Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Weist e Karussell vun dräi Rutschen op eemol.Benotzt d'Previous an Next Knäppercher fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen, oder benotzt d'Slider Knäppercher um Enn fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen.
Mat der Entwécklung vun neien ultra-weiche Materialien fir medizinesch Geräter a biomedizinesch Uwendungen ass déi ëmfaassend Charakteriséierung vun hire kierperlechen a mechanesche Properties souwuel wichteg an Erausfuerderung.Eng modifizéiert Atomkraaftmikroskopie (AFM) Nanoindentatiounstechnik gouf applizéiert fir den extrem nidderegen Uewerflächemodul vun der neier Lehfilcon ze charakteriséieren.Dës Method erlaabt präzis Determinatioun vu Kontaktpunkten ouni d'Effekter vun der viskoser Extrusioun beim Approche vu verzweigte Polymeren.Ausserdeem mécht et méiglech d'mechanesch Charakteristiken vun eenzelne Pinselelementer ze bestëmmen ouni den Effekt vun der Poroelastizitéit.Dëst gëtt erreecht andeems Dir eng AFM Sonde mat engem Design (Spëtzgréisst, Geometrie a Fréijoersraten) auswielen, déi besonnesch gëeegent ass fir d'Eegeschafte vu mëllen Materialien a biologesche Proben ze moossen.Dës Method verbessert d'Sensibilitéit an d'Genauegkeet fir eng korrekt Messung vum ganz mëllen Material lehfilcon A, deen en extrem nidderegen Elastizitéitsmodul op der Uewerfläch (bis zu 2 kPa) an eng extrem héich Elastizitéit am internen (bal 100%) wässerlechen Ëmfeld huet. .D'Resultater vun der Uewerflächestudie hunn net nëmmen d'ultra-mëll Uewerflächeegenschafte vun der Lehfilcon A Lens opgedeckt, awer och gewisen datt de Modulus vun de verzweifelte Polymerbürsten mat deem vum Silizium-Waasserstoff-Substrat vergläichbar war.Dës Uewerfläch Charakteriséierungstechnik kann op aner ultra-mëll Materialien a medizinesch Geräter applizéiert ginn.
Déi mechanesch Eegeschafte vu Materialien, déi fir den direkte Kontakt mat liewegen Tissue entworf sinn, ginn dacks vun der biologescher Ëmwelt festgeluegt.De perfekte Match vun dëse Materialeigenschaften hëlleft fir déi gewënschte klinesch Charakteristike vum Material z'erreechen ouni negativ cellulär Äntwerten ze verursaachen1,2,3.Fir bulk homogen Materialien ass d'Charakteriséierung vu mechanesche Eegeschafte relativ einfach wéinst der Disponibilitéit vu Standardprozeduren an Testmethoden (zB Mikroindentatioun4,5,6).Wéi och ëmmer, fir ultra-mëll Materialien wéi Gelen, Hydrogelen, Biopolymeren, lieweg Zellen, etc., sinn dës Testmethoden allgemeng net uwendbar wéinst Miessresolutiounsbeschränkungen an der Inhomogenitéit vun e puer Materialien7.Am Laf vun de Joren goufen traditionell Indentatiounsmethoden geännert an ugepasst fir eng breet Palette vu mëllen Materialien ze charakteriséieren, awer vill Methoden leiden nach ëmmer vu schlëmmen Mängel déi hir Benotzung limitéieren8,9,10,11,12,13.De Mangel u spezialiséierten Testmethoden, déi d'mechanesch Eegeschafte vu supermëllen Materialien an Uewerflächeschichte präzis an zouverlässeg charakteriséieren, limitéiert hir Notzung a verschiddenen Uwendungen staark.
