Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бир эле учурда үч слайддан турган каруселди көрсөтөт.Бир убакта үч слайд аркылуу өтүү үчүн Мурунку жана Кийинки баскычтарын колдонуңуз, же бир эле учурда үч слайд аркылуу өтүү үчүн аягындагы сыдырма баскычтарын колдонуңуз.
Медициналык приборлор жана биомедициналык колдонмолор үчүн жаңы ультра жумшак материалдардын өнүгүшү менен алардын физикалык жана механикалык касиеттерин комплекстүү мүнөздөп берүү маанилүү жана татаал.Тармактуу полимердик щетка структураларынын катмары менен капталган жаңы lehfilcon A biomimetic силикон гидрогел контакт линзасынын өтө төмөн беттик модулун мүнөздөш үчүн модификацияланган атомдук күч микроскопиясы (AFM) наноиндентация ыкмасы колдонулган.Бул ыкма тармакталган полимерлерге жакындаганда илешкектүү экструзия таасири жок байланыш чекиттерин так аныктоого мүмкүндүк берет.Кошумчалай кетсек, бул пороэластиктин таасирисиз жеке щетка элементтеринин механикалык мүнөздөмөлөрүн аныктоого мүмкүндүк берет.Бул жумшак материалдардын жана биологиялык үлгүлөрдүн касиеттерин өлчөө үчүн өзгөчө ылайыктуу дизайн (учунун өлчөмү, геометрия жана жазгы чен) менен AFM зонд тандоо аркылуу жетишилет.Бул ыкма беттик аянты боюнча ийкемдүүлүктүн өтө төмөн модулу (2 кПа чейин) жана ички (дээрлик 100%) суулуу чөйрөдө өтө жогорку ийкемдүүлүккө ээ lehfilcon A абдан жумшак материалын так өлчөө үчүн сезгичтикти жана тактыкты жакшыртат. .Беттик изилдөөнүн натыйжалары lehfilcon A линзасынын ультра жумшак беттик касиеттерин ачып гана тим болбостон, ошондой эле тармакталган полимер щеткаларынын модулу кремний-водороддук субстрат менен салыштырууга болоорун көрсөттү.Бул беттик мүнөздөмө ыкмасы башка өтө жумшак материалдарга жана медициналык аппараттарга колдонулушу мүмкүн.
Тирүү кыртыш менен түз байланыш үчүн арналган материалдардын механикалык касиеттери көбүнчө биологиялык чөйрө менен аныкталат.Бул материалдык касиеттердин кемчиликсиз дал келиши терс уюлдук реакцияларды пайда кылбастан, материалдын керектүү клиникалык мүнөздөмөлөрүнө жетүүгө жардам берет1,2,3.жапырт бир тектүү материалдар үчүн, механикалык касиеттери мүнөздөмөсү стандарттык жол-жоболору жана сыноо ыкмалары (мисалы, microindentation4,5,6) болушу үчүн салыштырмалуу жеңил болуп саналат.Бирок, гелдер, гидрогельдер, биополимерлер, тирүү клеткалар ж.б. сыяктуу ультра жумшак материалдар үчүн бул сыноо методдору өлчөө резолюциясынын чектөөлөрүнө жана кээ бир материалдардын бир тектүү эместигине байланыштуу жалпысынан колдонулбайт7.Жылдар бою, салттуу чегинүү ыкмалары өзгөртүлгөн жана жумшак материалдардын кеңири спектрин мүнөздөө үчүн ылайыкташтырылган, бирок көптөгөн методдор дагы эле аларды колдонууну чектеген олуттуу кемчиликтерге дуушар болууда8,9,10,11,12,13.Супер жумшак материалдардын жана беттик катмарлардын механикалык касиеттерин так жана ишенимдүү мүнөздөй ала турган атайын сыноо ыкмаларынын жоктугу аларды ар кандай колдонмолордо колдонууну кескин чектейт.
Мурунку ишибизде биз lehfilcon A (CL) контакт линзасын, көздүн корнеасынын бетинен шыктанган потенциалдуу биомиметикалык конструкциялардан алынган бардык ультра жумшак беттик касиеттери бар жумшак гетерогендик материалды киргиздик.Бул биоматериал поли(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) бутакталган, кайчылаш байланышкан полимер катмарын силикон гидрогелине (SiHy) 15 негизинде медициналык аппараттар үчүн арналган кыйыштыруу жолу менен иштелип чыккан.Бул кыйыштыруу процесси бетинде өтө жумшак жана жогорку ийкемдүү тармакталган полимердик щетка структурасынан турган катмарды түзөт.Биздин мурунку иш lehfilcon A CL биомиметикалык структурасы, мисалы, жакшыртылган нымдоо жана булганып алдын алуу, көбөйгөн майлоочу, жана кыскарган клетка жана бактериялык адгезия15,16 сыяктуу жогорку беттик касиеттерин камсыз экенин тастыктады.Мындан тышкары, бул биомиметикалык материалды колдонуу жана өнүктүрүү, ошондой эле башка биомедициналык аппараттарга андан ары кеңейтүүнү сунуштайт.Ошондуктан, бул өтө жумшак материалдын беттик касиеттерин мүнөздөп, келечектеги иштеп чыгууларды жана колдонмолорду колдоо үчүн ар тараптуу билим базасын түзүү үчүн көз менен механикалык өз ара түшүнүү үчүн абдан маанилүү болуп саналат.Коммерциялык жактан жеткиликтүү SiHy контакт линзаларынын көбү гидрофильдүү жана гидрофобдук полимерлердин бир тектүү аралашмасынан турат, алар бирдиктүү материалдык структураны түзүшөт17.Бир нече изилдөөлөр салттуу кысуу, созуу жана microindentation сыноо ыкмалары18,19,20,21 колдонуп, алардын механикалык касиеттерин изилдөө үчүн жүргүзүлгөн.Бирок, lehfilcon A CL романынын биомиметикалык дизайны аны уникалдуу гетерогендүү материалга айландырат, анда тармакталган полимердик щетка структураларынын механикалык касиеттери SiHy базалык субстратынан олуттуу түрдө айырмаланат.Ошондуктан, бул касиеттерин кадимки жана чегинүү ыкмаларын колдонуу менен так сандык аныктоо өтө кыйын.Келечектеги ыкма атомдук күч микроскопиясында (AFM) ишке ашырылган наноинденттик тестирлөө ыкмасын колдонот, бул ыкма биологиялык клеткалар жана ткандар сыяктуу жумшак илешкектүү материалдардын, ошондой эле жумшак полимерлердин механикалык касиеттерин аныктоо үчүн колдонулган22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.AFM наноиндентациясында наноинденттик тестирлөөнүн негиздери AFM технологиясынын акыркы жетишкендиктери менен айкалышып, өлчөөнүн сезгичтигин жана табиятынан өтө жумшак материалдардын кеңири спектрин сынап көрүүнү камсыз кылат31,32,33,34,35,36.Мындан тышкары, технология ар кандай геометрияларды колдонуу аркылуу башка маанилүү артыкчылыктарды сунуш кылат.индентер жана зонд жана ар кандай суюк чөйрөдө сыноо мүмкүнчүлүгү.
