សូមអរគុណសម្រាប់ការទស្សនា Nature.com ។អ្នកកំពុងប្រើកំណែកម្មវិធីរុករកតាមអ៊ីនធឺណិតដែលមានការគាំទ្រ CSS មានកំណត់។សម្រាប់បទពិសោធន៍ដ៏ល្អបំផុត យើងសូមណែនាំឱ្យអ្នកប្រើកម្មវិធីរុករកតាមអ៊ីនធឺណិតដែលបានអាប់ដេត (ឬបិទមុខងារភាពឆបគ្នានៅក្នុង Internet Explorer)។លើសពីនេះទៀត ដើម្បីធានាបាននូវការគាំទ្រជាបន្តបន្ទាប់ យើងបង្ហាញគេហទំព័រដោយគ្មានរចនាប័ទ្ម និង JavaScript។
បង្ហាញរង្វង់នៃស្លាយបីក្នុងពេលតែមួយ។ប្រើប៊ូតុងមុន និងបន្ទាប់ ដើម្បីផ្លាស់ទីតាមស្លាយបីក្នុងពេលតែមួយ ឬប្រើប៊ូតុងគ្រាប់រំកិលនៅចុងបញ្ចប់ ដើម្បីផ្លាស់ទីតាមស្លាយបីក្នុងពេលតែមួយ។
ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍសម្ភារៈទន់ជ្រុលថ្មីសម្រាប់ឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ និងកម្មវិធីជីវវេជ្ជសាស្ត្រ ការកំណត់លក្ខណៈទូលំទូលាយនៃលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងមេកានិចរបស់ពួកគេគឺមានសារៈសំខាន់ និងជាបញ្ហាប្រឈម។បច្ចេកទេសមីក្រូទស្សន៍នៃកម្លាំងអាតូមិកដែលបានកែប្រែ (AFM) ត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីកំណត់លក្ខណៈនៃម៉ូឌុលផ្ទៃទាបបំផុតនៃ lehfilcon ថ្មី A biomimetic silicone hydrogel contact lens ស្រោបដោយស្រទាប់នៃរចនាសម្ព័ន្ធជក់ប៉ូលីមែរ។វិធីសាស្រ្តនេះអនុញ្ញាតឱ្យកំណត់យ៉ាងជាក់លាក់នៃចំណុចទំនាក់ទំនងដោយគ្មានផលប៉ះពាល់នៃការ extrusion viscous នៅពេលដែលខិតជិតប៉ូលីមែកសាខា។លើសពីនេះទៀតវាធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីកំណត់លក្ខណៈមេកានិចនៃធាតុជក់បុគ្គលដោយគ្មានឥទ្ធិពលនៃ poroelasticity ។នេះត្រូវបានសម្រេចដោយការជ្រើសរើសការស៊ើបអង្កេត AFM ជាមួយនឹងការរចនា (ទំហំព័ត៌មានជំនួយ ធរណីមាត្រ និងអត្រានិទាឃរដូវ) ដែលសមស្របជាពិសេសសម្រាប់ការវាស់ស្ទង់លក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈទន់ និងគំរូជីវសាស្រ្ត។វិធីសាស្រ្តនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពប្រែប្រួល និងភាពត្រឹមត្រូវសម្រាប់ការវាស់វែងត្រឹមត្រូវនៃ lehfilcon A ដែលមានម៉ូឌុលនៃការបត់បែនទាបបំផុតលើផ្ទៃ (រហូតដល់ 2 kPa) និងការបត់បែនខ្ពស់ខ្លាំងនៅក្នុងបរិយាកាសខាងក្នុង (ស្ទើរតែ 100%) ។ .លទ្ធផលនៃការសិក្សាលើផ្ទៃមិនត្រឹមតែបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទៃទន់ជ្រុលនៃកញ្ចក់ឡេនហ្វីលខុន A ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងបង្ហាញថាម៉ូឌុលនៃជក់ប៉ូលីម៊ែរដែលមានសាខាគឺអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនអ៊ីដ្រូសែន។បច្ចេកទេសកំណត់លក្ខណៈផ្ទៃនេះអាចត្រូវបានអនុវត្តចំពោះសម្ភារៈទន់ជ្រុល និងឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រផ្សេងទៀត។
លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិកនៃវត្ថុធាតុដែលបានរចនាឡើងសម្រាប់ទំនាក់ទំនងផ្ទាល់ជាមួយជាលិការស់ត្រូវបានកំណត់ដោយបរិស្ថានជីវសាស្រ្ត។ការផ្គូផ្គងដ៏ល្អឥតខ្ចោះនៃលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈទាំងនេះជួយឱ្យសម្រេចបាននូវលក្ខណៈព្យាបាលដែលចង់បាននៃសម្ភារៈដោយមិនបង្កឱ្យមានការឆ្លើយតបកោសិកាអវិជ្ជមាន1,2,3។សម្រាប់សមា្ភារៈដែលដូចគ្នាបេះបិទ ការកំណត់លក្ខណៈនៃលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិកគឺមានភាពងាយស្រួលដោយសារភាពអាចរកបាននៃនីតិវិធីស្តង់ដារ និងវិធីសាស្ត្រសាកល្បង (ឧទាហរណ៍ microindentation4,5,6)។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សម្រាប់វត្ថុធាតុទន់ជ្រុល ដូចជាជែល អ៊ីដ្រូជែល ជីវប៉ូលីមឺរ កោសិការស់។ប៉ុន្មានឆ្នាំមកនេះ វិធីសាស្ត្រចូលបន្ទាត់តាមបែបប្រពៃណីត្រូវបានកែប្រែ និងកែសម្រួលដើម្បីកំណត់លក្ខណៈនៃសម្ភារៈទន់ជាច្រើន ប៉ុន្តែវិធីសាស្ត្រជាច្រើននៅតែទទួលរងនូវការខ្វះខាតធ្ងន់ធ្ងរដែលកំណត់ការប្រើប្រាស់របស់ពួកគេ 8,9,10,11,12,13។កង្វះវិធីសាស្រ្តធ្វើតេស្តឯកទេសដែលអាចកំណត់លក្ខណៈមេកានិចបានត្រឹមត្រូវ និងអាចទុកចិត្តបាននៃសម្ភារៈទំនើប និងស្រទាប់ផ្ទៃខាងលើកំណត់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរនូវការប្រើប្រាស់របស់ពួកគេក្នុងកម្មវិធីផ្សេងៗ។
នៅក្នុងការងារពីមុនរបស់យើង យើងបានណែនាំឡេនទំនាក់ទំនង lehfilcon A (CL) ដែលជាវត្ថុធាតុចម្រុះទន់ៗ ជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទៃទន់បំផុតទាំងអស់ ដែលបានមកពីការរចនាបែបជីវសាស្ត្រដ៏មានសក្តានុពលដែលត្រូវបានបំផុសគំនិតដោយផ្ទៃនៃកែវភ្នែក។ជីវវត្ថុធាតុនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការផ្សាំស្រទាប់ប៉ូលីម៊ែរដែលភ្ជាប់គ្នាដោយមែកធាងនៃប៉ូលី (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) ទៅលើស៊ីលីកូនអ៊ីដ្រូហ្សែល (SiHy) 15 ដែលត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់ឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រដោយផ្អែកលើ។ដំណើរការនៃការផ្សាំនេះបង្កើតស្រទាប់មួយនៅលើផ្ទៃដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធជក់ប៉ូលីម៊ិចដែលមានសាខាទន់ និងយឺតខ្លាំង។ការងារពីមុនរបស់យើងបានបញ្ជាក់ថា រចនាសម្ព័ន្ធ biomimetic នៃ lehfilcon A CL ផ្តល់នូវលក្ខណៈសម្បត្តិនៃផ្ទៃខាងលើ ដូចជាការធ្វើឱ្យសើម និងការទប់ស្កាត់ភាពកខ្វក់ បង្កើនភាពរំអិល និងកាត់បន្ថយការស្អិតរបស់កោសិកា និងបាក់តេរី 15,16 ។លើសពីនេះ ការប្រើប្រាស់ និងការអភិវឌ្ឍន៍សម្ភារៈជីវៈចម្រុះនេះ ក៏ស្នើឱ្យមានការពង្រីកបន្ថែមដល់ឧបករណ៍ជីវវេជ្ជសាស្ត្រផ្សេងទៀតផងដែរ។ដូច្នេះ វាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការកំណត់លក្ខណៈលក្ខណៈផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុទន់ខ្លាំងនេះ និងស្វែងយល់ពីអន្តរកម្មមេកានិចរបស់វាជាមួយនឹងភ្នែក ដើម្បីបង្កើតមូលដ្ឋានចំណេះដឹងដ៏ទូលំទូលាយមួយ ដើម្បីគាំទ្រដល់ការអភិវឌ្ឍន៍ និងកម្មវិធីនាពេលអនាគត។កែវយឹត SiHy ដែលមានលក់ជាពាណិជ្ចកម្មភាគច្រើនត្រូវបានផ្សំឡើងដោយល្បាយដូចគ្នានៃសារធាតុប៉ូលីម៊ែរអ៊ីដ្រូហ្វីលីក និងអ៊ីដ្រូហ្វីលីក ដែលបង្កើតបានជារចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈឯកសណ្ឋាន ១៧.