An eiser viregter Aarbecht hu mir d'lehfilcon A (CL) Kontaktlens agefouert, e mëllt heterogen Material mat all ultra-mëllen Uewerflächeegenschaften ofgeleet vu potenziell biomimeteschen Designen inspiréiert vun der Uewerfläch vun der Cornea vum Auge.Dëst Biomaterial gouf entwéckelt andeems eng verzweigt, vernetzt Polymerschicht vu Poly(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholin (MPC)) (PMPC) op e Silikonhydrogel (SiHy) 15 entworf gouf fir medizinesch Geräter baséiert op.Dëse Graftingprozess erstellt eng Schicht op der Uewerfläch, déi aus enger ganz mëller an héich elastescher verzweigter polymerescher Pinselstruktur besteet.Eis viregt Aarbecht huet bestätegt datt d'biomimetesch Struktur vum Lehfilcon A CL super Uewerflächeeigenschaften ubitt wéi verbesserte Befeuchtung a Fouling Präventioun, erhéicht Schmieregkeet a reduzéierter Zell- a bakteriell Adhäsioun15,16.Zousätzlech proposéiert d'Benotzung an d'Entwécklung vun dësem biomimetesche Material och weider Expansioun op aner biomedizinesch Geräter.Dofir ass et kritesch d'Uewerflächeegenschafte vun dësem ultra-mëlle Material ze charakteriséieren an hir mechanesch Interaktioun mam Auge ze verstoen fir eng ëmfaassend Wëssensbasis ze kreéieren fir zukünfteg Entwécklungen an Uwendungen z'ënnerstëtzen.Déi meescht kommerziell verfügbar SiHy Kontaktlënse besteet aus enger homogener Mëschung aus hydrophilen an hydrophobe Polymeren, déi eng eenheetlech Materialstruktur bilden17.Verschidde Studie goufen duerchgefouert fir hir mechanesch Eegeschafte mat traditionelle Kompressiouns-, Spann- a Mikroindentatiounstestmethoden18,19,20,21 z'ënnersichen.Wéi och ëmmer, den neie biomimeteschen Design vu lehfilcon A CL mécht et en eenzegaartegt heterogen Material, an deem d'mechanesch Eegeschafte vun de verzweigte Polymerbürstestrukturen wesentlech vun deene vum SiHy Basissubstrat ënnerscheeden.Dofir ass et ganz schwéier dës Eegeschafte präzis ze quantifizéieren mat konventionelle an Indentatiounsmethoden.Eng villverspriechend Method benotzt d'Nanoindentatiounstestmethod implementéiert an der Atomkraaftmikroskopie (AFM), eng Method déi benotzt gouf fir d'mechanesch Eegeschafte vu mëllen viskoelastesche Materialien wéi biologesch Zellen a Stoffer ze bestëmmen, souwéi mëll Polymeren22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.An der AFM Nanoindentatioun sinn d'Grondlage vum Nanoindentatiounstest kombinéiert mat de leschte Fortschrëtter an der AFM Technologie fir eng verstäerkte Messempfindlechkeet an Tester vun enger breet Palette vun inherent supersoft Materialien31,32,33,34,35,36 ze bidden.Zousätzlech bitt d'Technologie aner wichteg Virdeeler duerch d'Benotzung vu verschiddene Geometrien.Indenter a Sonde an d'Méiglechkeet fir a verschiddene flëssege Medien ze testen.
AFM Nanoindentatioun kann bedingt an dräi Haaptkomponenten opgedeelt ginn: (1) Ausrüstung (Sensoren, Detektoren, Sonden, etc.);(2) Miessparameter (wéi Kraaft, Verschiebung, Geschwindegkeet, Rampengréisst, etc.);(3) Dateveraarbechtung (Baseline Korrektur, Touch Point Schätzung, Datepassung, Modelléierung, etc.).E bedeitende Problem mat dëser Method ass datt verschidde Studien an der Literatur mat AFM Nanoindentatioun ganz ënnerschiddlech quantitativ Resultater fir déiselwecht Probe / Zell / Materialtyp37,38,39,40,41 berichten.Zum Beispill, Lekka et al.Den Afloss vun der AFM Sondegeometrie op de gemoossene Young Modul vu Proben vu mechanesch homogenen Hydrogel an heterogenen Zellen gouf studéiert a verglach.Si berichten datt d'Modulwäerter héich ofhängeg vun der Kantileverauswiel an der Spëtzform sinn, mam héchste Wäert fir eng pyramid-förmlech Sonde an dem niddregsten Wäert vun 42 fir eng kugelfërmeg Sonde.Selhuber-Unkel et al.Et gouf gewisen wéi d'Indentergeschwindegkeet, d'Indentergréisst an d'Dicke vu Polyacrylamid (PAAM) Proben de Young's Modul beaflossen, gemooss duerch ACM43 Nanoindentatioun.En anere komplizéiere Faktor ass de Mangel u Standard extrem niddereg Modulus Testmaterialien a gratis Testprozeduren.Dëst mécht et ganz schwéier genee Resultater mat Vertrauen ze kréien.Wéi och ëmmer, d'Method ass ganz nëtzlech fir relativ Miessungen a vergläichend Evaluatioune tëscht ähnlechen Probetypen, zum Beispill mat AFM Nanoindentatioun fir normal Zellen vu Kriibszellen 44, 45 z'ënnerscheeden.
