ampiasaina amin'ny fifantenana angon-drakitra sy ny famakafakana manaraka.Noho izany dia zava-dehibe ny mandinika ny lafin-javatra rehetra mifandraika amin'ny fisafidianana ny indenter, ny fananana ara-materialy ary ny mekanika amin'ny fifandraisany alohan'ny hisafidianana modely iray manokana.Amin'ity tranga ity, ny jeometria tendrony dia nofaritana tsara tamin'ny fampiasana mikrôgrafia SEM (sary 1), ary mifototra amin'ny valiny, ny 140 nm diameter AFM nanoindenting probe miaraka amin'ny cone mafy sy ny géometrika tendrony boribory dia safidy tsara amin'ny famaritana ny santionany lehfilcon A CL79. .Ny lafin-javatra manan-danja iray hafa tokony hodinihina tsara dia ny elasticité ny akora polymère andrana.Na dia ny angon-drakitra voalohany momba ny nanoindentation (sary 5a sy 6a) aza dia mamaritra mazava tsara ny endriky ny fifandimbiasan'ny fihenjanana sy ny compression curves, izany hoe, ny famerenana elastika tanteraka ny fitaovana, dia tena zava-dehibe ny hanamafisana ny toetran'ny elastika madiodio amin'ny fifandraisana. .Ho an'ity tanjona ity, dia nisy indentation roa nifanesy natao teo amin'ny toerana iray teo ambonin'ny santionan'ny lehfilcon A CL amin'ny tahan'ny indentation 1 µm / s eo ambanin'ny fepetra hydration feno.Ny angon-drakitra momba ny curve force dia aseho amin'ny sary.7 ary, araka ny efa nampoizina, dia saika mitovy ny fanitarana sy ny compression curve amin'ny printy roa, manasongadina ny elasticité ambony amin'ny rafitry ny borosy polymère sampana.
Ny curve force indentation roa amin'ny toerana mitovy amin'ny lehfilcon A CL dia manondro ny elasticité tsara indrindra amin'ny velaran'ny family.
Miorina amin'ny fampahalalana azo avy amin'ny sary SEM sy STEM amin'ny tendron'ny probe sy ny lehfilcon A CL surface, ny modely cone-sphere dia fanehoana ara-matematika mety amin'ny fifandraisana misy eo amin'ny tendron'ny probe AFM sy ny fitaovana polymère malefaka nosedraina.Ho fanampin'izany, ho an'ity modely cone-sphere ity, ny fiheverana fototra momba ny toetran'ny elastika amin'ny akora vita printy dia mihatra amin'ity fitaovana biomimetika vaovao ity ary ampiasaina hamaritana ny modulus elastika.
Taorian'ny fanombanana feno ny fomba nanoindentation AFM sy ny singa ao aminy, ao anatin'izany ny toetran'ny probe indentation (endrika, habe ary henjana amin'ny lohataona), fahatsapan-tena (tabataban'ny lamosina sy tombantomban'ny teboka mifandray), ary ny modely mifanaraka amin'ny data (fandrefesana modulus quantitative), ny fomba dia ampiasaina.mamaritra ny santionany faran'izay malefaka azo amidy mba hanamarinana ny vokatra be.Ny hydrogel polyacrylamide (PAAM) ara-barotra miaraka amin'ny modulus elastika 1 kPa dia nosedraina tamin'ny toe-javatra hydrated tamin'ny fampiasana probe 140 nm.Ny antsipirihan'ny fitsapana sy ny kajikajy maody dia omena ao amin'ny fampahalalana fanampiny.Ny valiny dia naneho fa ny salan'isa modulus refesina dia 0.92 kPa, ary ny %RSD sy ny isan-jato (%) deviation avy amin'ny modulus fantatra dia latsaky ny 10%.Ireo vokatra