AFM наноиндентациясын шарттуу түрдө үч негизги компонентке бөлүүгө болот: (1) жабдуулар (сенсорлор, детекторлор, зонддор ж.б.);(2) өлчөө параметрлери (мисалы, күч, жылышуу, ылдамдык, рампа өлчөмү ж.б.);(3) Маалыматтарды иштетүү (базалык оңдоо, тийүү чекитин баалоо, маалыматтарды тууралоо, моделдөө ж.б.).Бул ыкма менен олуттуу көйгөй AFM nanoindentation колдонуу менен адабиятта бир нече изилдөөлөр бир эле үлгү / клетка / материал түрү37,38,39,40,41 үчүн абдан ар түрдүү сандык натыйжаларды отчет болуп саналат.Мисалы, Лекка жана башкалар.Механикалык жактан бир тектүү гидрогель жана гетерогендүү клеткалардын үлгүлөрүнүн өлчөнгөн Янг модулуна AFM зондунун геометриясынын таасири изилденген жана салыштырылган.Алар модулдун маанилери консоль тандоосуна жана учтун формасына абдан көз каранды экенин, пирамида түрүндөгү зонд үчүн эң жогорку маани, ал эми сфералык зонд үчүн эң төмөнкү маани 42 деп билдиришет.Ошол сыяктуу эле, Селхубер-Ункел жана башкалар.Полиакриламиддин (PAAM) үлгүлөрүнүн индентердин ылдамдыгы, индентердин өлчөмү жана калыңдыгы ACM43 наноиндентациясы менен өлчөнгөн Янгдын модулуна кандай таасир этээри көрсөтүлдү.Дагы бир татаалданткан фактор стандарттуу өтө төмөн модулдук тест материалдарынын жана акысыз тест процедураларынын жоктугу.Бул ишеним менен так натыйжаларды алуу үчүн абдан кыйын кылат.Бирок, ыкма рак клеткалары 44, 45 нормалдуу клеткаларды айырмалоо үчүн, мисалы, AFM nanoindentation колдонуп, мисалы, окшош үлгү түрлөрүнүн ортосундагы салыштырмалуу өлчөө жана салыштырма баа берүү үчүн абдан пайдалуу.
AFM наноидентациясы бар жумшак материалдарды сынап жатканда, жалпы эреже биринчи зонд үлгүнүн беттерин тешип кетпеши үчүн үлгү модулуна жана жарым шар/тегерек учу менен тыгыз дал келген төмөнкү жазгы константасы (k) менен зондду колдонуу болуп саналат. жумшак материалдар менен биринчи байланыш.Зонд тарабынан түзүлгөн бурмалоо сигналы лазердик детектор системасы24,34,46,47 тарабынан аныктала тургандай күчтүү болушу да маанилүү.Ультра жумшак гетерогендүү клеткалардын, ткандардын жана гелдердин учурда дагы бир көйгөй - кайталануучу жана ишенимдүү өлчөөлөрдү камсыз кылуу үчүн проб менен үлгү бетинин ортосундагы жабышчаак күчтү жеңүү 48,49,50.Жакынкы убакка чейин AFM наноиндентациясы боюнча иштердин көбү биологиялык клеткалардын, ткандардын, гелдердин, гидрогелдердин жана биомолекулалардын механикалык жүрүм-турумун изилдөөгө багытталган, адатта коллоиддик зонддор (CPs) деп аталган салыштырмалуу чоң сфералык зонддорду колдонуу., 47, 51, 52, 53, 54, 55. Бул учтардын радиусу 1ден 50 мкмге чейин жана көбүнчө боросиликатты айнектен, полиметилметакрилаттан (PMMA), полистиролдон (PS), кремний диоксидинен (SiO2) жана алмаздан жасалат. көмүртек (DLC) сыяктуу.CP-AFM nanoindentation көбүнчө жумшак үлгү мүнөздөө үчүн биринчи тандоо болсо да, анын өз көйгөйлөрү жана чектөөлөр бар.Чоң, микрон өлчөмүндөгү сфералык учтарды колдонуу үлгү менен учтун жалпы байланыш аянтын көбөйтөт жана мейкиндиктин чечүүчүлүгүн олуттуу жоготууга алып келет.Жергиликтүү элементтердин механикалык касиеттери кененирээк аймактагы орточо көрсөткүчтөн олуттуу айырмаланышы мүмкүн болгон жумшак, бир тектүү эмес үлгүлөр үчүн, CP чегинүүсү жергиликтүү масштабдагы касиеттердин бир тексиздигин жашыра алат52.Коллоиддик зонддор, адатта, эпоксиддик жабышчаактарды колдонуу менен учу жок консольдерге микрон өлчөмүндөгү коллоиддик чөйрөлөрдү бекитүү жолу менен жасалат.Өндүрүштүк процесстин өзү көптөгөн көйгөйлөр менен коштолуп, зондду калибрлөө процессинде карама-каршылыктарга алып келиши мүмкүн.Мындан тышкары, коллоиддик бөлүкчөлөрдүн өлчөмү жана массасы резонанстык жыштык, пружинанын катуулугу жана четтөө сезгичтиги сыяктуу консольдун калибрлөөнүн негизги параметрлерине түздөн-түз таасирин тийгизет56,57,58.Ошентип, температураны калибрлөө сыяктуу кадимки AFM зонддору үчүн кеңири колдонулган методдор CP үчүн так калибрлөө камсыз кылбашы мүмкүн жана бул оңдоолорду аткаруу үчүн башка ыкмалар талап кылынышы мүмкүн57, 59, 60, 61. Типтүү CP чегинүү эксперименттери чоң четтөөлөрдү колдонушат. жумшак үлгүлөрдүн касиеттерин изилдөө, бул консольдун сызыктуу эмес жүрүм-турумун салыштырмалуу чоң четтөөлөрдө калибрлөөдө дагы бир көйгөйдү жаратат62,63,64.Заманбап коллоиддик зонд чегинүү ыкмалары, адатта, зондду калибрлөө үчүн колдонулган консольдун геометриясын эске алат, бирок коллоиддик бөлүкчөлөрдүн таасирин этибарга албайт, бул методдун тактыгына кошумча белгисиздикти жаратат38,61.Ошо сыяктуу эле, байланыш моделин тууралоо менен эсептелген ийкемдүү модулдар чегинүү зондунун геометриясына түздөн-түз көз каранды жана учу менен үлгү бетинин мүнөздөмөлөрүнүн ортосундагы дал келбестик так эместиктерге алып келиши мүмкүн27, 65, 66, 67, 68. Спенсер жана башкалар.CP-AFM наноиндентация ыкмасын колдонуу менен жумшак полимердик щеткаларды мүнөздөөдө эске алынышы керек болгон факторлор баса белгиленген.Алар полимердик щеткаларда илешкектүү суюктуктун кармалышы ылдамдыктын функциясы катары башты жүктөөнүн көбөйүшүнө жана демек ылдамдыкка көз каранды касиеттердин ар кандай өлчөөлөрүнө алып келет30,69,70,71.