Wann Dir mëll Materialien mat AFM Nanoindentatioun testen, ass eng allgemeng Fauschtregel eng Sonde mat enger gerénger Fréijoerskonstant (k) ze benotzen, déi enk mam Probemodul an engem hemisphereschen / ronnen Tipp entsprécht, sou datt déi éischt Sonde d'Probeflächen net duerchbréngt. éischte Kontakt mat mëllen Materialien.Et ass och wichteg datt d'Deflektiounssignal generéiert vun der Sonde staark genuch ass fir vum Laserdetektorsystem24,34,46,47 z'entdecken.Am Fall vun ultra-mëllen heterogenen Zellen, Stoffer a Gelen ass eng aner Erausfuerderung d'Klebkraaft tëscht der Sonde an der Probefläch ze iwwerwannen fir reproduzéierbar an zouverlässeg Miessunge48,49,50 ze garantéieren.Bis viru kuerzem hunn déi meescht Aarbechten iwwer AFM Nanoindentatioun sech op d'Studie vum mechanesche Verhalen vu biologesche Zellen, Stoffer, Gelen, Hydrogelen a Biomoleküle konzentréiert mat relativ grousse Kugelproben, allgemeng als kolloidal Sonden (CPs) bezeechent., 47, 51, 52, 53, 54, 55. Dës Spëtze hunn e Radius vun 1 bis 50 µm a ginn allgemeng aus Borosilikatglas, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Siliziumdioxid (SiO2) an Diamant- wéi Kuelestoff (DLC).Och wann CP-AFM Nanoindentatioun dacks déi éischt Wiel fir mëll Probe Charakteriséierung ass, huet et seng eege Problemer a Aschränkungen.D'Benotzung vu groussen, mikrongréissten Kugelspëtze erhéicht d'total Kontaktfläch vum Tipp mat der Probe a féiert zu engem bedeitende Verloscht vu raimlecher Opléisung.Fir mëll, inhomogen Exemplare, wou d'mechanesch Eegeschafte vun lokalen Elementer wesentlech vun der Moyenne iwwer e méi breet Gebitt ënnerscheeden kënnen, kann d'CP Indentatioun all Inhomogenitéit an Eegeschaften op enger lokaler Skala verstoppen52.Kolloidal Sonden ginn typesch gemaach andeems se mikrongréisst kolloidal Kugelen op tipless Cantilevers mat Epoxyklebstoff befestigen.De Fabrikatiounsprozess selwer ass voll mat ville Probleemer a kann zu Inkonsistenzen am Sondekalibratiounsprozess féieren.Zousätzlech beaflossen d'Gréisst an d'Mass vun de kolloidalen Partikelen direkt d'Haaptkalibratiounsparameter vum Cantilever, wéi d'Resonanzfrequenz, d'Fréijoersteifheit an d'Ofdreiwungsempfindlechkeet56,57,58.Also, allgemeng benotzt Methoden fir konventionell AFM Sonden, wéi Temperatur Eechung, vläicht net eng genee Eechung fir CP bidden, an aner Methoden kënnen néideg sinn fir dës corrections ze Leeschtunge57, 59, 60, 61. Typesch CP indentation Experimenter benotzen grouss deviations cantilever zu Leeschtunge studéiert d'Eegeschafte vu mëlle Proben, wat e weidere Problem schaaft beim Kalibréiere vum net-lineare Verhalen vum Kantilever bei relativ grousser Ofwäichungen62,63,64.Modern kolloidal Sonde-indentatiounsmethoden berücksichtegen normalerweis d'Geometrie vum Cantilever, deen benotzt gëtt fir d'Sond ze kalibréieren, awer ignoréieren den Afloss vu kolloidale Partikelen, wat zousätzlech Onsécherheet an der Genauegkeet vun der Method schaaft38,61.Ähnlech, elastesche Moduler, déi duerch Kontaktmodellfitting berechent sinn, sinn direkt ofhängeg vun der Geometrie vun der Abriechersonde, an de Mëssverständnis tëscht Tipp- a Proufoberflächecharakteristiken kann zu Ongenauegkeeten féieren27, 65, 66, 67, 68. Puer rezent Aarbecht vum Spencer et al.D'Faktoren déi berücksichtegt solle ginn wann Dir mëll Polymer Pinselen mat der CP-AFM Nanoindentatiounsmethod charakteriséiert, ginn beliicht.Si hunn gemellt datt d'Retentioun vun enger viskoser Flëssegkeet a Polymerbürsten als Funktioun vun der Geschwindegkeet zu enger Erhéijung vun der Kappbelaaschtung resultéiert an doduerch verschidde Miessunge vu Geschwindegkeetsofhängege Properties30,69,70,71.
An dëser Studie hu mir den Uewerflächemodul vum ultra-mëllen héichelastesche Material lehfilcon A CL mat enger modifizéierter AFM Nanoindentatiounsmethod charakteriséiert.Gitt d'Eegeschaften an d'nei Struktur vun dësem Material, ass d'Sensibilitéitsberäich vun der traditioneller Indentatiounsmethod kloer net genuch fir de Modul vun dësem extrem mëllen Material ze charakteriséieren, also ass et néideg eng AFM Nanoindentatiounsmethod mat méi héijer Sensibilitéit a manner Sensibilitéit ze benotzen.Niveau.No der Iwwerpréiwung vun de Mängel a Probleemer vun existéierende kolloidalen AFM Sonde Nanoindentatiounstechniken, weisen mir firwat mir eng méi kleng, personaliséiert entworf AFM Sonde gewielt hunn fir Sensibilitéit, Hannergrondgeräischer, Punkt vum Kontakt ze eliminéieren, Geschwindegkeetsmodul vu mëllen heterogenen Materialien wéi Flëssegkeetsbehalen ze eliminéieren Ofhängegkeet.a korrekt Quantifikatioun.Zousätzlech konnte mir d'Form an d'Dimensioune vum Spëtzespëtz präzis moossen, wat eis erlaabt de Kegelkugel-Fitmodell ze benotzen fir den Elastizitéitsmodul ze bestëmmen ouni de Kontaktgebitt vum Tipp mam Material ze bewäerten.Déi zwee implizit Viraussetzungen, déi an dësem Wierk quantifizéiert sinn, sinn déi voll elastesch Materialeigenschaften an den Indentatiounsdéift-onofhängege Modul.Mat dëser Method hu mir fir d'éischt ultra-mëll Standarde mat engem bekannte Modul getest fir d'Method ze quantifizéieren, an duerno dës Methode benotzt fir d'Surface vun zwee verschiddene Kontaktlinsenmaterialien ze charakteriséieren.Dës Method fir AFM Nanoindentatiounsflächen mat verstäerkter Sensibilitéit ze charakteriséieren gëtt erwaart fir eng breet Palette vu biomimeteschen heterogenen ultrasoft Materialien mat potenzieller Notzung a medizineschen Apparater a biomedizineschen Uwendungen applicabel ze sinn.