ការសិក្សាជាច្រើនត្រូវបានធ្វើឡើងដើម្បីស៊ើបអង្កេតលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិករបស់ពួកគេដោយប្រើវិធីសាស្ត្រសាកល្បងការបង្ហាប់បែបប្រពៃណី ភាពតានតឹង និង microindentation test method18,19,20,21។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការរចនា biomimetic ប្រលោមលោករបស់ lehfilcon A CL ធ្វើឱ្យវាក្លាយជាវត្ថុធាតុចម្រុះតែមួយគត់ ដែលលក្ខណៈមេកានិចនៃរចនាសម្ព័ន្ធជក់ប៉ូលីម៊ែរមានសាខាខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំងពីស្រទាប់ខាងក្រោមមូលដ្ឋាន SiHy ។ដូច្នេះ វាពិតជាលំបាកណាស់ក្នុងការកំណត់បរិមាណឲ្យបានត្រឹមត្រូវនូវលក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះដោយប្រើវិធីសាស្ត្រសាមញ្ញ និងការចូលបន្ទាត់។វិធីសាស្រ្តដ៏ជោគជ័យមួយប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រធ្វើតេស្ត nanoindentation ដែលបានអនុវត្តនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM) ដែលជាវិធីសាស្ត្រដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចនៃវត្ថុធាតុ viscoelastic ទន់ដូចជាកោសិកា និងជាលិកាជីវសាស្រ្ត ក៏ដូចជាប៉ូលីមែរទន់ 22,23,24,25 .,26,27,28,29,30។នៅក្នុង AFM nanoindentation មូលដ្ឋានគ្រឹះនៃការធ្វើតេស្ត nanoindentation ត្រូវបានរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឹងការជឿនលឿនចុងក្រោយបង្អស់នៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យា AFM ដើម្បីផ្តល់នូវការបង្កើនភាពរសើបនៃការវាស់វែង និងការធ្វើតេស្តនៃសម្ភារៈទំនើបៗជាច្រើនប្រភេទ 31,32,33,34,35,36។លើសពីនេះ បច្ចេកវិទ្យាផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិសំខាន់ៗផ្សេងទៀត តាមរយៈការប្រើប្រាស់ធរណីមាត្រផ្សេងៗគ្នា។ការចូលបន្ទាត់ និងការស៊ើបអង្កេត និងលទ្ធភាពនៃការធ្វើតេស្តនៅក្នុងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយរាវផ្សេងៗ។
AFM nanoindentation អាច​ត្រូវ​បាន​បែង​ចែក​តាម​លក្ខខណ្ឌ​ជា​សមាសភាគ​សំខាន់​បី​: (1​) ឧបករណ៍ (ឧបករណ៍​ចាប់​សញ្ញា​, ឧបករណ៍​ចាប់​សញ្ញា​, ការ​ស៊ើបអង្កេត​។ ល។ );(2) ប៉ារ៉ាម៉ែត្ររង្វាស់ (ដូចជាកម្លាំង ការផ្លាស់ទីលំនៅ ល្បឿន ទំហំជម្រាល។ល។);(3) ដំណើរការទិន្នន័យ (ការកែតម្រូវមូលដ្ឋាន ការប៉ាន់ប្រមាណចំណុចប៉ះ ការសមទិន្នន័យ ការធ្វើគំរូ។ល។)។បញ្ហាសំខាន់ជាមួយវិធីសាស្រ្តនេះគឺថាការសិក្សាជាច្រើននៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍ដោយប្រើ AFM nanoindentation រាយការណ៍ពីលទ្ធផលបរិមាណខុសគ្នាខ្លាំងសម្រាប់គំរូ/កោសិកា/សម្ភារៈដូចគ្នា37,38,39,40,41។ឧទាហរណ៍ Lekka et al ។ឥទ្ធិពលនៃធរណីមាត្រស៊ើបអង្កេត AFM លើម៉ូឌុលរបស់ Young ដែលបានវាស់វែងនៃគំរូនៃកោសិកាអ៊ីដ្រូហ្សែលដូចគ្នា និងកោសិកាតំណពូជត្រូវបានសិក្សា និងប្រៀបធៀប។ពួកគេរាយការណ៍ថាតម្លៃម៉ូឌុលគឺពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងលើការជ្រើសរើស cantilever និងរូបរាងចុង ជាមួយនឹងតម្លៃខ្ពស់បំផុតសម្រាប់ការស៊ើបអង្កេតរាងពីរ៉ាមីត និងតម្លៃទាបបំផុត 42 សម្រាប់ការស៊ើបអង្កេតស្វ៊ែរ។ដូចគ្នានេះដែរ Selhuber-Unkel et al ។វាត្រូវបានបង្ហាញពីរបៀបដែលល្បឿនចូលបន្ទាត់ ទំហំចូលបន្ទាត់ និងកម្រាស់នៃគំរូ polyacrylamide (PAAM) ប៉ះពាល់ដល់ម៉ូឌុលរបស់ Young ដែលវាស់វែងដោយ ACM43 nanoindentation ។កត្តាស្មុគ្រស្មាញមួយទៀតគឺការខ្វះខាតសម្ភារៈតេស្តម៉ូឌុលទាបបំផុតស្តង់ដារ និងនីតិវិធីសាកល្បងឥតគិតថ្លៃ។នេះធ្វើឱ្យមានការលំបាកខ្លាំងណាស់ក្នុងការទទួលបានលទ្ធផលត្រឹមត្រូវដោយមានទំនុកចិត្ត។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្ត្រមានប្រយោជន៍ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការវាស់វែងដែលទាក់ទង និងការវាយតម្លៃប្រៀបធៀបរវាងប្រភេទគំរូស្រដៀងគ្នា ឧទាហរណ៍ការប្រើ AFM nanoindentation ដើម្បីបែងចែកកោសិកាធម្មតាពីកោសិកាមហារីក 44, 45 ។
នៅពេលសាកល្បងវត្ថុធាតុទន់ជាមួយនឹងការដាក់បញ្ចូល AFM nanoindentation ច្បាប់ទូទៅនៃមេដៃគឺត្រូវប្រើការស៊ើបអង្កេតដែលមានកម្រិតនិទាឃរដូវទាប (k) ដែលផ្គូផ្គងយ៉ាងជិតស្និទ្ធជាមួយម៉ូឌុលគំរូ និងចុងអឌ្ឍគោល/មូល ដូច្នេះការស៊ើបអង្កេតទីមួយមិនទម្លុះផ្ទៃគំរូនៅលើ ទំនាក់ទំនងដំបូងជាមួយសម្ភារៈទន់។វាក៏សំខាន់ផងដែរដែលសញ្ញាផ្លាតដែលបង្កើតដោយការស៊ើបអង្កេតគឺខ្លាំងគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីត្រូវបានរកឃើញដោយប្រព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់ឡាស៊ែរ24,34,46,47។នៅក្នុងករណីនៃកោសិកា ជាលិកា និងជែលដែលមានលក្ខណៈតំណពូជទន់ជ្រុល បញ្ហាប្រឈមមួយទៀតគឺត្រូវយកឈ្នះលើកម្លាំងស្អិតរវាងការស៊ើបអង្កេត និងផ្ទៃគំរូ ដើម្បីធានាបាននូវការវាស់វែងដែលអាចផលិតឡើងវិញបាន និងអាចទុកចិត្តបាន48,49,50។រហូតមកដល់ពេលថ្មីៗនេះ ការងារភាគច្រើនលើ AFM nanoindentation បានផ្តោតលើការសិក្សាអំពីឥរិយាបថមេកានិកនៃកោសិកាជីវសាស្រ្ត ជាលិកា ជែល អ៊ីដ្រូជែល និងជីវម៉ូលេគុល ដោយប្រើការស៊ើបអង្កេតស្វ៊ែរធំដែលទាក់ទងគ្នាជាទូទៅថាជាការស៊ើបអង្កេត colloidal (CPs) ។, ៤៧, ៥១, ៥២, ៥៣, ៥៤, ៥៥ ដូចជាកាបូន (DLC) ។ទោះបីជា CP-AFM nanoindentation ជារឿយៗជាជម្រើសដំបូងសម្រាប់ការកំណត់លក្ខណៈគំរូទន់ក៏ដោយ ក៏វាមានបញ្ហា និងដែនកំណត់របស់វា។ការប្រើប្រាស់គន្លឹះរាងស្វ៊ែរដែលមានទំហំមីក្រូន បង្កើនតំបន់ទំនាក់ទំនងសរុបនៃព័ត៌មានជំនួយជាមួយនឹងគំរូ ហើយនាំឱ្យបាត់បង់គុណភាពបង្ហាញទំហំធំ។សម្រាប់សំណាកទន់ និងមិនដូចគ្នា ដែលលក្ខណៈមេកានិចនៃធាតុក្នុងតំបន់អាចខុសគ្នាខ្លាំងពីមធ្យមភាគលើផ្ទៃធំទូលាយ ការចូលបន្ទាត់ CP អាចលាក់ភាពមិនដូចគ្នាណាមួយនៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិនៅលើមាត្រដ្ឋាន 52 ក្នុងតំបន់។ការស៊ើបអង្កេត Colloidal ជាធម្មតាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការភ្ជាប់រង្វង់ colloidal ទំហំមីក្រូទៅនឹង cantilevers ដោយគ្មានគែមដោយប្រើ epoxy adhesive ។ដំណើរការផលិតខ្លួនវាមានបញ្ហាជាច្រើន ហើយអាចនាំឱ្យមានភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នានៅក្នុងដំណើរការក្រិតតាមខ្នាតស៊ើបអង្កេត។លើសពីនេះ ទំហំ និងម៉ាស់នៃភាគល្អិត colloidal ប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃការក្រិតខ្នាតសំខាន់នៃ cantilever ដូចជាប្រេកង់ resonant, spring stiffness និង deflection sensitivity56,57,58។ដូច្នេះ វិធីសាស្រ្តដែលប្រើជាទូទៅសម្រាប់ការស៊ើបអង្កេត AFM ធម្មតា ដូចជាការក្រិតសីតុណ្ហភាព ប្រហែលជាមិនផ្តល់នូវការក្រិតត្រឹមត្រូវសម្រាប់ CP ទេ ហើយវិធីសាស្ត្រផ្សេងទៀតអាចត្រូវបានទាមទារដើម្បីធ្វើការកែតម្រូវទាំងនេះ 57, 59, 60, 61 ។ សិក្សាលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសំណាកទន់ ដែលបង្កើតបញ្ហាមួយទៀតនៅពេលធ្វើការក្រិតតាមខ្នាតឥរិយាបថមិនលីនេអ៊ែរនៃ cantilever នៅគម្លាតធំដែលទាក់ទង62,63,64។វិធីសាស្រ្តចូលបន្ទាត់នៃការស៊ើបអង្កេត colloidal សម័យទំនើបជាធម្មតាគិតគូរពីធរណីមាត្រនៃ cantilever ដែលត្រូវបានប្រើដើម្បី calibrate ការស៊ើបអង្កេតនេះ ប៉ុន្តែមិនអើពើឥទ្ធិពលនៃភាគល្អិត colloidal ដែលបង្កើតភាពមិនច្បាស់លាស់បន្ថែមទៀតនៅក្នុងភាពត្រឹមត្រូវនៃ method38,61 ។ស្រដៀងគ្នានេះដែរ ម៉ូឌុលយឺតដែលគណនាដោយសមគំរូទំនាក់ទំនងគឺពឹងផ្អែកដោយផ្ទាល់ទៅលើធរណីមាត្រនៃការស៊ើបអង្កេតការចូលបន្ទាត់ ហើយភាពមិនស៊ីគ្នារវាងព័ត៌មានជំនួយ និងលក្ខណៈផ្ទៃគំរូអាចនាំឱ្យមានភាពមិនត្រឹមត្រូវ 27, 65, 66, 67, 68 ។ ការងារថ្មីៗមួយចំនួនដោយ Spencer et al ។កត្តាដែលគួរត្រូវយកមកពិចារណានៅពេលកំណត់លក្ខណៈរបស់ជក់ប៉ូលីមែរទន់ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ CP-AFM nanoindentation ត្រូវបានគូសបញ្ជាក់។ពួកគេបានរាយការណ៍ថាការរក្សាទុកសារធាតុរាវដែលមានជាតិ viscous នៅក្នុងជក់វត្ថុធាតុ polymer ជាមុខងារនៃល្បឿននាំឱ្យមានការបង្កើនការផ្ទុកក្បាល ហើយហេតុដូច្នេះហើយការវាស់វែងផ្សេងគ្នានៃលក្ខណៈសម្បត្តិអាស្រ័យលើល្បឿន30,69,70,71។