Бул изилдөөдө биз өзгөртүлгөн AFM nanoindentation ыкмасын колдонуу менен ультра жумшак жогорку ийкемдүү материал lehfilcon A CL беттик модулун мүнөздөгөн.Бул материалдын касиеттерин жана жаңы түзүмүн эске алуу менен, салттуу чегинүү ыкмасынын сезгичтик диапазону бул өтө жумшак материалдын модулун мүнөздөөгө жетишсиз, ошондуктан жогорку сезгичтик жана төмөнкү сезгичтик менен AFM nanoindentation ыкмасын колдонуу зарыл.деңгээл.Коллоиддик AFM зондунун наноиндентациясынын учурдагы ыкмаларынын кемчиликтерин жана көйгөйлөрүн карап чыккандан кийин, биз эмне үчүн сезгичтикти, фон ызы-чуусун, байланыш чекинди аныктоо, суюктуктун кармалышы сыяктуу жумшак гетерогендүү материалдардын ылдамдык модулун өлчөө үчүн эмне үчүн кичирээк, атайын иштелип чыккан AFM зондун тандап алганыбызды көрсөтөбүз. көз карандылык.жана так сан.Кошумчалай кетсек, биз оюктун учтун формасын жана өлчөмдөрүн так өлчөй алдык, бул материал менен учтун контакттык аянтын баалоосуз эле ийкемдүүлүк модулун аныктоо үчүн конус-сфера ылайыктуу моделин колдонууга мүмкүндүк берди.Бул эмгекте сандык эки жашыруун божомолдор толук ийкемдүү материалдык касиеттери жана чегинүү тереңдигине көз карандысыз модулу болуп саналат.Бул ыкманы колдонуу менен, биз адегенде методду сандык аныктоо үчүн белгилүү модулу менен ультра жумшак стандарттарды сынап көрдүк, андан кийин бул ыкманы эки башка контакт линзасынын материалдарынын беттерин мүнөздөш үчүн колдондук.AFM nanoindentation беттерин жогору сезгичтиги менен мүнөздөгөн бул ыкма медициналык аппараттарда жана биомедициналык колдонмолордо потенциалдуу колдонуу менен биомиметикалык гетерогендүү ultrasoft материалдарынын кеңири спектрине колдонулушу күтүлүүдө.
Lehfilcon A контакт линзалары (Alcon, Fort Worth, Техас, АКШ) жана алардын силикон гидрогелдик субстраттары наноидентация эксперименттери үчүн тандалган.Экспериментте атайын жасалган линза монтажы колдонулган.Сыноо үчүн линзаны орнотуу үчүн, ал аба көбүкчөлөрү ичине кирбеши үчүн кылдаттык менен купол түрүндөгү стендге жайгаштырылып, андан соң четтери менен бекитилди.Линзаны кармагычтын жогору жагындагы арматурадагы тешик суюктукту ордунда кармап турганда наноинденция эксперименттери үчүн линзанын оптикалык борборуна кирүүнү камсыз кылат.Бул линзаларды толугу менен нымдайт.Сыноочу эритме катары 500 мкл контакт линзасынын таңгактоочу эритмеси колдонулган.Сандык натыйжаларды текшерүү үчүн полиакриламиддик-ко-метилен-бисакриламиддик курамынан коммерциялык жеткиликтүү активдештирилбеген полиакриламид (PAAM) гидрогельдери даярдалды (100 мм Петрисофт Петри табақшалары, Матриген, Ирвин, CA, АКШ), ийкемдүү модулу 1 белгилүү. кПа.4-5 тамчы (болжол менен 125 мкл) фосфат буфердүү туздуу эритмесин (PBS, Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, АКШ) жана 1 тамчы OPTI-FREE Puremoist контакт линза эритмесин (Alcon, Vaud, TX, USA) колдонуңуз.) AFM гидрогель-зонд интерфейсинде.
Lehfilcon A CL жана SiHy субстраттарынын үлгүлөрү Сканирлөөчү Электрондук Микроскоптун (STEM) детектору менен жабдылган FEI Quanta 250 Талаа эмиссиясын сканерлөөчү электрондук микроскоптун (FEG SEM) тутумунун жардамы менен визуализацияланган.Үлгүлөрдү даярдоо үчүн линзалар адегенде суу менен жууп, пирог формасында кесилген.Үлгүлөрдүн гидрофильдүү жана гидрофобдук компоненттеринин ортосундагы дифференциалдык контрастка жетишүү үчүн боёк катары RuO4 0,10% стабилдештирилген эритмеси колдонулган, ага үлгүлөр 30 мүнөткө чөмүлдүрүлгөн.Lehfilcon A CL RuO4 боёосу жакшыртылган дифференциалдык контрастка жетишүү үчүн гана эмес, ошондой эле бутакталган полимер щеткаларынын структурасын баштапкы формасында сактоого жардам берет, алар STEM сүрөттөрүндө көрүнүп турат.Андан кийин алар этанолдун концентрациясын жогорулатуу менен бир катар этанол/суу аралашмаларында жууп, суусуздандырылды.Андан кийин үлгүлөр EMBed 812/Araldite эпоксидине куюлган, ал 70°Cде түнү бою айыктырылган.Чайырды полимерлөө жолу менен алынган блоктордун үлгүлөрү ультрамикротом менен кесилип, натыйжада ичке кесилиштер STEM детекторунун жардамы менен 30 кВ тездетүүчү чыңалууда аз вакуум режиминде визуализацияланган.Ошол эле SEM системасы PFQNM-LC-A-CAL AFM зондунун деталдуу мүнөздөмөсү үчүн колдонулган (Брукер Нано, Санта Барбара, CA, АКШ).AFM зондунун SEM сүрөттөрү 30 кВ тездетүүчү чыңалуу менен типтүү жогорку вакуум режиминде алынган.AFM зондунун учу формасынын жана өлчөмүнүн бардык деталдарын жазуу үчүн ар кандай бурчтардагы жана чоңойтуудагы сүрөттөрдү алыңыз.Сүрөттөргө кызыккан бардык учу өлчөмдөрү санариптик түрдө өлчөнгөн.
A Dimension FastScan Bio Icon атомдук күч микроскобу (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) "PeakForce QNM in Fluid" режими менен lehfilcon A CL, SiHy субстрат жана PAAm гидрогели үлгүлөрүн визуализациялоо жана наноидентациялоо үчүн колдонулган.Сүрөттөө эксперименттери үчүн номиналдык учу радиусу 1 нм болгон PEAKFORCE-HIRS-FA зонд (Брукер) үлгүнүн 0,50 Гц скандоо ылдамдыгында жогорку чечилиштеги сүрөттөрүн тартуу үчүн колдонулган.Бардык сүрөттөр суу эритмесинде алынган.