Lehfilcon A Kontaktlënse (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) an hir Silikon Hydrogel Substrate goufen fir Nanoindentatiounsexperimenter gewielt.Eng speziell entworf Lens Mount gouf am Experiment benotzt.Fir d'Objektiv fir d'Tester z'installéieren, gouf se suergfälteg op de kuppelfërmege Stand gesat, fir sécher ze stellen datt keng Loftblasen dobannen erakommen, an dann mat de Kanten fixéiert.E Lach an der Armatur uewen um Objektivhalter bitt Zougang zum opteschen Zentrum vun der Lens fir Nanoindentatiounsexperimenter wärend d'Flëssegkeet op der Plaz hält.Dëst hält d'Lënse voll hydratiséiert.500 μl Kontaktlens Verpackungsléisung gouf als Testléisung benotzt.Fir déi quantitativ Resultater z'iwwerpréiwen, goufen kommerziell verfügbar net-aktivéiert Polyacrylamid (PAAM) Hydrogelen aus enger Polyacrylamid-Co-Methylen-Bisacrylamid Zesummesetzung (100 mm Petrisoft Petri Platen, Matrigen, Irvine, CA, USA), e bekannte elastesche Modul vun 1 virbereet. kPa.Benotzt 4-5 Drëpsen (ongeféier 125 μl) Phosphat-gebufferter Salzlinn (PBS vu Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) an 1 Tropfen OPTI-GRATIS Puremoist Kontaktlinsenléisung (Alcon, Vaud, TX, USA).) an der AFM Hydrogel-Sonde Interface.
Echantillon vu Lehfilcon A CL a SiHy Substrate goufen visualiséiert mat engem FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) System ausgestatt mat engem Scanning Transmission Electron Microscope (STEM) Detektor.Fir d'Proben ze preparéieren, goufen d'Lënse fir d'éischt mat Waasser gewascht an a Patt-förmleche Keile geschnidden.Fir en Differentialkontrast tëscht den hydrophilen a hydrophobesche Komponenten vun de Proben z'erreechen, gouf eng 0,10% stabiliséiert Léisung vu RuO4 als Faarf benotzt, an där d'Proben fir 30 min taucht waren.D'lehfilcon A CL RuO4 Faarf ass wichteg net nëmme fir e verbesserten Differentialkontrast z'erreechen, awer hëlleft och d'Struktur vun de verzweigte Polymerbürsten an hirer ursprénglecher Form ze erhaalen, déi dann op STEM-Biller sichtbar sinn.Si goufen dann an enger Serie vun Ethanol / Waasser Mëschunge mat enger Erhéijung vun Ethanol Konzentratioun gewäsch an dehydréiert.D'Proben goufen duerno mat EMBed 812/Araldite Epoxy gegoss, déi iwwer Nuecht bei 70 ° C geheelt hunn.Probeblocken, déi duerch Harzpolymeriséierung kritt goufen, goufen mat engem Ultramikrotome geschnidden, an déi resultéierend dënn Sektioune goufen mat engem STEM-Detektor am nidderegen Vakuum-Modus bei enger Beschleunigungsspannung vun 30 kV visualiséiert.Déi selwecht SEM System gouf fir detailléiert Charakteriséierung vun der PFQNM-LC-A-CAL AFM Sonde (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) benotzt.SEM Biller vun der AFM Sonde goufen an engem typesche Héichvakuum Modus mat enger Beschleunigungsspannung vun 30 kV kritt.Kaaft Biller a verschiddene Winkelen a Vergréisserungen fir all Detailer vun der Form a Gréisst vum AFM Sonde Tipp opzehuelen.All Tipp Dimensiounen vun Interessi an de Biller goufen digital gemooss.