នៅក្នុងការសិក្សានេះ យើងបានកំណត់លក្ខណៈនៃម៉ូឌុលផ្ទៃនៃសម្ភារៈដែលបត់បែនខ្លាំងបំផុត lehfilcon A CL ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation ដែលបានកែប្រែ។ដោយសារលក្ខណៈសម្បត្តិ និងរចនាសម្ព័ន្ធថ្មីនៃសម្ភារៈនេះ ជួរភាពប្រែប្រួលនៃវិធីសាស្ត្រចូលបន្ទាត់បែបប្រពៃណីគឺច្បាស់ណាស់មិនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីកំណត់លក្ខណៈនៃម៉ូឌុលនៃសម្ភារៈទន់ខ្លាំងនេះ ដូច្នេះចាំបាច់ត្រូវប្រើវិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation ជាមួយនឹងភាពប្រែប្រួលខ្ពស់ និងកម្រិតទាប។កម្រិត។បន្ទាប់ពីពិនិត្យមើលការខ្វះខាត និងបញ្ហានៃបច្ចេកទេសការស៊ើបអង្កេត colloidal AFM probe nanoindentation ដែលមានស្រាប់ យើងបង្ហាញពីមូលហេតុដែលយើងជ្រើសរើសការស៊ើបអង្កេត AFM ដែលមានទំហំតូចជាង ដែលរចនាតាមបំណង ដើម្បីលុបបំបាត់ភាពប្រែប្រួល សំឡេងរំខានពីផ្ទៃខាងក្រោយ ចំណុចកំណត់នៃទំនាក់ទំនង វាស់ម៉ូឌុលល្បឿននៃវត្ថុធាតុខុសធម្មតា ដូចជាការរក្សាសារធាតុរាវ។ ភាពអាស្រ័យ។និងបរិមាណត្រឹមត្រូវ។លើសពីនេះ យើងអាចវាស់បានយ៉ាងត្រឹមត្រូវនូវរូបរាង និងវិមាត្រនៃព័ត៌មានជំនួយការចូលបន្ទាត់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យយើងប្រើគំរូរាងកោណ-ស្វ៊ែរ ដើម្បីកំណត់ម៉ូឌុលនៃការបត់បែនដោយមិនវាយតម្លៃតំបន់ទំនាក់ទំនងនៃព័ត៌មានជំនួយជាមួយសម្ភារៈ។ការសន្មត់ពីរយ៉ាងដែលត្រូវបានកំណត់បរិមាណនៅក្នុងការងារនេះគឺលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈយឺតពេញលេញ និងម៉ូឌុលស៊ីជម្រៅចូលបន្ទាត់-ឯករាជ្យ។ដោយប្រើវិធីសាស្រ្តនេះ យើងបានសាកល្បងស្តង់ដារទន់ជ្រុលជាដំបូងដោយប្រើម៉ូឌុលដែលគេស្គាល់ដើម្បីកំណត់បរិមាណ ហើយបន្ទាប់មកបានប្រើវិធីសាស្ត្រនេះដើម្បីកំណត់លក្ខណៈផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុកញ្ចក់ទំនាក់ទំនងពីរផ្សេងគ្នា។វិធីសាស្រ្តនៃការកំណត់លក្ខណៈផ្ទៃ AFM nanoindentation ជាមួយនឹងការកើនឡើងភាពប្រែប្រួល ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងអាចអនុវត្តបានចំពោះសម្ភារៈ ultrasoft ចម្រុះ biomimetic ដ៏ធំទូលាយ ជាមួយនឹងការប្រើប្រាស់សក្តានុពលនៅក្នុងឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ និងកម្មវិធីជីវវេជ្ជសាស្ត្រ។
Lehfilcon A contact lenses (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) និងស្រទាប់ខាងក្រោមអ៊ីដ្រូជែលស៊ីលីកូនរបស់ពួកគេត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់ការពិសោធន៍ nanoindentation ។ឧបករណ៍ភ្ជាប់កែវដែលបានរចនាយ៉ាងពិសេសត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការពិសោធន៍។ដើម្បីដំឡើងកញ្ចក់សម្រាប់ធ្វើតេស្ត វាត្រូវបានគេដាក់ដោយប្រុងប្រយ័ត្ននៅលើជើងទ្រដែលមានរាងដូចដំបូល ធ្វើឱ្យប្រាកដថាមិនមានពពុះខ្យល់ចូលខាងក្នុង ហើយបន្ទាប់មកជួសជុលជាមួយនឹងគែម។រន្ធនៅក្នុងឧបករណ៍ភ្ជាប់នៅផ្នែកខាងលើនៃប្រដាប់ដាក់កញ្ចក់ផ្តល់នូវការចូលទៅកាន់មជ្ឈមណ្ឌលអុបទិកនៃកញ្ចក់សម្រាប់ការពិសោធន៍ nanoindentation ខណៈកំពុងកាន់វត្ថុរាវនៅនឹងកន្លែង។នេះធ្វើឱ្យកែវភ្នែកមានជាតិសំណើមពេញលេញ។500 μlនៃដំណោះស្រាយវេចខ្ចប់កញ្ចក់កែវភ្នែកត្រូវបានគេប្រើជាដំណោះស្រាយសាកល្បង។ដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់លទ្ធផលបរិមាណ អ៊ីដ្រូហ្គេល polyacrylamide (PAAM) ដែលមិនដំណើរការដោយពាណិជ្ជកម្មដែលអាចរកបានក្នុងពាណិជ្ជកម្មត្រូវបានរៀបចំពីសមាសធាតុ polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide (100 mm Petrisoft Petri, Matrigen, Irvine, CA, USA) ដែលជាម៉ូឌុលយឺតដែលគេស្គាល់ថា 1 kPaប្រើ 4-5 ដំណក់ (ប្រហែល 125 μl) នៃ phosphate buffered saline (PBS ពី Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) និង 1 ដំណក់នៃ OPTI-FREE Puremoist contact lens solution (Alcon, Vaud, TX, USA)។) នៅចំណុចប្រទាក់ AFM hydrogel-probe ។
គំរូនៃស្រទាប់ខាងក្រោម Lehfilcon A CL និង SiHy ត្រូវបានគេមើលឃើញដោយប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធ FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) ដែលបំពាក់ដោយឧបករណ៍ចាប់ស្កែនបញ្ជូនអេឡិចត្រុងមីក្រូទស្សន៍ (STEM) ។ដើម្បី​រៀបចំ​សំណាក កែវ​ត្រូវ​បាន​លាង​សម្អាត​ដោយ​ទឹក​ជាមុន ហើយ​កាត់​ជា​ចំណិត​រាង​ជា​ចំណិត។ដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពផ្ទុយគ្នានៃឌីផេរ៉ង់ស្យែលរវាងសមាសធាតុ hydrophilic និង hydrophobic នៃសំណាក ដំណោះស្រាយស្ថេរភាព 0.10% នៃ RuO4 ត្រូវបានគេប្រើជាថ្នាំជ្រលក់ ដែលក្នុងនោះសំណាកត្រូវបានជ្រមុជរយៈពេល 30 នាទី។ស្នាមប្រឡាក់ lehfilcon A CL RuO4 មានសារៈសំខាន់មិនត្រឹមតែដើម្បីសម្រេចបាននូវកម្រិតពណ៌ឌីផេរ៉ង់ស្យែលដែលប្រសើរឡើងប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងជួយរក្សារចនាសម្ព័ន្ធនៃជក់វត្ថុធាតុ polymer សាខានៅក្នុងទម្រង់ដើមរបស់វា ដែលបន្ទាប់មកអាចមើលឃើញនៅលើរូបភាព STEM ។បន្ទាប់មក ពួកគេត្រូវបានលាងសម្អាត និងខ្សោះជាតិទឹកក្នុងស៊េរីនៃល្បាយអេតាណុល/ទឹក ជាមួយនឹងការកើនឡើងកំហាប់អេតាណុល។បន្ទាប់មកសំណាកត្រូវបានបោះចោលជាមួយនឹង EMBed 812/Araldite epoxy ដែលព្យាបាលពេញមួយយប់នៅសីតុណ្ហភាព 70°C។ប្លុកគំរូដែលទទួលបានដោយវត្ថុធាតុ polymerization ជ័រត្រូវបានកាត់ជាមួយនឹងអ៊ុលត្រាសោម ហើយផ្នែកស្តើងជាលទ្ធផលត្រូវបានគេមើលឃើញជាមួយនឹងឧបករណ៍ចាប់ STEM នៅក្នុងរបៀបបូមធូលីទាបនៅតង់ស្យុងបង្កើនល្បឿន 30 kV ។ប្រព័ន្ធ SEM ដូចគ្នាត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការកំណត់លក្ខណៈលម្អិតនៃការស៊ើបអង្កេត PFQNM-LC-A-CAL AFM (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA)។រូបភាព SEM នៃការស៊ើបអង្កេត AFM ត្រូវបានគេទទួលបាននៅក្នុងរបៀបបូមធូលីខ្ពស់ធម្មតាជាមួយនឹងវ៉ុលបង្កើនល្បឿន 30 kV ។ទទួលបានរូបភាពនៅមុំ និងការពង្រីកផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីកត់ត្រាព័ត៌មានលម្អិតនៃរូបរាង និងទំហំនៃព័ត៌មានជំនួយ AFM ។ទំហំព័ត៌មានជំនួយទាំងអស់នៃចំណាប់អារម្មណ៍នៅក្នុងរូបភាពត្រូវបានវាស់ជាឌីជីថល។