AFM nanoindentation эксперименттер PFQNM-LC-A-CAL зонд (Bruker) колдонуу менен ишке ашырылган.AFM зондунун калыңдыгы 345 нм, узундугу 54 мкм жана туурасы 4,5 мкм резонанстык жыштыгы 45 кГц болгон нитрид консолундагы кремний учу бар.Бул атайын жумшак биологиялык үлгүлөр боюнча сандык наномеханикалык өлчөөлөрдү мүнөздөө жана аткаруу үчүн иштелип чыккан.Сенсорлор заводдо алдын ала калибрленген пружина орнотуулары менен жекече калибрленген.Бул изилдөөдө колдонулган зонддордун жазгы константалары 0,05-0,1 Н/м диапазондо болгон.Учунун формасын жана өлчөмүн так аныктоо үчүн SEMдин жардамы менен зонд майда-чүйдөсүнө чейин мүнөздөлгөн.fig боюнча.Сүрөт 1a PFQNM-LC-A-CAL зондунун жогорку резолюциядагы, аз чоңойтуучу сканерлөөчү электрондук микрографын көрсөтүп, зонддун дизайнын бүтүндөй көрүнүшүн камсыз кылат.fig боюнча.1b учтун формасы жана өлчөмү жөнүндө маалымат менен камсыз кылуу менен, зонддун чокусунун чоңойтулган көрүнүшүн көрсөтөт.Эң четинде ийне диаметри 140 нмдей болгон жарым шар болуп саналат (сүрөт 1c).Андан ылдыйда учу конус формасында ийилип, өлчөнгөн узундугу болжол менен 500 нмге жетет.Ийилген аймактын сыртында учу цилиндр формасында жана 1,18 мкм жалпы узундугу менен аяктайт.Бул зонд учун негизги функционалдык бөлүгү болуп саналат.Мындан тышкары, коллоиддик зонд катары сыноо үчүн чоң сфералык полистирол (PS) зонд (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, АКШ) учу диаметри 45 мкм жана пружина константасы 2 Н/м болгон.салыштыруу үчүн PFQNM-LC-A-CAL 140 нм зонд менен.
Наноиндентация учурунда суюктук AFM зондунун жана полимер щеткасынын структурасынын ортосунда кармалып калышы мүмкүн экендиги билдирилди, ал AFM зондуна иш жүзүндө бетке тийгенге чейин жогору карай күч көрсөтөт69.Суюктуктун кармалышына байланыштуу бул илешкектүү экструзия эффектиси байланыштын көрүнүүчү чекитин өзгөртө алат, ошону менен беттик модулдун өлчөөлөрүнө таасир этет.Зонд геометриясынын жана чегинүү ылдамдыгынын суюктуктун кармалышына тийгизген таасирин изилдөө үчүн чегинүү күчүнүн ийри сызыктары lehfilcon A CL үлгүлөрү үчүн 1 мкм/с жана 2 мкм/с туруктуу жылышуу ылдамдыгында диаметри 140 нм зонд аркылуу түзүлдү.зонддун диаметри 45 мкм, туруктуу күч орнотуусу 6 нН 1 мкм/с.Диаметри 140 нм болгон зонд менен эксперименттер 1 мкм/с чегинүү ылдамдыгында жана 300 pN белгиленген күчтө жүргүзүлүп, үстүнкү кабактын физиологиялык диапазонунда (1–8 кПа) байланыш басымын түзүү үчүн тандалган.басым 72. 1 кПа басымдагы PAA гидрогелинин жумшак даяр үлгүлөрү диаметри 140 нм болгон зонддун жардамы менен 1 мкм/с ылдамдыкта 50 пН чегинүү күчү үчүн сыналган.
PFQNM-LC-A-CAL зондунун учунунун конус түрүндөгү бөлүгүнүн узундугу болжол менен 500 нм болгондуктан, ар кандай чегинүү тереңдиги < 500 нм үчүн чегинүү учурунда зонддун геометриясы анын чегинде сакталат деп ишенимдүү түрдө болжолдоого болот. конус формасы.Мындан тышкары, сыналуучу материалдын бети тескери ийкемдүү реакцияны көрсөтөт деп болжолдонууда, бул дагы кийинки бөлүмдөрдө тастыкталат.Ошондуктан, учтун формасына жана өлчөмүнө жараша, биз AFM наноиндентация эксперименттерибизди (NanoScope) иштетүү үчүн Briscoe, Sebastian жана Adams тарабынан иштелип чыккан конус-сфера фитинг моделин тандап алдык, ал сатуучунун программалык камсыздоосунда бар.Бөлүнүү маалыматтарын талдоо программасы, Bruker) 73. Модель чокусунун сфералык кемтиги бар конус үчүн F(δ) күч-жылышуу байланышын сүрөттөйт.fig боюнча.2-сүрөттө катуу конустун сфералык учу менен өз ара аракеттешүүсү учурундагы контакт геометриясы көрсөтүлгөн, мында R – сфералык учундун радиусу, а – контакт радиусу, b – сфералык учундагы контакт радиусу, δ – сфералык учу байланыш радиусу.чегинүү тереңдиги, θ - конустун жарым бурчу.Бул зонддун SEM сүрөтү 140 нм диаметрдеги сфералык учу конуска тангенциалдык түрдө бириге турганын ачык көрсөтүп турат, ошондуктан бул жерде b R аркылуу гана аныкталат, б.а. b = R cos θ.Сатуучу тарабынан камсыз кылынган программа a > b деп кабыл алуу менен күч бөлүү маалыматтарынан Янгдын модулунун (E) маанилерин эсептөө үчүн конус-сфера байланышын камсыз кылат.Мамилеси:
мында F - чегинүү күчү, E - Янгдын модулу, ν - Пуассондун катышы.Байланыш радиусу a төмөнкүлөрдүн жардамы менен бааланышы мүмкүн:
Тармактуу полимер щеткаларынын беттик катмары менен Lefilcon контакт линзасынын материалына басылган сфералык учу бар катуу конустун контакт геометриясынын схемасы.
Эгерде a ≤ b болсо, байланыш кадимки сфералык интентер үчүн теңдемеге азаят;
PMPC полимер щеткасынын тармакталган структурасы менен чегинүүчү зонддун өз ара аракеттенүүсү a контакт радиусу сфералык контакт радиусунан b чоң болушуна алып келет деп ишенебиз.Демек, бул изилдөөдө аткарылган серпилгичтик модулдун бардык сандык өлчөөлөрү үчүн a > b учуру үчүн алынган көз карандылыкты колдондук.