En Dimensioun FastScan Bio Icon Atomkraaftmikroskop (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) mam "PeakForce QNM a Fluid" Modus gouf benotzt fir Lehfilcon A CL, SiHy Substrat, a PAAm Hydrogel Proben ze visualiséieren an nanoindentéieren.Fir Imaging Experimenter, gouf eng PEAKFORCE-HIRS-FA Sonde (Bruker) mat engem nominellen Tipp Radius vun 1 nm benotzt fir héich Opléisung Biller vun der Prouf mat engem Scan Taux vun 0,50 Hz ze fänken.All Biller goufen an wässerlech Léisung geholl.
AFM Nanoindentatiounsexperimenter goufen mat enger PFQNM-LC-A-CAL Sonde (Bruker) duerchgefouert.D'AFM Sonde huet e Silizium Tipp op engem Nitrid Cantilever 345 nm déck, 54 µm laang a 4.5 µm breet mat enger Resonanzfrequenz vu 45 kHz.Et ass speziell entwéckelt fir quantitativ nanomechanesch Miessunge op mëll biologesche Proben ze charakteriséieren an auszeféieren.D'Sensoren ginn individuell an der Fabrik mat virkalibréierte Fréijoersastellungen kalibréiert.D'Fréijoerskonstanten vun de Sonden, déi an dëser Etude benotzt goufen, waren am Beräich vun 0,05-0,1 N/m.Fir d'Form an d'Gréisst vum Tipp genee ze bestëmmen, gouf d'Sond am Detail mat SEM charakteriséiert.Op Fig.Figur 1a weist eng héich Opléisung, geréng Vergréisserung Scannen Elektronenmikrograph vun der PFQNM-LC-A-CAL Sonde, déi eng holistesch Vue vum Sondedesign ubitt.Op Fig.1b weist eng vergréissert Vue op d'Spëtzt vum Sondespëtz, a liwwert Informatioun iwwer d'Form an d'Gréisst vum Tipp.Am extremen Enn ass d'Nadel eng Hemisphär ongeféier 140 nm Duerchmiesser (Fig. 1c).Ënnert dësem dréit den Tipp an eng konesch Form, an erreecht eng gemoossene Längt vun ongeféier 500 nm.Ausserhalb vun der tapering Regioun ass den Tipp zylindresch an endet an enger totaler Spëtzlängt vun 1,18 µm.Dëst ass den Haaptfunktiounsdeel vum Sondetip.Zousätzlech gouf eng grouss Kugelfërmeg Polystyrol (PS) Sonde (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) mat engem Tippduerchmiesser vu 45 µm an enger Fréijoerskonstant vun 2 N/m och fir d'Test als kolloidal Sonde benotzt.mat PFQNM-LC-A-CAL 140 nm Sonde fir Verglach.
Et gouf gemellt datt Flëssegkeet tëscht der AFM Sonde an der Polymer Pinsel Struktur wärend der Nanoindentatioun agespaart ka ginn, wat eng Upward Kraaft op d'AFM Sonde ausübt ier se tatsächlech d'Uewerfläch beréiert69.Dëse viskose Extrusiounseffekt wéinst der Flëssegkeetsretentioun kann de scheinbaren Kontaktpunkt änneren, an doduerch d'Uewerflächemodulmiessunge beaflossen.Fir den Effet vun der Sondegeometrie an der Ofsenkungsgeschwindegkeet op d'Flëssegkeetsretentioun ze studéieren, goufen d'Kraaftkraaftkurven fir lehfilcon A CL Echantillon geplot mat enger 140 nm Duerchmiesser Sonde bei konstante Verdrängungsraten vun 1 µm / s an 2 µm / s.Sonde Duerchmiesser 45 µm, fix Kraaft Astellung 6 nN erreecht bei 1 µm/s.Experimenter mat enger Sonde 140 nm Duerchmiesser goufe mat enger Indentatiounsgeschwindegkeet vun 1 µm / s an enger festgeluegter Kraaft vun 300 pN duerchgefouert, gewielt fir e Kontaktdrock am physiologeschen Beräich (1-8 kPa) vum ieweschten Augelid ze kreéieren.Drock 72. Soft fäerdeg Echantillon vu PAA Hydrogel mat engem Drock vun 1 kPa goufen fir eng Indentatiounskraaft vu 50 pN bei enger Geschwindegkeet vun 1 μm / s mat enger Sonde mat engem Duerchmiesser vu 140 nm getest.