ireo dia manamafy ny fahamendrehana sy ny famerenana ny fomba nanoindentation AFM ampiasaina amin'ity asa ity mba handrefesana ny moduli amin'ny fitaovana ultrasoft.Ny santionan'ny lehfilcon A CL santionany sy ny substrate fototra SiHy dia nohazavaina bebe kokoa tamin'ny fampiasana ny fomba nanoindentation AFM mitovy amin'ny fianarana ny modulus mifandray amin'ny ultrasoft surface ho toy ny fiasan'ny halalin'ny indentation.Ny curve fanasarahana hery indentation dia novokarina ho an'ny santionany telo isaky ny karazany (n = 3; indentation iray isaky ny santionany) amin'ny hery 300 pN, hafainganam-pandeha 1 µm / s, ary hydration feno.Ny curve fizarana hery indentation dia tombanana tamin'ny fampiasana modely cone-sphere.Mba hahazoana modulus miankina amin'ny halalin'ny indentation, ny ampahany 40 nm amin'ny sakan'ny curve hery dia napetraka isaky ny fisondrotry ny 20 nm manomboka amin'ny toeran'ny fifandraisana, ary ny soatoavin'ny modulus isaky ny dingana amin'ny curve hery.Spin Cy et al.Fomba iray mitovy amin'izany no nampiasaina mba hamaritana ny gradient modulus amin'ny borosy polymère poly(lauryl methacrylate) (P12MA) amin'ny fampiasana nanoindentation colloidal AFM probe, ary mifanaraka amin'ny angon-drakitra mampiasa ny modely fifandraisana Hertz.Ity fomba fiasa ity dia manome sombin-tsarimihetsika mifandraika amin'ny fifandraisana (kPa) mifanohitra amin'ny halalin'ny indentation (nm), araka ny aseho amin'ny sary 8, izay mampiseho ny gradient fifandraisana / halalin'ny fifandraisana.Ny modulus elastika kajy an'ny santionany CL lehfilcon A dia eo amin'ny 2-3 kPa ao anatin'ny 100 nm ambony amin'ny santionany, ankoatra izay manomboka mitombo ny halaliny.Amin'ny lafiny iray, rehefa manandrana ny substrate fototra SiHy tsy misy sarimihetsika toy ny borosy eny ambonin'ny tany, ny halalin'ny indentation ambony indrindra azo amin'ny hery 300 pN dia latsaky ny 50 nm, ary ny sandan'ny modulus azo avy amin'ny data dia eo amin'ny 400 kPa. , izay azo ampitahaina amin'ny sandan'ny modulus Young ho an'ny fitaovana marobe.
Modulus fifandraisana miharihary (kPa) vs. ny halalin'ny indentation (nm) ho an'ny substrate lehfilcon A CL sy SiHy amin'ny alàlan'ny fomba nanoindentation AFM miaraka amin'ny geometry cone-sphere mba handrefesana ny modulus.
Ny ambony indrindra amin'ny firafitry ny borosy polymère sampana biomimetika vaovao dia mampiseho modulus elasticité ambany dia ambany (2-3 kPa).Izany dia hifanaraka amin'ny faran'ny mihantona maimaim-poana amin'ny borosy polymère misy sampana araka ny aseho amin'ny sary STEM.Na dia misy porofo sasantsasany amin'ny gradient modulus amin'ny sisiny ivelany amin'ny CL, ny substrate modulus avo indrindra dia manan-kery kokoa.Na izany aza, ny 100 nm ambony ambonin'ny tany dia ao anatin'ny 20% amin'ny totalin'ny halavan'ny borosy polymère sampana, noho izany dia mitombina ny fiheverana fa ny soatoavina refesina amin'ny modulus amin'ity halalin'ny indentation ity dia tena marina ary tsy mafy orina. miankina amin'ny vokatry ny zavatra ambany.