Бул изилдөөдө изилденген ultrasoft биомиметикалык материалдар үлгүнүн кесилишинин сканерлөөчү электрондук микроскоптун (STEM) жана бетинин атомдук күч микроскопунун (AFM) жардамы менен ар тараптуу чагылдырылган.Бул деталдуу бети мүнөздөмөсү PMPC-өзгөртүлгөн lehfilcon A CL бетинин динамикалык тармакталган полимердик щетка структурасы эне мүйүздүү кыртыш 14 окшош механикалык касиеттерин көрсөткөн деп аныкталган, биздин мурда жарыяланган иш узартуу катары аткарылган.Ушул себептен биз контакт линзаларынын беттерин биомиметикалык материалдар деп атайбыз14.fig боюнча.3a, b lehfilcon A CL субстраттын жана тазаланбаган SiHy субстраттын бетинде тармакталган PMPC полимердик щетка структураларынын кесилиштерин көрсөтөт.эки үлгүлөрдүн беттери андан ары STEM талдоо жыйынтыктарын тастыктады (сүрөт. 3c, г) жогорку чечим AFM сүрөттөрдү колдонуу менен талданган.Чогуу алынган бул сүрөттөр 300–400 нмде PMPC тармакталган полимер щеткасынын түзүмүнүн болжолдуу узундугун берет, бул AFM наноидентация өлчөөлөрүн чечмелөө үчүн абдан маанилүү.Сүрөттөрдөн алынган дагы бир негизги байкоо CL биомиметикалык материалдын жалпы беттик структурасы SiHy субстрат материалынан морфологиялык жактан айырмаланат.Алардын беттик морфологиясындагы бул айырмачылык алардын чегинүүчү AFM зонду менен механикалык өз ара аракеттенүүсүндө жана кийинчерээк өлчөнгөн модулдук маанилерде айкын болушу мүмкүн.
(а) lehfilcon A CL жана (б) SiHy субстрат кесилиш STEM сүрөттөрү.Масштаб тилкеси, 500 нм.Lehfilcon A CL субстратынын (c) жана базалык SiHy субстратынын (d) бетинин AFM сүрөттөрү (3 мкм × 3 мкм).
Bioinspired полимерлер жана полимердик щетка структуралары табиятынан жумшак жана көп изилденген жана ар кандай биомедициналык колдонмолордо колдонулган74,75,76,77.Ошондуктан, алардын механикалык касиеттерин так жана ишенимдүү өлчөй турган AFM nanoindentation ыкмасын колдонуу маанилүү.Бирок, ошол эле учурда, бул өтө жумшак материалдардын уникалдуу касиеттери, мисалы, өтө төмөн ийкемдүү модулу, жогорку суюктук жана жогорку ийкемдүүлүк, көп учурда туура материалды, форманы жана чегинүүчү зонддун формасын тандоону кыйындатат.өлчөмү.Бул индентер үлгүнүн жумшак бетин тешип кетпеши үчүн маанилүү, бул бет менен байланыш чекитин жана контакт аянтын аныктоодо каталарга алып келет.
Бул үчүн өтө жумшак биомиметикалык материалдардын (lehfilcon A CL) морфологиясын ар тараптуу түшүнүү зарыл.Сүрөттөө ыкмасын колдонуу менен алынган тармакталган полимер щеткаларынын өлчөмү жана түзүлүшү жөнүндө маалымат AFM наноинденция ыкмаларын колдонуу менен беттин механикалык мүнөздөмөсү үчүн негиз түзөт.Микрон өлчөмүндөгү сфералык коллоиддик зонддордун ордуна биз учу диаметри 140 нм болгон PFQNM-LC-A-CAL кремний нитриддик зондун (Брукер) тандап алдык, биологиялык үлгүлөрдүн механикалык касиеттерин сандык картага түшүрүү үчүн атайын иштелип чыккан 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 Кадимки коллоиддик зонддорго салыштырганда салыштырмалуу курч зонддорду колдонуунун негизин материалдын структуралык өзгөчөлүктөрү менен түшүндүрүүгө болот.3a-сүрөттө көрсөтүлгөн CL lehfilcon A бетиндеги бутакталган полимер щеткалары менен зонддун учу өлчөмүн (~140 нм) салыштырып, учу бул щетка структуралары менен түздөн-түз байланышта боло тургандай чоң деген тыянак чыгарууга болот. алар аркылуу учу тешип кетүү мүмкүнчүлүгүн азайтат.Бул ойду түшүндүрүү үчүн, 4-сүрөттө lehfilcon A CL жана AFM зондунун чегинүүчү учу (масштаб боюнча тартылган) STEM сүрөтү.
Lehfilcon A CL жана ACM чегинүү зондунун STEM сүрөтүн көрсөтүүчү схема (масштаб боюнча тартылган).
Мындан тышкары, учу өлчөмү 140 нм CP-AFM nanoindentation методу69,71 тарабынан өндүрүлгөн полимер щеткалары үчүн мурда билдирилген жабышчаак экструзия эффекттеринин коркунучун болтурбоо үчүн жетиштүү кичинекей.Бул AFM учунун өзгөчө конус-сфералык формасы жана салыштырмалуу кичине өлчөмүнөн улам (1-сүрөт), lehfilcon A CL наноиденциясы тарабынан түзүлгөн күч ийри сызыгынын табияты чегинүү ылдамдыгынан же жүктөө/түшүрүү ылдамдыгынан көз каранды болбойт деп ойлойбуз. .Ошондуктан, пороэластикалык таасирлерге таасир этпейт.Бул гипотезаны текшерүү үчүн, lehfilcon A CL үлгүлөрү PFQNM-LC-A-CAL зондунун жардамы менен белгиленген максималдуу күчтө чегинген, бирок эки башка ылдамдыкта жана натыйжада созулган жана артка тартылуучу күч ийри сызыктары күчтү (nN) түзүүдө колдонулган. бөлүү (мкм) 5а-сүрөттө көрсөтүлгөн.Жүктөө жана түшүрүү учурундагы күч ийри сызыктары толугу менен бири-бирине дал келери түшүнүктүү, жана нөл чегинүү тереңдигинде күчтүн жылышы сүрөттө чегинүү ылдамдыгы менен көбөйгөндүгүнө эч кандай так далил жок, бул жеке щетка элементтери пороэластикалык эффектсиз мүнөздөлгөндүгүн көрсөтүп турат.Ал эми суюктук кармап калуу эффекттери (илешкектүү экструзия жана пороэластикалык эффекттер) 45 мкм диаметрдеги AFM зонду үчүн ошол эле чегинүү ылдамдыгында көрүнүп турат жана 5b-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, созуу жана тартуу ийри сызыктарынын ортосундагы гистерезис менен баса белгиленет.Бул жыйынтыктар гипотезаны колдойт жана диаметри 140 нм болгон зонддор мындай жумшак беттерди мүнөздөө үчүн жакшы тандоо экенин көрсөтүп турат.
lehfilcon A CL чегинүү күч ийри ACM колдонуу;(а) эки жүктөө ылдамдыгында диаметри 140 нм болгон зондду колдонуу, беттин чегиниши учурунда пороэластикалык эффекттин жоктугун көрсөтүү;(б) диаметри 45 мкм жана 140 нм болгон зонддорду колдонуу.лар кичинекей зонддорго салыштырмалуу чоң зонддор үчүн илешкектүү экструзия жана пороэластиктин таасирин көрсөтөт.