Well d'Längt vum konischen Deel vun der Spëtzt vun der PFQNM-LC-A-CAL Sonde ongeféier 500 nm ass, kann fir all Indentatiounsdéift < 500 nm sécher ugeholl ginn datt d'Geometrie vun der Sonde während der Entféierung trei bleift. Kegel Form.Zousätzlech gëtt ugeholl datt d'Uewerfläch vum Material ënner Test eng reversibel elastesch Äntwert wäert weisen, wat och an de folgende Sektiounen bestätegt gëtt.Dofir, ofhängeg vun der Form an der Gréisst vum Tipp, hu mir de Kegelkugel passend Modell gewielt, entwéckelt vu Briscoe, Sebastian an Adams, deen an der Software vum Verkeefer verfügbar ass, fir eis AFM Nanoindentatiounsexperimenter (NanoScope) ze veraarbecht.Trennungsdatenanalysesoftware, Bruker) 73. De Modell beschreift d'Kraaft-Verschiebungsverhältnis F (δ) fir e Kegel mat engem sphäresche Spëtzdefekt.Op Fig.Figur 2 weist d'Kontaktgeometrie wärend der Interaktioun vun engem steife Kegel mat engem Kugelspëtzt, wou R de Radius vum Kugelspëtz ass, a de Kontaktradius ass, b de Kontaktradius um Enn vum Kugelspëtz ass, δ ass den Kontakt Radius.D'Tiefe vun der Abriecherung, θ ass den Hallefwénkel vum Kegel.D'SEM Bild vun dëser Sonde weist kloer datt de Kugelspëtzt mat engem Duerchmiesser vun 140 nm tangentiell an e Kegel fusionéiert, also ass b nëmmen duerch R definéiert, also b = R cos θ.D'Verkeefer geliwwert Software bitt eng Kegelkugel Bezéiung fir de Young's Modulus (E) Wäerter aus Kraaft Trennungsdaten ze berechnen, unzehuelen a> b.Relatioun:
wou F d'Abréckkraaft ass, E de Young säi Modul ass, ν de Poisson säi Verhältnis ass.De Kontaktradius a ka geschat ginn mat:
Schema vun der Kontaktgeometrie vun engem steife Kegel mat engem kugelfërmege Spëtz gedréckt an d'Material vun enger Lefilcon Kontaktlens mat enger Uewerflächeschicht vu verzweigte Polymerbürsten.
Wann a ≤ b, reduzéiert d'Relatioun op d'Equatioun fir eng konventionell Kugelgestalt;
Mir gleewen datt d'Interaktioun vun der indenting Sonde mat der verzweigter Struktur vun der PMPC Polymer Pinsel de Kontakt Radius a méi grouss gëtt wéi de kugelfërmege Kontakt Radius b.Dofir, fir all quantitativ Miessunge vun der elastesche Moduler, déi an dëser Etude gemaach goufen, benotzt mir d'Ofhängegkeet fir de Fall a> b.
D'ultrasoft biomimetesch Materialien, déi an dëser Etude studéiert goufen, goufen iwwergräifend ofgezeechent mat Scannertransmission Elektronenmikroskopie (STEM) vun der Probe Querschnitt an Atomkraaftmikroskopie (AFM) vun der Uewerfläch.Dës detailléiert Uewerflächcharakteriséierung gouf als Ausdehnung vun eiser virdru publizéierter Aarbecht gemaach, an där mir festgestallt hunn datt déi dynamesch verzweigte polymere Pinselstruktur vun der PMPC-modifizéierter Lehfilcon A CL Uewerfläch ähnlech mechanesch Eegeschafte wéi gebierteg Corneal Tissue 14 ausgestallt huet.Aus dësem Grond bezeechne mir Kontaktlensflächen als biomimetesch Materialien14.Op Fig.3a, b weisen Querschnëtt vu verzweigte PMPC Polymerbürstestrukturen op der Uewerfläch vun engem Lehfilcon A CL Substrat respektiv en onbehandelt SiHy Substrat.D'Surfaces vu béide Proben goufen weider analyséiert mat héijer Opléisung AFM Biller, déi d'Resultater vun der STEM Analyse weider bestätegt (Fig. 3c, d).Zesummegefaasst ginn dës Biller eng geschätzte Längt vun der PMPC verzweigtem Polymer Pinsel Struktur bei 300–400 nm, wat kritesch ass fir d'Interpretatioun vun AFM Nanoindentatiounsmiessungen.Eng aner Schlësselobservatioun aus de Biller ofgeleet ass datt d'Gesamtflächestruktur vum CL biomimetesche Material morphologesch anescht ass wéi déi vum SiHy Substratmaterial.Dësen Ënnerscheed an hirer Uewerflächemorphologie ka sech während hirer mechanescher Interaktioun mat der AFM Sonde an duerno an de gemoossene Modulwäerter offensichtlech ginn.
Querschnitt STEM Biller vun (a) lehfilcon A CL an (b) SiHy Substrat.Skala Bar, 500 nm.AFM Biller vun der Uewerfläch vum Lehfilcon A CL Substrat (c) an dem Basis SiHy Substrat (d) (3 µm × 3 µm).
Bioinspiréiert Polymeren a Polymerbürstestrukturen sinn inherent mëll a si wäit studéiert a benotzt a verschiddene biomedizineschen Uwendungen74,75,76,77.Dofir ass et wichteg d'AFM Nanoindentatiounsmethod ze benotzen, déi hir mechanesch Eegeschafte genau an zouverlässeg moosse kann.Awer gläichzäiteg sinn déi eenzegaarteg Eegeschafte vun dësen ultra-weiche Materialien, wéi zum Beispill extrem nidderegen elastesche Modul, héije Flëssegkeetsgehalt an héijer Elastizitéit, et dacks schwéier fir dat richtegt Material, Form a Form vun der Abriechersonde ze wielen.Gréisst.Dëst ass wichteg fir datt den Indenter net déi mëll Uewerfläch vun der Probe duerchbrach, wat zu Feeler bei der Bestëmmung vum Kontaktpunkt mat der Uewerfläch an dem Kontaktgebitt féieren.