Dimension FastScan Bio Icon មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) ជាមួយនឹងរបៀប "PeakForce QNM in Fluid" ត្រូវបានប្រើដើម្បីមើលឃើញ និង nanoindentate lehfilcon A CL, ស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy និងគំរូ PAAm hydrogel ។សម្រាប់ការពិសោធន៍រូបភាព ការស៊ើបអង្កេត PEAKFORCE-HIRS-FA (Bruker) ដែលមានកាំចុងបន្ទាប់បន្សំនៃ 1 nm ត្រូវបានប្រើដើម្បីចាប់យករូបភាពដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់នៃគំរូក្នុងអត្រាស្កេន 0.50 Hz ។រូបភាពទាំងអស់ត្រូវបានថតនៅក្នុងដំណោះស្រាយ aqueous ។
ការពិសោធន៍ AFM nanoindentation ត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើការស៊ើបអង្កេត PFQNM-LC-A-CAL (Bruker) ។ការស៊ើបអង្កេត AFM មានចុងស៊ីលីកុននៅលើ cantilever nitride 345 nm ក្រាស់ 54 µm បណ្តោយ និង 4.5 µm ទទឹងជាមួយនឹងប្រេកង់ resonant 45 kHz ។វាត្រូវបានរចនាឡើងជាពិសេសដើម្បីកំណត់លក្ខណៈ និងអនុវត្តការវាស់វែងបរិមាណណាណូមេកានិកលើសំណាកជីវសាស្ត្រទន់។ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវបានក្រិតតាមលក្ខណៈបុគ្គលនៅរោងចក្រជាមួយនឹងការកំណត់និទាឃរដូវដែលបានក្រិតជាមុន។ថេរនិទាឃរដូវនៃការស៊ើបអង្កេតដែលប្រើក្នុងការសិក្សានេះគឺស្ថិតនៅក្នុងចន្លោះ 0.05-0.1 N/m ។ដើម្បីកំណត់រូបរាង និងទំហំនៃព័ត៌មានជំនួយឱ្យបានត្រឹមត្រូវ ការស៊ើបអង្កេតត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈលម្អិតដោយប្រើ SEM ។នៅលើរូបភព។រូបភាពទី 1a បង្ហាញពីគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់ មីក្រូក្រាហ្វអេឡិចត្រុងស្កែនពង្រីកទាបនៃការស៊ើបអង្កេត PFQNM-LC-A-CAL ដោយផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពរួមនៃការរចនាការស៊ើបអង្កេត។នៅលើរូបភព។1b បង្ហាញ​ទិដ្ឋភាព​ពង្រីក​នៃ​ផ្នែកខាងលើ​នៃ​ចុង​ស៊ើបអង្កេត ដោយ​ផ្តល់​ព័ត៌មាន​អំពី​រូបរាង និង​ទំហំ​នៃ​ព័ត៌មានជំនួយ។នៅចុងបំផុត ម្ជុលគឺជាអឌ្ឍគោលដែលមានអង្កត់ផ្ចិតប្រហែល 140 nm (រូបភាព 1c) ។ខាងក្រោម​នេះ ចុង​ប្រែ​ជា​រាង​សាជី​ដែល​ឈានដល់​ប្រវែង​វាស់​ប្រមាណ 500 nm ។នៅខាងក្រៅតំបន់ស្តើង ចុងគឺមានរាងស៊ីឡាំង ហើយបញ្ចប់នៅប្រវែងចុងសរុប 1.18 µm ។នេះគឺជាផ្នែកមុខងារសំខាន់នៃព័ត៌មានជំនួយការស៊ើបអង្កេត។លើសពីនេះ ការស៊ើបអង្កេតប៉ូលីស្ទីរ៉ែនស្វ៊ែរ (PS) ដ៏ធំ (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតចុង 45 µm និងថេរនិទាឃរដូវ 2 N/m ក៏ត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ការធ្វើតេស្តជាការស៊ើបអង្កេត colloidal ផងដែរ។ជាមួយនឹងការស៊ើបអង្កេត PFQNM-LC-A-CAL 140 nm សម្រាប់ការប្រៀបធៀប។
វាត្រូវបានគេរាយការណ៍ថាអង្គធាតុរាវអាចជាប់នៅចន្លោះការស៊ើបអង្កេត AFM និងរចនាសម្ព័ន្ធជក់វត្ថុធាតុ polymer ក្នុងអំឡុងពេល nanoindentation ដែលនឹងបញ្ចេញកម្លាំងឡើងលើលើការស៊ើបអង្កេត AFM មុនពេលវាប៉ះផ្ទៃ 69 ។ឥទ្ធិពលនៃសារធាតុ viscous extrusion នេះដោយសារតែការរក្សាសារធាតុរាវអាចផ្លាស់ប្តូរចំណុចជាក់ស្តែងនៃទំនាក់ទំនង ដោយហេតុនេះប៉ះពាល់ដល់ការវាស់ស្ទង់លើផ្ទៃ។ដើម្បីសិក្សាពីឥទ្ធិពលនៃធរណីមាត្រនៃការស៊ើបអង្កេត និងល្បឿនចូលបន្ទាត់លើការរក្សាសារធាតុរាវ ខ្សែកោងកម្លាំងចូលបន្ទាត់ត្រូវបានគ្រោងសម្រាប់គំរូ lehfilcon A CL ដោយប្រើការស៊ើបអង្កេតអង្កត់ផ្ចិត 140 nm ក្នុងអត្រាផ្លាស់ទីលំនៅថេរនៃ 1 µm/s និង 2 µm/s ។អង្កត់ផ្ចិតស៊ើបអង្កេត 45 µm ការកំណត់កម្លាំងថេរ 6 nN សម្រេចបាននៅ 1 µm/s ។ការពិសោធន៍ជាមួយនឹងការស៊ើបអង្កេត 140 nm នៅក្នុងអង្កត់ផ្ចិតត្រូវបានអនុវត្តក្នុងល្បឿនចូលបន្ទាត់នៃ 1 μm / s និងកម្លាំងកំណត់ 300 pN ដែលត្រូវបានជ្រើសរើសដើម្បីបង្កើតសម្ពាធទំនាក់ទំនងនៅក្នុងជួរសរីរវិទ្យា (1-8 kPa) នៃត្របកភ្នែកខាងលើ។សម្ពាធ 72. សំណាកដែលផលិតរួចជាស្រេចនៃ PAA hydrogel ដែលមានសម្ពាធ 1 kPa ត្រូវបានធ្វើតេស្តសម្រាប់កម្លាំងចូលបន្ទាត់នៃ 50 pN ក្នុងល្បឿន 1 μm/s ដោយប្រើប្រដាប់ស្ទង់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 140 nm ។
ដោយសារប្រវែងនៃផ្នែករាងសាជីនៃចុងនៃការស៊ើបអង្កេត PFQNM-LC-A-CAL គឺប្រហែល 500 nm សម្រាប់ជម្រៅចូលបន្ទាត់ណាមួយ < 500 nm វាអាចត្រូវបានសន្មត់ដោយសុវត្ថិភាពថាធរណីមាត្រនៃការស៊ើបអង្កេតកំឡុងពេលចូលបន្ទាត់នឹងនៅតែជាការពិតចំពោះវា។ រាងកោណ។លើសពីនេះ វាត្រូវបានគេសន្មត់ថាផ្ទៃនៃសម្ភារៈដែលកំពុងធ្វើតេស្តនឹងបង្ហាញពីការឆ្លើយតបយឺតដែលអាចបញ្ច្រាស់បាន ដែលនឹងត្រូវបានបញ្ជាក់ផងដែរនៅក្នុងផ្នែកខាងក្រោម។ដូច្នេះហើយ អាស្រ័យលើរូបរាង និងទំហំនៃព័ត៌មានជំនួយ យើងបានជ្រើសរើសម៉ូដែលសមរាងកោណដែលបង្កើតឡើងដោយ Briscoe, Sebastian និង Adams ដែលមាននៅក្នុងកម្មវិធីរបស់អ្នកលក់ ដើម្បីដំណើរការការពិសោធន៍ AFM nanoindentation (NanoScope) របស់យើង។កម្មវិធីវិភាគទិន្នន័យបំបែក, Bruker) 73. គំរូពិពណ៌នាអំពីទំនាក់ទំនងនៃការផ្លាស់ទីលំនៅដោយកម្លាំង F(δ) សម្រាប់កោណដែលមានពិការភាព apex ស្វ៊ែរ។នៅលើរូបភព។រូបភាពទី 2 បង្ហាញពីធរណីមាត្រទំនាក់ទំនងកំឡុងពេលអន្តរកម្មនៃកោណរឹងជាមួយនឹងចុងស្វ៊ែរ ដែល R ជាកាំនៃចុងស្វ៊ែរ a ជាកាំទំនាក់ទំនង ខគឺជាកាំទំនាក់ទំនងនៅចុងបញ្ចប់នៃចុងស្វ៊ែរ δ គឺជាកាំ កាំទំនាក់ទំនង។ជម្រៅចូលបន្ទាត់ θ គឺជាមុំពាក់កណ្តាលនៃកោណ។រូបភាព SEM នៃការស៊ើបអង្កេតនេះបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់ថាចុងស្វ៊ែរដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 140 nm បញ្ចូល tangentially ទៅជាកោណ ដូច្នេះនៅទីនេះ b ត្រូវបានកំណត់ត្រឹមតែតាមរយៈ R ពោលគឺ b = R cos θ។កម្មវិធីដែលផ្គត់ផ្គង់ដោយអ្នកលក់ផ្តល់នូវទំនាក់ទំនងរាងកោណដើម្បីគណនាតម្លៃម៉ូឌុល (E) របស់ Young ពីទិន្នន័យបំបែកដោយបង្ខំដោយសន្មត់ថា a > b ។ទំនាក់ទំនង៖
ដែល F គឺជាកម្លាំងចូលបន្ទាត់ E គឺជាម៉ូឌុលរបស់ Young ν គឺជាសមាមាត្ររបស់ Poisson ។កាំទំនាក់ទំនង A អាចត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណដោយប្រើ៖
គ្រោងការណ៍នៃធរណីមាត្រទំនាក់ទំនងនៃកោណរឹងជាមួយនឹងចុងស្វ៊ែរចុចចូលទៅក្នុងសម្ភារៈនៃកញ្ចក់ទំនាក់ទំនង Lefilcon ជាមួយនឹងស្រទាប់ផ្ទៃនៃជក់វត្ថុធាតុ polymer សាខា។
ប្រសិនបើ a ≤ b ទំនាក់ទំនងកាត់បន្ថយទៅនឹងសមីការសម្រាប់ការចូលបន្ទាត់រាងស្វ៊ែរធម្មតា។
យើងជឿថាអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតការចូលបន្ទាត់ជាមួយរចនាសម្ព័ន្ធសាខានៃជក់វត្ថុធាតុ polymer PMPC នឹងធ្វើឱ្យកាំទំនាក់ទំនង a ធំជាងកាំទំនាក់ទំនងស្វ៊ែរ ខ។ដូច្នេះ សម្រាប់ការវាស់វែងបរិមាណទាំងអស់នៃម៉ូឌុលយឺតដែលបានអនុវត្តនៅក្នុងការសិក្សានេះ យើងបានប្រើការពឹងផ្អែកដែលទទួលបានសម្រាប់ករណី a > b ។