Noho ny famolavolana biomimetika tsy manam-paharoa amin'ny lehfilcon A contact family, misy sampana polymère polimer sampana polymer rafitra grefy eo amin'ny ambonin'ny SiHy substrates, dia tena sarotra ny reliably mampiavaka ny toetra mekanika ny rafitra ambonin'ny mampiasa fomba fandrefesana nentim-paharazana.Eto izahay dia manolotra fomba fiasa nanoindentation AFM avo lenta mba hamaritana tsara ny fitaovana faran'izay malefaka toy ny lefilcon A miaraka amin'ny votoatin'ny rano avo sy elastika avo be.Ity fomba ity dia mifototra amin'ny fampiasana probe AFM izay ny haben'ny tendrony sy ny jeometrika dia nofantenana tsara mba hifanaraka amin'ny refy ara-drafitra amin'ireo endri-javatra faran'izay malefaka hosoratana.Ity fampifangaroana ny refy eo anelanelan'ny probe sy ny rafitra ity dia manome fahatsapana bebe kokoa, mamela antsika handrefesana ny modulus ambany sy ny toetra elastika voajanahary amin'ny singa borosy polymère sampana, na inona na inona fiantraikany poroelastika.Nasehon'ny vokatra fa ny borosy polymère PMPC sampana miavaka mampiavaka ny tampon'ny family dia manana modulus elastika faran'izay ambany (hatramin'ny 2 kPa) ary elastika avo be (eo ho eo amin'ny 100%) rehefa voasedra ao anaty tontolo misy rano.Ny valin'ny nanoindentation AFM koa dia namela anay hamaritra ny modulus / halalin'ny fifandraisana miharihary (30 kPa / 200 nm) amin'ny habakabaka biomimetika.Ity gradient ity dia mety noho ny fahasamihafan'ny modulus eo amin'ny borosy polymère sampana sy ny substrate SiHy, na ny firafitry / hakitroky ny borosy polymère, na ny fitambaran'izany.Na izany aza, ilaina ny fandalinana lalindalina kokoa mba hahatakarana tsara ny fifandraisana misy eo amin'ny rafitra sy ny fananana, indrindra ny fiantraikan'ny sampana borosy amin'ny fananana mekanika.Ny fandrefesana mitovy amin'izany dia afaka manampy amin'ny famaritana ny toetra mekanika amin'ny endrik'ireo akora malefaka sy fitaovana ara-pitsaboana hafa.
Ny angon-drakitra novokarina sy/na nodinihina nandritra ny fandalinana ankehitriny dia azo avy amin'ny mpanoratra tsirairay avy amin'ny fangatahana ara-drariny.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. ary Haugen, HJ Fihetseham-po biolojika amin'ny toetra ara-batana sy simika amin'ny tontolon'ny biomaterial.Chemical.fiaraha-monina.Ed.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM ary Liu, X. Fanatsarana ny biomaterial avy amin'ny olombelona ho an'ny engineering tissue.fandaharana.polymère.ny siansa.53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al.Famolavolana, fampiharana klinika, ary valin-kafatra amin'ny biomaterial amin'ny fitsaboana regenerative.National Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK sy Farr GM Fomba nohatsaraina hamaritana ny hamafin'ny sy ny elastika modulus mampiasa indentation fanandramana amin'ny enta-mavesatra sy ny fifindran'ny refy.J. Alma mater.tanky fitehirizana.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Ny niandohan'ny fitsapana hamafin'ny indentation.almà.ny siansa.teknolojia.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Fandrefesana ny hamafin'ny indentation amin'ny macro-, micro-, ary nanoscale: famerenana mitsikera.foko.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD ary Clapperich, SM Surface detection fahadisoana mitarika ho amin'ny modulus overestimation amin'ny nanoindentation fitaovana malefaka.J. Mecha.Fitondran-tena.Biomedical Science.almà.2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR ary Yahya M.Yu.Ny fanombanana ny fomba nanoindentation amin'ny famaritana ny toetra mekanika amin'ny nanocomposites heterogène amin'ny fampiasana fomba fanandramana sy fikajiana.ny siansa.Trano 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, ary Owart, TS.J. Mecha.Fitondran-tena.Biomedical Science.almà.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J ary Chaneler D. Fanamafisana ny famaritana ny viscoelasticity amin'ny fampiasana rafitra fandrefesana mifanaraka.Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. ary Pellillo, E. Nanoindentation of polymeric surfaces.J. Fizika.D. Mangataha fizika.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. ary Van Vliet KJ Famaritana ny toetra mekanika viscoelastic amin'ny polymère elastika be sy ny tavy biolojika amin'ny fampiasana fanodikodinana.Journal of Biomaterials.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Fanombanana ny modulus elastika sy ny adhesion amin'ny fitaovana malefaka amin'ny alàlan'ny fomba miitatra Borodich-Galanov (BG) sy ny indentation lalina.volony.almà.129, 198–213 (2019).
Shi, X. et al.Ny morphologie nanoscale sy ny toetra mekanika amin'ny tontolon'ny polymeric biomimetika amin'ny lense contact hydrogel silicone.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).