Fir dëst ass e verständlecht Verständnis vun der Morphologie vun ultra-mëllen biomimetesche Materialien (lehfilcon A CL) wesentlech.Informatioun iwwer d'Gréisst an d'Struktur vun de verzweigte Polymer Pinselen, déi mat der Bildungsmethod kritt goufen, gëtt d'Basis fir déi mechanesch Charakteriséierung vun der Uewerfläch mat AFM Nanoindentatiounstechniken.Amplaz vu mikrongréisste sphäresche kolloidale Sonden hu mir d'PFQNM-LC-A-CAL Siliziumnitridsonde (Bruker) mat engem Tippduerchmiesser vu 140 nm gewielt, speziell fir quantitativ Kartéierung vun de mechanesche Eegeschafte vu biologesche Proben 78, 79, 80 entworf. , 81, 82, 83, 84 D'Begrënnung fir d'Verwäertung vu relativ schaarfen Sonden am Verglach mat konventionelle kolloidale Sonden kann duerch d'strukturell Feature vum Material erkläert ginn.Vergläicht d'Sonde Tippgréisst (~ 140 nm) mat de verzweifelte Polymerbürsten op der Uewerfläch vum CL lehfilcon A, an der Fig. reduzéiert d'Chance datt den Tipp duerch si piercéiert.Fir dëse Punkt ze illustréieren, ass an der Fig.
Schematesch weist STEM Bild vun lehfilcon A CL an engem ACM indentation Sonde (op Skala gezeechent).
Zousätzlech ass d'Spëtzgréisst vun 140 nm kleng genuch fir de Risiko vun engem vun de klebrige Extrusiounseffekter ze vermeiden déi virdru gemellt goufen fir Polymer Pinselen produzéiert vun der CP-AFM Nanoindentatiounsmethod69,71.Mir huelen un datt wéinst der spezieller Kegelkugelform a relativ klenger Gréisst vun dësem AFM Tipp (Fig. 1), d'Natur vun der Kraaftkurve generéiert duerch lehfilcon A CL Nanoindentatioun hänkt net vun der Abriechergeschwindegkeet oder der Luede / Ausluedegeschwindegkeet of. .Dofir ass et net vu poroelasteschen Effekter beaflosst.Fir dës Hypothese ze testen, goufen lehfilcon A CL Echantillon mat enger fixer maximaler Kraaft mat enger PFQNM-LC-A-CAL Sonde agedréckt, awer mat zwou verschiddene Geschwindegkeeten, an déi entstinn Spann- a Retractkraaftkurven goufen benotzt fir d'Kraaft (nN) ze plotten. an der Trennung (µm) gëtt an der Figur 5a gewisen.Et ass kloer, datt d'Kraaft Kéiren während Luede an Ausluede komplett iwwerlappt, an et gëtt keng kloer Beweiser, datt d'Kraaft Schéier op null indentation Déift vergréissert mat indentation Vitesse an der Figur, suggeréiert, datt déi eenzel Biischt Elementer ouni poroelastic Effekt charakteriséiert goufen.Am Géigesaz, flësseg Retentiounseffekter (viskos Extrusioun a Poroelastizitéitseffekter) si evident fir d'45 µm Duerchmiesser AFM Sonde mat der selwechter Indentatiounsgeschwindegkeet a ginn duerch d'Hysteresis tëscht de Stretch- a Retractkurven beliicht, wéi an der Figur 5b.Dës Resultater ënnerstëtzen d'Hypothese a proposéiere datt 140 nm Duerchmiesser Sonden e gudde Choix sinn fir sou mëll Flächen ze charakteriséieren.
lehfilcon A CL indentation Kraaft Kéieren benotzt ACM;(a) d'Benotzung vun enger Sonde mat engem Duerchmiesser vu 140 nm bei zwee Belaaschtungsraten, déi d'Feele vun engem poroelasteschen Effekt während der Uewerflächenabendung beweist;(b) benotzt Sonden mat engem Duerchmiesser vu 45 µm an 140 nm.s weisen d'Effekter vun der viskoser Extrusioun an der Poroelastizitéit fir grouss Sonden am Verglach mat méi klengen Sonden.