សមា្ភារៈ biomimetic ultrasoft ដែលត្រូវបានសិក្សានៅក្នុងការសិក្សានេះត្រូវបានគូរយ៉ាងទូលំទូលាយដោយប្រើមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងបញ្ជូនស្កែន (STEM) នៃផ្នែកឆ្លងកាត់គំរូ និងមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM) នៃផ្ទៃ។ការកំណត់លក្ខណៈផ្ទៃលម្អិតនេះត្រូវបានអនុវត្តជាផ្នែកបន្ថែមនៃការងារដែលបានបោះពុម្ពផ្សាយពីមុនរបស់យើង ដែលក្នុងនោះយើងបានកំណត់ថារចនាសម្ព័ន្ធជក់ប៉ូលីមិចដែលមានសាខាយ៉ាងស្វាហាប់នៃផ្ទៃ lehfilcon A CL ដែលបានកែប្រែ PMPC បានបង្ហាញពីលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចស្រដៀងគ្នាទៅនឹងជាលិកាភ្នែកដើម 14 ។សម្រាប់ហេតុផលនេះ យើងសំដៅទៅលើផ្ទៃ Contact Lens ជាវត្ថុធាតុគីមីជីវៈ ១៤.នៅលើរូបភព។3a,b បង្ហាញផ្នែកឆ្លងកាត់នៃរចនាសម្ព័ន្ធជក់វត្ថុធាតុ polymer PMPC ដែលមានសាខានៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោម lehfilcon A CL និងស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy ដែលមិនបានព្យាបាល រៀងគ្នា។ផ្ទៃនៃសំណាកទាំងពីរត្រូវបានវិភាគបន្ថែមទៀតដោយប្រើរូបភាព AFM ដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់ ដែលបានបញ្ជាក់បន្ថែមអំពីលទ្ធផលនៃការវិភាគ STEM (រូបភាព 3c, ឃ)។ថតជាមួយគ្នា រូបភាពទាំងនេះផ្តល់នូវប្រវែងប្រហាក់ប្រហែលនៃរចនាសម្ព័ន្ធជក់វត្ថុធាតុ polymer សាខា PMPC នៅ 300-400 nm ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការបកស្រាយការវាស់វែង AFM nanoindentation ។ការសង្កេតសំខាន់មួយទៀតដែលបានមកពីរូបភាពគឺថារចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃទាំងមូលនៃសម្ភារៈជីវចម្រុះ CL គឺមានលក្ខណៈសរីរវិទ្យាខុសពីសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy ។ភាពខុសប្លែកគ្នានេះនៅក្នុងរូបវិទ្យាលើផ្ទៃរបស់វាអាចបង្ហាញឱ្យឃើញក្នុងអំឡុងពេលអន្តរកម្មមេកានិចរបស់ពួកគេជាមួយនឹងការស៊ើបអង្កេត AFM ដែលចូលបន្ទាត់ ហើយជាបន្តបន្ទាប់នៅក្នុងតម្លៃម៉ូឌុលដែលបានវាស់។
រូបភាព STEM កាត់ផ្នែកនៃ (a) lehfilcon A CL និង (b) ស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy ។របារមាត្រដ្ឋាន, 500 nm ។រូបភាព AFM នៃផ្ទៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោម lehfilcon A CL (c) និងស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy (d) (3 µm × 3 µm) ។
សារធាតុប៉ូលីម៊ែរដែលបំផុសគំនិតដោយជីវសាស្រ្ត និងរចនាសម្ព័ន្ធជក់វត្ថុធាតុ polymer មានភាពទន់ជ្រាយ ហើយត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយ និងប្រើប្រាស់ក្នុងកម្មវិធីជីវវេជ្ជសាស្ត្រផ្សេងៗ74,75,76,77។ដូច្នេះវាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation ដែលអាចវាស់វែងបានត្រឹមត្រូវ និងអាចទុកចិត្តបាននូវលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចរបស់ពួកគេ។ប៉ុន្តែនៅពេលជាមួយគ្នានោះ លក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសនៃវត្ថុធាតុទន់ខ្លាំងទាំងនេះ ដូចជាម៉ូឌុលយឺតខ្លាំង មាតិការាវខ្ពស់ និងភាពបត់បែនខ្ពស់ ជារឿយៗធ្វើឱ្យពិបាកក្នុងការជ្រើសរើសសម្ភារៈត្រឹមត្រូវ រូបរាង និងរូបរាងនៃការស៊ើបអង្កេតចូលបន្ទាត់។ទំហំ។នេះមានសារៈសំខាន់ណាស់ ដើម្បីឱ្យឧបករណ៍ចូលមិនជ្រាបចូលផ្ទៃទន់នៃគំរូ ដែលនឹងនាំឱ្យមានកំហុសក្នុងការកំណត់ចំណុចនៃទំនាក់ទំនងជាមួយផ្ទៃ និងផ្ទៃនៃទំនាក់ទំនង។
ចំពោះបញ្ហានេះ ការយល់ដឹងដ៏ទូលំទូលាយអំពីសរីរវិទ្យានៃវត្ថុធាតុគីមីជីវៈទន់ជ្រុល (lehfilcon A CL) គឺចាំបាច់ណាស់។ព័ត៌មានអំពីទំហំ និងរចនាសម្ព័ន្ធនៃជក់វត្ថុធាតុ polymer ដែលទទួលបានដោយប្រើវិធីសាស្ត្ររូបភាពផ្តល់នូវមូលដ្ឋានសម្រាប់ការកំណត់លក្ខណៈមេកានិចនៃផ្ទៃដោយប្រើបច្ចេកទេស AFM nanoindentation ។ជំនួសឱ្យការស៊ើបអង្កេត colloidal រាងស្វ៊ែរដែលមានទំហំមីក្រូន យើងបានជ្រើសរើស PFQNM-LC-A-CAL silicon nitride probe (Bruker) ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតចុង 140 nm ដែលត្រូវបានរចនាឡើងជាពិសេសសម្រាប់ការធ្វើផែនទីបរិមាណនៃលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចនៃគំរូជីវសាស្រ្ត 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 ហេតុផលសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ការស៊ើបអង្កេតដ៏មុតស្រួចប្រៀបធៀបទៅនឹងការស៊ើបអង្កេត colloidal ធម្មតាអាចត្រូវបានពន្យល់ដោយលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃសម្ភារៈ។ការប្រៀបធៀបទំហំចុងនៃការស៊ើបអង្កេត (~140 nm) ជាមួយនឹងជក់ប៉ូលីម៊ែរដែលមានសាខាលើផ្ទៃនៃ CL lehfilcon A ដែលបង្ហាញក្នុងរូបទី 3a វាអាចសន្និដ្ឋានបានថាព័ត៌មានជំនួយមានទំហំធំល្មមអាចចូលទៅទំនាក់ទំនងដោយផ្ទាល់ជាមួយរចនាសម្ព័ន្ធជក់ទាំងនេះ ដែល កាត់បន្ថយឱកាសនៃការទម្លុះព័ត៌មានជំនួយតាមរយៈពួកគេ។ដើម្បីបង្ហាញពីចំណុចនេះ ក្នុងរូបភាពទី 4 គឺជារូបភាព STEM នៃ lehfilcon A CL និងព័ត៌មានជំនួយចូលបន្ទាត់នៃការស៊ើបអង្កេត AFM (គូរតាមមាត្រដ្ឋាន)។
គ្រោងការណ៍បង្ហាញរូបភាព STEM នៃ lehfilcon A CL និងការស៊ើបអង្កេតការចូលបន្ទាត់ ACM (គូរតាមមាត្រដ្ឋាន) ។
លើសពីនេះ ទំហំព័ត៌មានជំនួយនៃ 140 nm គឺតូចល្មមដើម្បីជៀសវាងហានិភ័យនៃផលប៉ះពាល់នៃការបិទភ្ជាប់ស្អិតណាមួយដែលបានរាយការណ៍ពីមុនសម្រាប់ជក់វត្ថុធាតុ polymer ដែលផលិតដោយ CP-AFM nanoindentation method69,71 ។យើងសន្មត់ថាដោយសារតែរូបរាងរាងស្វ៊ែររាងកោណពិសេស និងទំហំតូចដែលទាក់ទងនៃព័ត៌មានជំនួយ AFM នេះ (រូបភាពទី 1) ធម្មជាតិនៃខ្សែកោងកម្លាំងដែលបង្កើតដោយ lehfilcon A CL nanoindentation នឹងមិនអាស្រ័យលើល្បឿនចូលបន្ទាត់ ឬល្បឿនផ្ទុក/ពន្លាទេ។ .ដូច្នេះវាមិនត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយឥទ្ធិពល poroelastic ទេ។ដើម្បីសាកល្បងសម្មតិកម្មនេះ គំរូ lehfilcon A CL ត្រូវបានចូលបន្ទាត់នៅកម្លាំងអតិបរិមាថេរដោយប្រើការស៊ើបអង្កេត PFQNM-LC-A-CAL ប៉ុន្តែនៅល្បឿនពីរផ្សេងគ្នា ហើយខ្សែកោងកម្លាំង tensile និង retract ត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់កម្លាំង (nN) នៅក្នុងការបំបែក (µm) ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5a ។វាច្បាស់ណាស់ថា កម្លាំងកោងកំឡុងពេលផ្ទុក និងដាក់បន្ទុកត្រួតស៊ីគ្នាទាំងស្រុង ហើយមិនមានភស្តុតាងច្បាស់លាស់ដែលថាកម្លាំងកាត់នៅជម្រៅនៃការចូលបន្ទាត់សូន្យកើនឡើងជាមួយនឹងល្បឿនចូលបន្ទាត់នៅក្នុងរូបភាព ដែលបង្ហាញថាធាតុជក់នីមួយៗត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយមិនមានផលប៉ះពាល់ poroelastic ។ផ្ទុយទៅវិញ ផលប៉ះពាល់នៃការរក្សាសារធាតុរាវ (ឥទ្ធិពលនៃការបញ្ចេញជាតិ viscous និង poroelasticity) គឺជាភស្តុតាងសម្រាប់ការស៊ើបអង្កេត AFM អង្កត់ផ្ចិត 45 µm ក្នុងល្បឿនចូលបន្ទាត់ដូចគ្នា ហើយត្រូវបានគូសបញ្ជាក់ដោយ hysteresis រវាងខ្សែកោងលាតសន្ធឹង និងដកថយ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5b ។លទ្ធផលទាំងនេះគាំទ្រសម្មតិកម្ម ហើយណែនាំថា ការស៊ើបអង្កេតអង្កត់ផ្ចិត 140 nm គឺជាជម្រើសដ៏ល្អសម្រាប់កំណត់លក្ខណៈផ្ទៃទន់បែបនេះ។