Ultrasoft беттерин мүнөздөш үчүн, AFM nanoindentation ыкмалары изилденип жаткан материалдын касиеттерин изилдөө үчүн мыкты иликтөө болушу керек.Учтун формасына жана өлчөмүнөн тышкары, AFM детектор системасынын сезгичтиги, сыноо чөйрөсүндөгү учтун кыйшаюусунун сезгичтиги жана консольдун катуулугу наноиндентациянын тактыгын жана ишенимдүүлүгүн аныктоодо маанилүү ролду ойнойт.өлчөөлөр.Биздин AFM тутумубуз үчүн Position Sensitive Detector (PSD) аныктоо чеги болжол менен 0,5 мВ жана PFQNM-LC-A-CAL зондунун алдын ала калибрленген жазгы ылдамдыгына жана эсептелген суюктуктун ийилүүсүнүн сезгичтигине негизделген. теориялык жүк сезгичтиги.0,1 пНден аз.Ошондуктан, бул ыкма эч кандай перифериялык ызы-чуу компоненти жок ≤ 0,1 pN минималдуу чегинүү күчүн өлчөөгө мүмкүндүк берет.Бирок, AFM системасы механикалык титирөө жана суюктук динамикасы сыяктуу факторлорго байланыштуу перифериялык ызы-чууну ушул деңгээлге чейин төмөндөтүү дээрлик мүмкүн эмес.Бул факторлор AFM nanoindentation ыкмасынын жалпы сезгичтигин чектейт, ошондой эле болжол менен ≤ 10 pN фондогу ызы-чуу сигналына алып келет.Беттик мүнөздөмө үчүн, lehfilcon A CL жана SiHy субстрат үлгүлөрү толук гидратталган шарттарда SEM мүнөздөмөсү үчүн 140 нм зондду колдонуу менен чегинди жана натыйжада күч ийри сызыктары күч (pN) менен басымдын ортосунда жайгаштырылды.Бөлүү графиги (мкм) 6а-сүрөттө көрсөтүлгөн.SiHy базалык субстратына салыштырмалуу, lehfilcon A CL күч ийри сызыгы айрылуу полимер щетка менен байланышта башталып, негизги материал менен учтун эңкейиш белгисинин кескин өзгөрүшү менен аяктаган өткөөл фазаны ачык көрсөтөт.Күч ийри сызыгынын бул өткөөл бөлүгү бутакталган полимер щеткасынын беттеги чындап ийкемдүү жүрүм-турумун баса белгилейт, муну чыңалуунун ийри сызыгынан тыгыз кийинки кысуу ийри сызыгы жана щетка структурасы менен көлөмдүү SiHy материалынын ортосундагы механикалык касиеттердин карама-каршылыгы далилдейт.Лефилконду салыштырганда.PCSдин STEM сүрөтүндө (3а-сүрөт) тармакталган полимер щеткасынын орточо узундугун жана анын абсцисса боюндагы күч ийри сызыгын 3а-сүрөттө бөлүү.6а ыкманын учу жана жер бетинин эң чокусуна жеткен тармакталган полимерди аныктоого жөндөмдүү экендигин көрсөтөт.щетка структураларынын ортосундагы байланыш.Мындан тышкары, күч ийри сызыктарынын жакын бири-бирине дал келиши суюктукту кармап туруу эффектинин жоктугун көрсөтөт.Бул учурда ийне менен үлгүнүн бетинин ортосунда эч кандай адгезия жок.Эки үлгү үчүн күч ийри сызыктарынын эң жогорку бөлүмдөрү бири-бирине дал келип, субстрат материалдарынын механикалык касиеттеринин окшоштугун чагылдырат.
(А) lehfilcon A CL субстраттары жана SiHy субстраттары үчүн AFM nanoindentation күчү ийри сызыктары, (б) фон ызы-чуунун босого ыкмасын колдонуу менен байланыш чекити баалоону көрсөткөн күч ийри сызыктары.
Күч ийри сызыгынын майда-чүйдөсүнө чейин изилдөө үчүн lehfilcon A CL үлгүсүнүн чыңалуу ийри сызыгы у огу боюнча максималдуу 50 pN күч менен 6b-сүрөттө кайра тартылган.Бул график баштапкы фон ызы-чуу жөнүндө маанилүү маалыматтарды берет.Ызы-чуу ±10 pN диапазонунда, ал байланыш чекитинин так аныктоо жана чегинүү тереңдигин эсептөө үчүн колдонулат.Адабиятта айтылгандай, байланыш чекиттерин аныктоо модулу85 сыяктуу материалдык касиеттерге так баа берүү үчүн абдан маанилүү.Күчтүн ийри сызыгынын маалыматтарын автоматтык түрдө иштетүүнү камтыган ыкма жумшак материалдар үчүн маалыматтарды тууралоо менен сандык өлчөөлөрдүн ортосунда жакшыртылган шайкештикти көрсөттү86.Бул иште биздин байланыш пункттарын тандоо салыштырмалуу жөнөкөй жана объективдүү, бирок анын чектөөлөрү бар.Байланыш жерин аныктоого биздин консервативдүү мамилебиз азыраак чегинүү тереңдиктери (<100 нм) үчүн модулдук маанилердин бир аз ашыкча бааланышына алып келиши мүмкүн.Алгоритмдин негизинде тийүү чекиттерин аныктоону жана маалыматтарды автоматташтырылган иштетүүнү колдонуу биздин методубузду мындан ары өркүндөтүү үчүн келечекте бул иштин уландысы болушу мүмкүн.Ошентип, ±10 pN тартиби боюнча ички фон ызы-чуу үчүн, биз байланыш чекити ≥10 pN мааниси менен 6b-сүрөттө x огу боюнча биринчи маалымат чекити катары аныктайбыз.Андан кийин, 10 pN ызы-чуунун босогосуна ылайык, ~0,27 мкм деңгээлиндеги вертикалдык сызык бет менен байланышуу чекитин белгилейт, андан кийин созуу ийри сызыгы субстрат ~270 нм чегинүү тереңдигине жеткенге чейин уланат.Кызыктуусу, сүрөттөө ыкмасы менен өлчөнгөн тармакталган полимер щеткасынын өзгөчөлүктөрүнүн (300–400 нм) өлчөмүнүн негизинде, CL lehfilcon чегинүү тереңдиги Фондук ызы-чуу чеги ыкмасын колдонуу менен байкалган үлгү болжол менен 270 нмди түзөт, бул абдан жакын. STEM менен өлчөө өлчөмү.Бул жыйынтыктар AFM зондунун учу формасынын жана өлчөмүнүн бул абдан жумшак жана өтө ийкемдүү тармакталган полимер щетка структурасынын чегинүү үчүн шайкештигин жана колдонулушун дагы тастыктайт.Бул маалыматтар ошондой эле байланыш чекиттерин так аныктоо үчүн фондук ызы-чууну колдонуу ыкмасын колдоо үчүн күчтүү далилдерди берет.Ошентип, математикалык моделдөөдөн жана күч ийри сызыгынан алынган ар кандай сандык натыйжалар салыштырмалуу так болушу керек.
AFM nanoindentation ыкмалары менен сандык өлчөөлөр маалыматтарды тандоо жана андан кийинки талдоо үчүн колдонулган математикалык моделдерге толугу менен көз каранды.Ошондуктан, белгилүү бир моделди тандоодон мурун индентер, материалдык касиеттери жана алардын өз ара аракеттенүү механикасын тандоого байланыштуу бардык факторлорду эске алуу маанилүү.Бул учурда, учтун геометриясы SEM микросүрөттөрүн колдонуу менен кылдат мүнөздөлгөн (1-сүрөт) жана натыйжалардын негизинде катуу конус жана сфералык учу геометриясы бар 140 нм диаметри бар AFM наноиденттүү зонд lehfilcon A CL79 үлгүлөрүн мүнөздөш үчүн жакшы тандоо болуп саналат. .Кылдаттык менен бааланышы керек болгон дагы бир маанилүү фактор - бул сыналып жаткан полимердик материалдын ийкемдүүлүгү.Наноиндентациянын баштапкы маалыматтары (5а жана 6а-сүрөттөр) чыңалуу жана кысуу ийри сызыктарынын кайталануу өзгөчөлүктөрүн, б.а., материалдын толук серпилгичтүү калыбына келтирилишин так көрсөткөнүнө карабастан, контакттардын таза ийкемдүү мүнөзүн ырастоо өтө маанилүү. .Бул үчүн, толук гидратация шарттарында 1 μm/s чегинүү ылдамдыгы боюнча lehfilcon A CL үлгүсүнүн бетинде бир жерде эки ырааттуу оюк жасалды.Натыйжада күч ийри маалыматтар сүрөттө көрсөтүлгөн.7 жана күтүлгөндөй, эки басылманын кеңейүү жана кысуу ийри сызыктары дээрлик бирдей болуп, тармакталган полимер щетка структурасынын жогорку ийкемдүүлүгүн баса белгилейт.
Лехфилкон А CL бетинде бир жерде жайгашкан эки чегинүү күч ийри линзанын бетинин идеалдуу ийкемдүүлүгүн көрсөтөт.
Тиешелүүлүгүнө жараша зонд учу жана lehfilcon A CL бетинин SEM жана STEM сүрөттөрүнөн алынган маалыматтын негизинде конус-сфера модели AFM зонд учу менен жумшак полимердик материалдын сыналып жаткан өз ара аракеттенүүсүнүн акылга сыярлык математикалык чагылдырылышы болуп саналат.Мындан тышкары, бул конус-шар модели үчүн, басылган материалдын ийкемдүү касиеттери жөнүндө негизги божомолдор бул жаңы биомиметикалык материалга туура келет жана ийкемдүү модулдун санын аныктоо үчүн колдонулат.
AFM nanoindentation ыкмасын жана анын компоненттерин, анын ичинде чегинүү зондунун касиеттерин (формасы, өлчөмү жана жазгы катуулугу), сезгичтиги (фондук ызы-чуу жана байланыш чекити баалоо) жана маалыматтарды тууралоо моделдерин (сандык модулдук өлчөөлөр) комплекстүү баалоодон кийин, ыкма колдонулган.сандык натыйжаларды текшерүү үчүн коммерциялык жеткиликтүү ультра жумшак үлгүлөрдү мүнөздөйт.1 кПа серпилгич модулу менен коммерциялык полиакриламид (PAAM) гидрогели 140 нм зонд аркылуу гидратталган шарттарда сыналган.Модуль тестирлөөнүн жана эсептөөлөрдүн деталдары Кошумча маалыматта берилген.Натыйжалар өлчөнгөн орточо модул 0,92 кПа, ал эми %RSD жана белгилүү модулдан пайыздык (%) четтөө 10%дан аз экенин көрсөттү.Бул жыйынтыктар ultrasoft материалдардын модулдарын өлчөө үчүн бул иште колдонулган AFM nanoindentation ыкмасынын тактыгын жана кайталанышын тастыктайт.Lehfilcon A CL үлгүлөрүнүн беттери жана SiHy базалык субстрат андан ары чегинүү тереңдигинин функциясы катары ultrasoft бетинин көрүнгөн байланыш модулун изилдөө үчүн ошол эле AFM nanoindentation ыкмасын колдонуу менен мүнөздөлгөн.Ар бир түрдөгү үч үлгү (n = 3; ар бир үлгү үчүн бир чегинүү) үчүн чегинүү күчүн бөлүү ийри сызыктары 300 pN күчтө, 1 мкм/с ылдамдыкта жана толук гидратацияда түзүлдү.Чыгуу күчүн бөлүшүү ийри сызыгы конус-сфера моделин колдонуу менен болжолдонгон.Модулду чегинүү тереңдигине жараша алуу үчүн, күч ийри сызыгынын 40 нм кең бөлүгү байланыш чекитинен баштап ар бир 20 нм кадамга орнотулган жана күч ийри сызыгынын ар бир кадамында модулдун өлчөнгөн маанилери.Spin Cy жана башкалар.Окшош ыкма коллоиддик AFM зонд наноидентациясын колдонуу менен поли(лаурил метакрилат) (P12MA) полимер щеткаларынын модулдук градиентин мүнөздөш үчүн колдонулган жана алар Герц контакт моделин колдонуу менен маалыматтарга шайкеш келет.Бул ыкма 8-сүрөттө көрсөтүлгөндөй көрүнгөн байланыш модулунун (кПа) чегинүү тереңдигине (нм) каршы графигин камсыздайт, ал көрүнгөн контакт модулу/тереңдик градиентин көрсөтөт.CL lehfilcon A үлгүсүнүн эсептелген ийкемдүү модулу үлгүнүн жогорку 100 нм чегинде 2–3 кПа диапазонунда, андан ары тереңдик менен көбөйө баштайт.Башка жагынан алганда, SiHy базалык субстратын бетинде щетка сымал пленкасы жок сынаганда, 300 pN күчтө жетишилген максималдуу чегинүү тереңдиги 50 нмден аз, ал эми маалыматтардан алынган модулдун мааниси 400 кПага жакын. , бул жапырт материалдар үчүн Янгдын модулунун баалуулуктары менен салыштырууга болот.