lehfilcon A CL ចូលបន្ទាត់កម្លាំងកោងដោយប្រើ ACM;(ក) ដោយប្រើប្រដាប់ស្ទង់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 140 nm ក្នុងអត្រាផ្ទុកពីរ ដែលបង្ហាញពីអវត្តមាននៃឥទ្ធិពល poroelastic កំឡុងពេលចូលបន្ទាត់ផ្ទៃ។(ខ) ដោយប្រើប្រដាប់ស្ទង់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 45 µm និង 140 nm ។s បង្ហាញពីផលប៉ះពាល់នៃការបញ្ចោញ viscous និង pooelasticity សម្រាប់ការស៊ើបអង្កេតធំបើប្រៀបធៀបទៅនឹង probes តូចជាង។
ដើម្បីកំណត់លក្ខណៈនៃផ្ទៃ ultrasoft វិធីសាស្ត្រ nanoindentation AFM ត្រូវតែមានការស៊ើបអង្កេតល្អបំផុតដើម្បីសិក្សាពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈដែលកំពុងសិក្សា។បន្ថែមពីលើរូបរាង និងទំហំចុង ភាពរសើបនៃប្រព័ន្ធឧបករណ៍ចាប់ AFM ភាពរសើបចំពោះការផ្លាតចុងនៅក្នុងបរិយាកាសសាកល្បង និងភាពរឹងរបស់ cantilever ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការកំណត់ភាពត្រឹមត្រូវនិងភាពជឿជាក់នៃ nanoindentation ។ការ​វាស់។សម្រាប់ប្រព័ន្ធ AFM របស់យើង ដែនកំណត់នៃការរកឃើញ Position Sensitive Detector (PSD) គឺប្រហែល 0.5 mV ហើយត្រូវបានផ្អែកលើអត្រានិទាឃរដូវដែលបានក្រិតតាមខ្នាតមុន និងភាពប្រែប្រួលនៃការផ្លាតសារធាតុរាវដែលបានគណនានៃការស៊ើបអង្កេត PFQNM-LC-A-CAL ដែលត្រូវនឹង ភាពរសើបនៃបន្ទុកទ្រឹស្តី។តិចជាង 0.1 pN ។ដូច្នេះ វិធីសាស្រ្តនេះអនុញ្ញាតឱ្យវាស់កម្លាំងចូលបន្ទាត់អប្បបរមា ≤ 0.1 pN ដោយមិនមានធាតុផ្សំនៃសំលេងរំខាន។ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ វាស្ទើរតែមិនអាចទៅរួចទេសម្រាប់ប្រព័ន្ធ AFM ដើម្បីកាត់បន្ថយសំឡេងរំខានដល់កម្រិតនេះ ដោយសារតែកត្តាដូចជារំញ័រមេកានិច និងសក្ដានុពលនៃសារធាតុរាវ។កត្តាទាំងនេះកំណត់ភាពប្រែប្រួលទាំងមូលនៃវិធីសាស្ត្រ nanoindentation AFM ហើយក៏បណ្តាលឱ្យមានសញ្ញាសំលេងរំខានផ្ទៃខាងក្រោយប្រហែល ≤ 10 pN ។សម្រាប់ការកំណត់លក្ខណៈផ្ទៃ គំរូស្រទាប់ខាងក្រោម lehfilcon A CL និង SiHy ត្រូវបានចូលបន្ទាត់ក្រោមលក្ខខណ្ឌដែលមានជាតិទឹកពេញលេញ ដោយប្រើការស៊ើបអង្កេត 140 nm សម្រាប់ការកំណត់លក្ខណៈ SEM ហើយខ្សែកោងកម្លាំងលទ្ធផលត្រូវបានដាក់ពីលើរវាងកម្លាំង (pN) និងសម្ពាធ។គ្រោងបំបែក (µm) ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6a ។បើប្រៀបធៀបទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមមូលដ្ឋាន SiHy ខ្សែកោងកម្លាំង lehfilcon A CL បង្ហាញយ៉ាងច្បាស់នូវដំណាក់កាលអន្តរកាលដែលចាប់ផ្តើមពីចំណុចនៃការទំនាក់ទំនងជាមួយជក់ប៉ូលីម៊ែរ និងបញ្ចប់ដោយការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងជម្រាលដែលសម្គាល់ទំនាក់ទំនងនៃព័ត៌មានជំនួយជាមួយនឹងសម្ភារៈមូលដ្ឋាន។ផ្នែកអន្តរកាលនៃខ្សែកោងកម្លាំងនេះបង្ហាញពីឥរិយាបថយឺតនៃជក់វត្ថុធាតុ polymer នៅលើផ្ទៃខាងលើ ដូចដែលបានបង្ហាញដោយខ្សែកោងបង្ហាប់យ៉ាងជិតស្និទ្ធតាមខ្សែកោងភាពតានតឹង និងកម្រិតភាពផ្ទុយគ្នានៃលក្ខណៈមេកានិចរវាងរចនាសម្ព័ន្ធជក់ និងសម្ភារៈ SiHy សំពីងសំពោង។នៅពេលប្រៀបធៀប lefilcon ។ការបំបែកប្រវែងមធ្យមនៃជក់ប៉ូលីមែរដែលមានសាខានៅក្នុងរូបភាព STEM នៃ PCS (រូបភាព 3a) និងខ្សែកោងកម្លាំងរបស់វានៅតាមបណ្តោយ abscissa នៅក្នុងរូបភាពទី 3a ។6a បង្ហាញថា វិធីសាស្ត្រនេះអាចរកឃើញព័ត៌មានជំនួយ និងវត្ថុធាតុ polymer ដែលមានសាខាឈានដល់ផ្នែកខាងលើនៃផ្ទៃ។ទំនាក់ទំនងរវាងរចនាសម្ព័ន្ធជក់។លើសពីនេះ ការត្រួតលើគ្នាយ៉ាងជិតស្និទ្ធនៃខ្សែកោងកម្លាំងបង្ហាញថាមិនមានប្រសិទ្ធិភាពរក្សារាវទេ។ក្នុងករណីនេះ វាពិតជាគ្មានភាពស្អិតជាប់រវាងម្ជុល និងផ្ទៃនៃគំរូនោះទេ។ផ្នែកខាងលើបំផុតនៃខ្សែកោងកម្លាំងសម្រាប់សំណាកទាំងពីរត្រួតគ្នាដោយឆ្លុះបញ្ចាំងពីភាពស្រដៀងគ្នានៃលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចនៃសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម។
(a) ខ្សែកោងកម្លាំង nanoindentation AFM សម្រាប់ស្រទាប់ខាងក្រោម lehfilcon A CL និងស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy, (b) ខ្សែកោងបង្ខំបង្ហាញការប៉ាន់ស្មានចំណុចទំនាក់ទំនងដោយប្រើវិធីសាស្ត្រកម្រិតសំឡេងរំខានផ្ទៃខាងក្រោយ។
ដើម្បីសិក្សាលម្អិតលម្អិតនៃខ្សែកោងកម្លាំង ខ្សែកោងភាពតានតឹងនៃគំរូ lehfilcon A CL ត្រូវបានគ្រោងឡើងវិញនៅក្នុងរូបភាពទី 6b ជាមួយនឹងកម្លាំងអតិបរមា 50 pN តាមអ័ក្ស y ។ក្រាហ្វនេះផ្តល់នូវព័ត៌មានសំខាន់ៗអំពីសំលេងរំខានផ្ទៃខាងក្រោយដើម។សំលេងរំខានគឺស្ថិតនៅក្នុងជួរ ±10 pN ដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់ចំណុចទំនាក់ទំនងយ៉ាងត្រឹមត្រូវ និងគណនាជម្រៅនៃការចូលបន្ទាត់។ដូចដែលបានរាយការណ៍នៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍ ការកំណត់អត្តសញ្ញាណចំណុចទំនាក់ទំនងគឺមានសារៈសំខាន់ក្នុងការវាយតម្លៃយ៉ាងត្រឹមត្រូវនូវលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈដូចជា modulus85 ។វិធីសាស្រ្តដែលពាក់ព័ន្ធនឹងដំណើរការដោយស្វ័យប្រវត្តិនៃទិន្នន័យខ្សែកោងកម្លាំងបានបង្ហាញពីភាពប្រសើរឡើងរវាងការសមទិន្នន័យ និងការវាស់វែងបរិមាណសម្រាប់វត្ថុធាតុដើមទន់86។នៅក្នុងការងារនេះ ជម្រើសនៃចំណុចទំនាក់ទំនងរបស់យើងគឺសាមញ្ញ និងគោលបំណង ប៉ុន្តែវាមានដែនកំណត់របស់វា។វិធីសាស្រ្តអភិរក្សរបស់យើងក្នុងការកំណត់ចំណុចនៃទំនាក់ទំនងអាចបណ្តាលឱ្យតម្លៃម៉ូឌុលដែលប៉ាន់ស្មានលើសកម្រិតបន្តិចសម្រាប់ជម្រៅចូលបន្ទាត់តូចជាង (< 100 nm) ។ការប្រើប្រាស់ការរកឃើញចំណុចប៉ះដែលមានមូលដ្ឋានលើក្បួនដោះស្រាយ និងដំណើរការទិន្នន័យដោយស្វ័យប្រវត្តិអាចជាការបន្តនៃការងារនេះនាពេលអនាគត ដើម្បីកែលម្អវិធីសាស្ត្ររបស់យើង។ដូច្នេះសម្រាប់សំលេងរំខានផ្ទៃខាងក្រោយនៅក្នុងលំដាប់នៃ ±10 pN យើងកំណត់ចំណុចទំនាក់ទំនងជាចំណុចទិន្នន័យដំបូងនៅលើអ័ក្ស x ក្នុងរូបភាព 6b ដែលមានតម្លៃ≥10 pN ។បន្ទាប់មកដោយអនុលោមតាមកម្រិតសំលេងរំខាននៃ 10 pN បន្ទាត់បញ្ឈរនៅកម្រិត ~ 0.27 µm សម្គាល់ចំណុចនៃទំនាក់ទំនងជាមួយផ្ទៃបន្ទាប់មកខ្សែកោងលាតសន្ធឹងបន្តរហូតដល់ស្រទាប់ខាងក្រោមជួបជម្រៅចូលបន្ទាត់ ~ 270 nm ។គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ដោយផ្អែកលើទំហំនៃលក្ខណៈពិសេសជក់វត្ថុធាតុ polymer សាខា (300-400 nm) ដែលបានវាស់ដោយប្រើវិធីសាស្ត្ររូបភាព ជម្រៅនៃការចូលបន្ទាត់នៃ CL lehfilcon គំរូមួយដែលត្រូវបានអង្កេតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រកម្រិតសំឡេងរំខានផ្ទៃខាងក្រោយគឺប្រហែល 270 nm ដែលនៅជិតបំផុត។ ទំហំរង្វាស់ជាមួយ STEM ។លទ្ធផលទាំងនេះបញ្ជាក់បន្ថែមអំពីភាពឆបគ្នា និងភាពអាចអនុវត្តបាននៃរូបរាង និងទំហំនៃព័ត៌មានជំនួយការស៊ើបអង្កេត AFM សម្រាប់ការចូលបន្ទាត់នៃរចនាសម្ព័ន្ធជក់ប៉ូលីមែរដែលទន់ និងយឺតខ្លាំងនេះ។ទិន្នន័យនេះក៏ផ្តល់នូវភ័ស្តុតាងរឹងមាំដើម្បីគាំទ្រវិធីសាស្ត្ររបស់យើងក្នុងការប្រើសំឡេងរំខានផ្ទៃខាងក្រោយជាកម្រិតសម្រាប់កំណត់ចំណុចទំនាក់ទំនង។ដូច្នេះ លទ្ធផលបរិមាណណាមួយដែលទទួលបានពីការធ្វើគំរូគណិតវិទ្យា និងការសមខ្សែកោងកម្លាំងគួរតែមានភាពត្រឹមត្រូវ។
ការវាស់វែងបរិមាណដោយវិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation គឺពឹងផ្អែកទាំងស្រុងលើគំរូគណិតវិទ្យាដែលប្រើសម្រាប់ការជ្រើសរើសទិន្នន័យ និងការវិភាគជាបន្តបន្ទាប់។ដូច្នេះ វាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការពិចារណាលើកត្តាទាំងអស់ដែលទាក់ទងនឹងជម្រើសនៃធាតុចូល លក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈ និងមេកានិចនៃអន្តរកម្មរបស់ពួកគេ មុនពេលជ្រើសរើសគំរូជាក់លាក់មួយ។ក្នុងករណីនេះ ធរណីមាត្រព័ត៌មានជំនួយត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្នដោយប្រើមីក្រូក្រាហ្វ SEM (រូបភាពទី 1) ហើយផ្អែកលើលទ្ធផល ការស៊ើបអង្កេត AFM nanoindenting អង្កត់ផ្ចិត 140 nm ជាមួយនឹងកោណរឹង និងធរណីមាត្រចុងស្វ៊ែរ គឺជាជម្រើសដ៏ល្អសម្រាប់កំណត់លក្ខណៈគំរូ lehfilcon A CL79 .កត្តាសំខាន់មួយទៀតដែលត្រូវវាយតម្លៃដោយប្រុងប្រយ័ត្នគឺភាពបត់បែននៃវត្ថុធាតុ polymer ដែលកំពុងត្រូវបានសាកល្បង។ទោះបីជាទិន្នន័យដំបូងនៃ nanoindentation (រូបភាព 5a និង 6a) បង្ហាញយ៉ាងច្បាស់អំពីលក្ខណៈពិសេសនៃការត្រួតស៊ីគ្នានៃខ្សែកោងនៃភាពតានតឹង និងការបង្ហាប់ ពោលគឺការងើបឡើងវិញពេញលេញនៃសម្ភារៈ វាមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ក្នុងការបញ្ជាក់ពីធម្មជាតិនៃការបត់បែនសុទ្ធសាធនៃទំនាក់ទំនង។ .ដល់ទីបញ្ចប់នេះ ការចូលបន្ទាត់បន្តបន្ទាប់ចំនួនពីរត្រូវបានអនុវត្តនៅទីតាំងដូចគ្នាលើផ្ទៃនៃគំរូ lehfilcon A CL ក្នុងអត្រាចូលបន្ទាត់ 1 µm/s ក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃជាតិទឹកពេញលេញ។ទិន្នន័យខ្សែកោងកម្លាំងលទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភព។7 ហើយដូចការរំពឹងទុក ខ្សែកោងពង្រីក និងបង្ហាប់នៃព្រីនទាំងពីរគឺស្ទើរតែដូចគ្នាបេះបិទ ដែលបញ្ជាក់ពីភាពបត់បែនខ្ពស់នៃរចនាសម្ព័ន្ធជក់ប៉ូលីម៊ែរ។
ខ្សែកោងកម្លាំងចូលបន្ទាត់ពីរនៅទីតាំងដូចគ្នានៅលើផ្ទៃនៃ lehfilcon A CL បង្ហាញពីភាពបត់បែនដ៏ល្អនៃផ្ទៃកញ្ចក់។
ដោយផ្អែកលើព័ត៌មានដែលទទួលបានពីរូបភាព SEM និង STEM នៃចុងស៊ើបអង្កេត និងផ្ទៃ lehfilcon A CL រៀងគ្នា គំរូរាងកោណ គឺជាតំណាងគណិតវិទ្យាសមហេតុផលនៃអន្តរកម្មរវាងចុងស៊ើបអង្កេត AFM និងវត្ថុធាតុ polymer ទន់ដែលកំពុងត្រូវបានសាកល្បង។លើសពីនេះ សម្រាប់គំរូរាងកោណនេះ ការសន្មតជាមូលដ្ឋានអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃការបត់បែននៃសម្ភារៈដែលបានបោះពុម្ពគឺជាការពិតសម្រាប់សម្ភារៈ biomimetic ថ្មីនេះហើយត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់បរិមាណម៉ូឌុលយឺត។
បន្ទាប់ពីការវាយតម្លៃយ៉ាងទូលំទូលាយនៃវិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation និងសមាសធាតុរបស់វា រួមទាំងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃការស៊ើបអង្កេតការចូលបន្ទាត់ (រូបរាង ទំហំ និងភាពរឹងនៃនិទាឃរដូវ) ភាពប្រែប្រួល (សំលេងរំខានផ្ទៃខាងក្រោយ និងការប៉ាន់ប្រមាណចំណុចទំនាក់ទំនង) និងម៉ូដែលសមទៅនឹងទិន្នន័យ (ការវាស់វែងម៉ូឌុលបរិមាណ) វិធីសាស្ត្រគឺ បានប្រើ។កំណត់លក្ខណៈសំណាកទន់ជ្រុលដែលអាចរកបានជាលក្ខណៈពាណិជ្ជកម្ម ដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់លទ្ធផលបរិមាណ។អ៊ីដ្រូហ្គេល polyacrylamide (PAAM) ពាណិជ្ជកម្មដែលមានម៉ូឌុលយឺតនៃ 1 kPa ត្រូវបានធ្វើតេស្តក្រោមលក្ខខណ្ឌសំណើមដោយប្រើការស៊ើបអង្កេត 140 nm ។ព័ត៌មានលម្អិតនៃការធ្វើតេស្ត និងការគណនាម៉ូឌុលត្រូវបានផ្តល់ជូននៅក្នុងព័ត៌មានបន្ថែម។លទ្ធផលបានបង្ហាញថា ម៉ូឌុលជាមធ្យមដែលបានវាស់វែងគឺ 0.92 kPa ហើយ % RSD និងភាគរយ (%) គម្លាតពីម៉ូឌុលដែលគេស្គាល់គឺតិចជាង 10% ។លទ្ធផលទាំងនេះបញ្ជាក់ពីភាពត្រឹមត្រូវ និងលទ្ធភាពផលិតឡើងវិញនៃវិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation ដែលប្រើក្នុងការងារនេះ ដើម្បីវាស់ស្ទង់ម៉ូឌុលនៃវត្ថុធាតុ ultrasoft ។ផ្ទៃនៃគំរូ lehfilcon A CL និងស្រទាប់ខាងក្រោមមូលដ្ឋាន SiHy ត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈបន្ថែមទៀតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation ដូចគ្នា ដើម្បីសិក្សាពីម៉ូឌុលទំនាក់ទំនងជាក់ស្តែងនៃផ្ទៃ ultrasoft ជាមុខងារនៃជម្រៅចូលបន្ទាត់។ខ្សែកោងបំបែកកម្លាំងចូលបន្ទាត់ត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់គំរូបីនៃប្រភេទនីមួយៗ (n = 3; ការចូលបន្ទាត់មួយក្នុងមួយគំរូ) នៅកម្លាំង 300 pN ល្បឿន 1 µm/s និងជាតិទឹកពេញ។ខ្សែកោងចែករំលែកកម្លាំងចូលបន្ទាត់ត្រូវបានប៉ាន់ស្មានដោយប្រើគំរូរាងកោណ។ដើម្បីទទួលបានម៉ូឌុលអាស្រ័យលើជម្រៅនៃការចូលបន្ទាត់ ផ្នែកធំទូលាយ 40 nm នៃខ្សែកោងកម្លាំងត្រូវបានកំណត់នៅការកើនឡើងនីមួយៗនៃ 20 nm ចាប់ផ្តើមពីចំណុចនៃទំនាក់ទំនង និងបានវាស់តម្លៃនៃម៉ូឌុលនៅជំហាននីមួយៗនៃខ្សែកោងកម្លាំង។Spin Cy et al ។វិធីសាស្រ្តស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានគេប្រើដើម្បីកំណត់លក្ខណៈនៃជម្រាលម៉ូឌុលនៃជក់ប៉ូលីម៊ែរ poly (lauryl methacrylate) (P12MA) ដោយប្រើ colloidal AFM probe nanoindentation ហើយពួកវាស្របនឹងទិន្នន័យដោយប្រើគំរូទំនាក់ទំនង Hertz ។វិធីសាស្រ្តនេះផ្តល់នូវគ្រោងនៃម៉ូឌុលទំនាក់ទំនងជាក់ស្តែង (kPa) ធៀបនឹងជម្រៅចូលបន្ទាត់ (nm) ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 8 ដែលបង្ហាញពីម៉ូឌុលទំនាក់ទំនងជាក់ស្តែង/ជម្រាលជម្រៅ។ម៉ូឌុលយឺតដែលបានគណនានៃគំរូ CL lehfilcon A គឺស្ថិតនៅក្នុងជួរ 2-3 kPa ក្នុង 100 nm ខាងលើនៃគំរូ ដែលលើសពីនេះវាចាប់ផ្តើមកើនឡើងជាមួយនឹងជម្រៅ។ម៉្យាងទៀតនៅពេលសាកល្បងស្រទាប់ខាងក្រោមមូលដ្ឋាន SiHy ដោយគ្មានខ្សែភាពយន្តដូចជក់លើផ្ទៃ ជម្រៅចូលបន្ទាត់អតិបរមាដែលសម្រេចបាននៅកម្លាំង 300 pN គឺតិចជាង 50 nm ហើយតម្លៃម៉ូឌុលដែលទទួលបានពីទិន្នន័យគឺប្រហែល 400 kPa ។ ដែលអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងតម្លៃនៃម៉ូឌុលរបស់ Young សម្រាប់សម្ភារៈភាគច្រើន។
ម៉ូឌុលទំនាក់ទំនងជាក់ស្តែង (kPa) ធៀបនឹងជម្រៅចូលបន្ទាត់ (nm) សម្រាប់ស្រទាប់ខាងក្រោម lehfilcon A CL និង SiHy ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ AFM nanoindentation ជាមួយធរណីមាត្ររាងកោណ ដើម្បីវាស់ម៉ូឌុល។