Көрүнүп турган байланыш модулу (кПа) lehfilcon A CL жана SiHy субстраттары үчүн чегинүү тереңдигине (нм) каршы модулду өлчөө үчүн конус-сфера геометриясы менен AFM nanoindentation ыкмасын колдонуу менен.
Жаңы биомиметикалык тармакталган полимер щетка структурасынын эң жогорку бети ийкемдүүлүктүн өтө төмөн модулун (2–3 кПа) көрсөтөт.Бул STEM сүрөтүндө көрсөтүлгөндөй, айры полимер щеткасынын бош илинген учуна дал келет.CL сырткы четинде модулдук градиенттин кээ бир далилдер бар болсо да, негизги жогорку модулдук субстрат көбүрөөк таасирдүү болуп саналат.Бирок, беттин жогорку 100 нм бутакталган полимер щеткасынын жалпы узундугунун 20% чегинде, ошондуктан бул чегинүү тереңдик диапазонунда модулдун өлчөнгөн маанилери салыштырмалуу так жана катуу эмес деп болжолдоо жөндүү. астыңкы объектинин таасирине жараша болот.
SiHy субстраттарынын бетине кыйыштырылган тармакталган PMPC полимердик щетка структураларынан турган lehfilcon A контакт линзаларынын уникалдуу биомиметикалык дизайнына байланыштуу, салттуу өлчөө ыкмаларын колдонуу менен алардын беттик структураларынын механикалык касиеттерин ишенимдүү мүнөздөп берүү өтө кыйын.Бул жерде биз жогорку суунун мазмуну жана өтө жогорку ийкемдүүлүк менен lefilcon A сыяктуу ультра жумшак материалдарды так мүнөздөгөн AFM наноиндентациясынын өркүндөтүлгөн ыкмасын сунуштайбыз.Бул ыкма AFM зондунун колдонулушуна негизделген, анын учунун өлчөмү жана геометриясы басыла турган ультра жумшак беттин структуралык өлчөмдөрүнө дал келүү үчүн кылдаттык менен тандалган.Зонд менен структуранын ортосундагы өлчөмдөрдүн бул айкалышы пороэластикалык эффекттерге карабастан, тармакталган полимер щетка элементтеринин төмөн модулун жана мүнөздүү ийкемдүү касиеттерин өлчөөгө мүмкүндүк берүүчү сезгичтикти жогорулатат.Натыйжалар линзанын бетине мүнөздүү уникалдуу тармакталган PMPC полимер щеткалары суулуу чөйрөдө сыналганда өтө төмөн ийкемдүүлүк модулуна (2 кПа чейин) жана өтө жогорку ийкемдүүлүккө (100% жакын) ээ экенин көрсөттү.AFM nanoindentation натыйжалары да бизге биомиметикалык линза бетинин көрүнгөн байланыш модулу / тереңдик градиент (30 кПа / 200 нм) мүнөздөөгө мүмкүндүк берди.Бул градиент тармакталган полимер щеткалары менен SiHy субстратынын ортосундагы модулдук айырмадан, же полимер щеткаларынын тармакталган структурасынан/тыгыздыгынан же алардын айкалышынан улам болушу мүмкүн.Бирок, структура менен касиеттердин ортосундагы байланышты, айрыкча щетка бутактарынын механикалык касиеттерге тийгизген таасирин толук түшүнүү үчүн мындан аркы терең изилдөөлөр керек.Окшош өлчөөлөр башка өтө жумшак материалдардын жана медициналык аппараттардын бетинин механикалык касиеттерин мүнөздөөгө жардам берет.
Учурдагы изилдөө учурунда түзүлгөн жана/же талданган маалымат топтомдору негиздүү өтүнүч боюнча тиешелүү авторлордон жеткиликтүү.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. and Haugen, HJ Биоматериалдардын беттеринин физикалык жана химиялык касиеттерине биологиялык реакциялар.Химиялык.коом.Эд.49, 5178–5224 (2020).
Чен, FM жана Liu, кыртыш инженериясы үчүн адамдан алынган биоматериалдарды жакшыртуу X.программалоо.полимер.илим.53, 86 (2016).
Садтлер, К.Дизайн, клиникалык ишке ашыруу жана регенеративдик медицинада биоматериалдардын иммундук реакциясы.Улуттук Мэтт Аян 1, 16040 (2016).
Oliver WK жана Farr GM. Катуулукту жана ийкемдүүлүк модулун аныктоонун жакшыртылган ыкмасы жүктөм жана жылыш өлчөөлөрү менен чегинүү эксперименттерин колдонуу.J. Алма матер.сактоочу танк.7, 1564–1583 (2011).
Уолли, С.М. Чыгуулардын катуулугун текшерүүнүн тарыхый келип чыгышы.алма матер.илим.технологиялар.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Макро, микро жана наношкаладагы чегинүү катуулугун өлчөө: Критикалык карап чыгуу.уруу.Райт.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD жана Clapperich, SM Surface аныктоо каталар жумшак материалдарды nanoindentation модулду ашыкча алып келет.J. Меча.Жүрүм-турум.Биомедициналык илим.алма матер.2, 312–317 (2009).
Каримзаде А., Колоор ССРи, Аятоллахи МР, Бушроа А.Р жана Яхья М.Ю.Эксперименттик жана эсептөө методдорун колдонуу менен гетерогендүү нанокомпозиттердин механикалык мүнөздөмөлөрүн аныктоо үчүн наноиндентация ыкмасын баалоо.илим.Үй 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR жана Owart, TS Чегинүү жана оптималдаштыруунун негизинде тескери чектүү элементтердин анализи менен жумшак илешкектүү гелдердин механикалык мүнөздөмөсү.J. Меча.Жүрүм-турум.Биомедициналык илим.алма матер.2, 355–363 (2009).
Эндрюс JW, Боуэн Дж жана Шанелер D. Шайкеш өлчөө системаларын колдонуу менен илешкектүүлүгүн аныктоону оптималдаштыруу.Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. and Pellillo, E. Nanoindentation полимердик беттердин.J. Физика.D. Физика боюнча тапшыруу.31, 2395 (1998).
Мияилович А.С., Цин Б., Фортунато Д. жана Ван Влиет К.Дж. Шок чегинүүнү колдонуу менен жогорку ийкемдүү полимерлердин жана биологиялык ткандардын илешкектүү механикалык касиеттеринин мүнөздөмөсү.Биоматериалдар журналы.71, 388–397 (2018).
Перепелкин Н.В., Ковалев А.Е., Горб С.Н., Бородич Ф.М. Бородич-Галанов (БГ) кеңейтилген методу жана терең оюктун жардамы менен жумшак материалдардын серпилгичтик модулун жана адгезия иштерин баалоо.мех.алма матер.129, 198–213 (2019).
Ши, X. жана башкалар.Силикон гидрогель контакт линзаларынын биомиметикалык полимердик беттеринин нано масштабдуу морфологиясы жана механикалык касиеттери.Лангмюр 37, 13961–13967 (2021).