ផ្ទៃខាងលើបំផុតនៃរចនាសម្ព័ន្ធប្រលោមលោកដែលមានសាខាប៉ូលីម៊ែរ បង្ហាញនូវម៉ូឌុលនៃការបត់បែនទាបបំផុត (2-3 kPa) ។វា​នឹង​ផ្គូផ្គង​ចុង​ព្យួរ​ដោយ​ឥត​គិតថ្លៃ​នៃ​ជក់​ប៉ូលីមែរ​ដែល​មាន​សមដូច​បង្ហាញ​ក្នុង​រូបភាព STEM។ខណៈពេលដែលមានភស្តុតាងមួយចំនួននៃជម្រាលម៉ូឌុលនៅគែមខាងក្រៅនៃ CL ស្រទាប់ខាងក្រោមនៃម៉ូឌុលខ្ពស់គឺមានឥទ្ធិពលជាង។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ផ្នែកខាងលើ 100 nm នៃផ្ទៃគឺស្ថិតនៅក្នុង 20% នៃប្រវែងសរុបនៃជក់ប៉ូលីម៊ែរ ដូច្នេះវាសមហេតុផលក្នុងការសន្មត់ថាតម្លៃដែលបានវាស់នៃម៉ូឌុលនៅក្នុងជួរជំរៅនៃការចូលបន្ទាត់នេះគឺមានភាពត្រឹមត្រូវ និងមិនមានកម្រិតខ្លាំង។ អាស្រ័យលើឥទ្ធិពលនៃវត្ថុខាងក្រោម។
ដោយសារតែការរចនា biomimetic តែមួយគត់នៃកញ្ចក់កែវភ្នែក lehfilcon A ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធជក់ប៉ូលីម៊ែរ PMPC ដែលត្រូវបានផ្សាំលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy វាមានការលំបាកខ្លាំងណាស់ក្នុងការកំណត់លក្ខណៈមេកានិចនៃរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃរបស់ពួកគេដោយប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រវាស់វែងបែបប្រពៃណី។នៅទីនេះយើងធ្វើបទបង្ហាញអំពីវិធីសាស្រ្ត AFM nanoindentation កម្រិតខ្ពស់សម្រាប់កំណត់លក្ខណៈសម្ភារៈទន់ជ្រុលដូចជា lefilcon A ដែលមានមាតិកាទឹកខ្ពស់ និងមានភាពបត់បែនខ្ពស់។វិធីសាស្រ្តនេះគឺផ្អែកលើការប្រើប្រាស់ការស៊ើបអង្កេត AFM ដែលទំហំចុង និងធរណីមាត្រត្រូវបានជ្រើសរើសយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្ន ដើម្បីផ្គូផ្គងវិមាត្ររចនាសម្ព័ន្ធនៃលក្ខណៈពិសេសផ្ទៃទន់បំផុតដែលត្រូវបោះពុម្ព។ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃវិមាត្ររវាងការស៊ើបអង្កេត និងរចនាសម្ព័ន្ធនេះផ្តល់នូវការបង្កើនភាពរសើប ដែលអនុញ្ញាតឱ្យយើងវាស់ស្ទង់ម៉ូឌុលទាប និងលក្ខណៈសម្បត្តិយឺតនៃធាតុជក់វត្ថុធាតុ polymer សាខាដោយមិនគិតពីឥទ្ធិពល poroelastic ។លទ្ធផលបានបង្ហាញថា ជក់វត្ថុធាតុ polymer PMPC សាខាតែមួយគត់នៃផ្ទៃកញ្ចក់មានម៉ូឌុលបត់បែនទាបបំផុត (រហូតដល់ 2 kPa) និងភាពបត់បែនខ្ពស់ (ជិត 100%) នៅពេលធ្វើតេស្តក្នុងបរិយាកាស aqueous ។លទ្ធផលនៃ AFM nanoindentation ក៏អនុញ្ញាតឱ្យយើងកំណត់លក្ខណៈនៃម៉ូឌុលទំនាក់ទំនងជាក់ស្តែង/ជម្រាលជម្រៅ (30 kPa/200 nm) នៃផ្ទៃកញ្ចក់ biomimetic ។ជម្រាលនេះអាចបណ្តាលមកពីភាពខុសគ្នានៃម៉ូឌុលរវាងជក់វត្ថុធាតុ polymer សាខា និងស្រទាប់ខាងក្រោម SiHy ឬរចនាសម្ព័ន្ធសាខា/ដង់ស៊ីតេនៃជក់វត្ថុធាតុ polymer ឬការរួមបញ្ចូលគ្នារបស់វា។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការសិក្សាស៊ីជម្រៅបន្ថែមទៀតគឺត្រូវការជាចាំបាច់ ដើម្បីយល់ឱ្យបានច្បាស់អំពីទំនាក់ទំនងរវាងរចនាសម្ព័ន្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិ ជាពិសេសឥទ្ធិពលនៃសាខាជក់លើលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច។ការវាស់វែងស្រដៀងគ្នាអាចជួយកំណត់លក្ខណៈមេកានិចនៃផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុទន់ជ្រុល និងឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រផ្សេងទៀត។
សំណុំទិន្នន័យដែលបានបង្កើត និង/ឬវិភាគក្នុងអំឡុងពេលសិក្សាបច្ចុប្បន្នអាចរកបានពីអ្នកនិពន្ធរៀងៗខ្លួនតាមការស្នើសុំសមហេតុផល។
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. និង Haugen, HJ ប្រតិកម្មជីវសាស្រ្តចំពោះលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីនៃផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុជីវៈ។គីមី។សង្គម។អេដ។49, 5178–5224 (2020)។
Chen, FM និង Liu, X. ការកែលម្អសម្ភារៈជីវៈដែលកើតចេញពីមនុស្សសម្រាប់វិស្វកម្មជាលិកា។ការសរសេរកម្មវិធី។វត្ថុធាតុ polymer ។វិទ្យាសាស្ត្រ។53, 86 (2016) ។
Sadtler, K. et al ។ការរចនា ការអនុវត្តគ្លីនិក និងការឆ្លើយតបនៃប្រព័ន្ធភាពស៊ាំនៃសារធាតុជីវសាស្ត្រនៅក្នុងឱសថបង្កើតឡើងវិញ។ជាតិ Matt Rev. 1, 16040 (2016) ។
Oliver WK និង Farr GM វិធីសាស្រ្តធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងសម្រាប់កំណត់ភាពរឹង និងម៉ូឌុលយឺតដោយប្រើការពិសោធន៍ចូលបន្ទាត់ជាមួយនឹងការវាស់វែងបន្ទុក និងការផ្លាស់ទីលំនៅ។J. Alma mater ។ធុង​ផ្ទុក។៧, ១៥៦៤–១៥៨៣ (២០១១)។
Wally, SM ប្រភពដើមប្រវត្តិសាស្រ្តនៃការធ្វើតេស្តភាពរឹងនៃការចូលបន្ទាត់។អាលម៉ាម៉ារ។វិទ្យាសាស្ត្រ។បច្ចេកវិទ្យា។28, 1028–1044 (2012)។
Broitman, E. Indentation Hardness Measurements at Macro-, Micro-, and Nanoscale: ការពិនិត្យសំខាន់។កុលសម្ព័ន្ធ។រ៉ាយ។65, 1–18 (2017) ។
Kaufman, JD និង Clapperich, SM Surface detection errors នាំឱ្យមានការប៉ាន់ប្រមាណលើម៉ូឌុលក្នុង nanoindentation នៃវត្ថុធាតុដើមទន់។J. Mecha ។អាកប្បកិរិយា។ជីវវិទ្យា។អាលម៉ាម៉ារ។២, ៣១២–៣១៧ (២០០៩)។
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR និង Yahya M.Yu.ការវាយតម្លៃនៃវិធីសាស្រ្ត nanoindentation សម្រាប់កំណត់លក្ខណៈមេកានិចនៃ nanocomposites តំណពូជ ដោយប្រើវិធីសាស្រ្តពិសោធន៍ និងការគណនា។វិទ្យាសាស្ត្រ។ផ្ទះ 9, 15763 (2019) ។
Liu, K., VanLendingham, MR, និង Owart, TS លក្ខណៈមេកានិចនៃជែល viscoelastic ទន់ដោយការចូលបន្ទាត់ និងការវិភាគធាតុកំណត់បញ្ច្រាសដោយផ្អែកលើការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព។J. Mecha ។អាកប្បកិរិយា។ជីវវិទ្យា។អាលម៉ាម៉ារ។២, ៣៥៥–៣៦៣ (២០០៩)។
Andrews JW, Bowen J និង Chaneler D. ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការកំណត់ viscoelasticity ដោយប្រើប្រព័ន្ធវាស់ដែលត្រូវគ្នា។Soft Matter 9, 5581–5593 (2013)។
Briscoe, BJ, Fiori, L. និង Pellillo, E. Nanoindentation នៃផ្ទៃប៉ូលីមិច។J. រូបវិទ្យា។ឃ. ដាក់ពាក្យសុំរូបវិទ្យា។៣១, ២៣៩៥ (១៩៩៨)។
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. និង Van Vliet KJ លក្ខណៈនៃលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច viscoelastic នៃប៉ូលីម៊ែរ និងជាលិកាជីវសាស្រ្តដែលមានភាពយឺតខ្លាំងដោយប្រើការចូលបន្ទាត់ឆក់។ទិនានុប្បវត្តិនៃជីវសម្ភារៈ។71, 388–397 (2018)។
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM ការវាយតម្លៃនៃម៉ូឌុលយឺត និងការស្អិតជាប់នៃវត្ថុធាតុទន់ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ Borodich-Galanov (BG) ដែលបានពង្រីក និងការចូលបន្ទាត់ជ្រៅ។រោម។អាលម៉ាម៉ារ។១២៩, ១៩៨–២១៣ (ឆ្នាំ ២០១៩)។
Shi, X. et al ។រូបវិទ្យាណាណូ និងលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិកនៃផ្ទៃប៉ូលីម៊ិច biomimetic នៃកញ្ចក់ទំនាក់ទំនងអ៊ីដ្រូជែលស៊ីលីកុន។Langmuir 37, 13961–13967 (2021)។