Fir ultrasoft Flächen ze charakteriséieren, mussen AFM Nanoindentatiounsmethoden déi bescht Sonde hunn fir d'Eegeschafte vum Material ze studéieren.Zousätzlech zu der Tippform a Gréisst spillt d'Sensibilitéit vum AFM-Detektorsystem, d'Sensibilitéit fir d'Spëtztabwechung am Testëmfeld, an d'Kantileversteifheet eng wichteg Roll bei der Bestëmmung vun der Genauegkeet an der Zouverlässegkeet vun der Nanoindentatioun.Miessunge.Fir eisen AFM System ass d'Position Sensitive Detector (PSD) Limit vun der Detektioun ongeféier 0,5 mV a baséiert op der virkalibréierter Fréijoersgeschwindegkeet an der berechentem Flëssegabwechsempfindlechkeet vun der PFQNM-LC-A-CAL Sonde, déi entsprécht der theoretesch Lastempfindlechkeet.ass manner wéi 0,1 pN.Dofir erlaabt dës Method d'Messung vun enger minimaler Indentatiounskraaft ≤ 0,1 pN ouni periphere Geräischerkomponent.Wéi och ëmmer, et ass bal onméiglech fir en AFM System fir periphere Geräischer op dësen Niveau ze reduzéieren wéinst Faktoren wéi mechanesch Schwéngung a Flëssdynamik.Dës Faktore limitéieren d'Gesamtempfindlechkeet vun der AFM Nanoindentatiounsmethod a féieren och zu engem Hannergrondgeräischersignal vun ongeféier ≤ 10 pN.Fir Uewerfläch Charakteriséierung, goufen lehfilcon A CL a SiHy Substrat Echantillon ënner voll hydratiséiert Konditiounen ageréckt mat enger 140 nm Sonde fir SEM Charakteriséierung, an déi doraus resultéierend Kraaft Kéiren goufen tëscht Kraaft (pN) an Drock iwwerlagert.D'Trennungsplot (µm) gëtt an der Figur 6a gewisen.Am Verglach zum SiHy Basissubstrat weist d'lehfilcon A CL Kraaftkurve kloer eng Iwwergangsphase, déi um Kontaktpunkt mat der forked Polymer Pinsel ufänkt a mat enger schaarfer Ännerung am Hangmarkéierungskontakt vum Tipp mam Basismaterial endet.Dësen Iwwergangsdeel vun der Kraaftkurve beliicht dat wierklech elastescht Verhalen vun der verzweigter Polymerbürste op der Uewerfläch, wéi beweist duerch d'Kompressiounskurve no der Spannungskurve an de Kontrast an de mechanesche Properties tëscht der Pinselstruktur a voluminöse SiHy Material.Wann Dir lefilcon vergläicht.Trennung vun der Duerchschnëttslängt vun engem verzweifelte Polymerbürste am STEM Bild vun der PCS (Fig. 3a) a seng Kraaftkurve laanscht d'Abscissa an der Fig. 3a.6a weist datt d'Method fäeg ass den Tipp an de verzweigte Polymer z'entdecken, déi ganz uewen op der Uewerfläch erreechen.Kontakt tëscht Biischt Strukturen.Zousätzlech, enk Iwwerlappung vun de Kraaftkurven weist kee Flëssegkeetsretentiounseffekt un.An dësem Fall ass et absolut keng Adhäsioun tëscht der Nadel an der Uewerfläch vun der Probe.Déi iewescht Sektioune vun de Kraaftkurven fir déi zwee Proben iwwerlappen, wat d'Ähnlechkeet vun de mechanesche Eegeschafte vun de Substratmaterialien reflektéiert.
(a) AFM Nanoindentation Kraaftkurven fir lehfilcon A CL Substrater a SiHy Substrater, (b) Kraaftkurven déi Kontaktpunktschätzung mat der Hannergrondgeräischer-Schwellmethod weisen.
Fir déi méi fein Detailer vun der Kraaftkurve ze studéieren, gëtt d'Spannungskurve vun der lehfilcon A CL Probe an der Fig.Dës Grafik gëtt wichteg Informatiounen iwwert d'Original Hannergrond Kaméidi.De Kaméidi ass am Beräich vun ± 10 pN, wat benotzt gëtt fir de Kontaktpunkt präzis ze bestëmmen an d'Indentatiounsdéift ze berechnen.Wéi an der Literatur gemellt, ass d'Identifikatioun vu Kontaktpunkte kritesch fir d'Materialeigenschaften wéi Modulus85 genau ze bewäerten.Eng Approche déi automatesch Veraarbechtung vu Kraaftkurvedaten involvéiert huet eng verbessert Fit tëscht Datepassung a quantitativen Miessunge fir mëll Materialien gewisen86.An dëser Aarbecht ass eis Wiel vu Kontaktpunkte relativ einfach an objektiv, awer et huet seng Aschränkungen.Eis konservativ Approche fir de Kontaktpunkt ze bestëmmen kann zu liicht iwwerschätzte Modulwäerter fir méi kleng Indentatiounsdéiften (<100 nm) resultéieren.D'Benotzung vun Algorithmus-baséiert Touchpoint Detektioun an automatiséiert Daten Veraarbechtung kéint eng Fortsetzung vun dëser Aarbecht an Zukunft ginn eis Method weider ze verbesseren.Also, fir intrinsesch Hannergrondgeräischer op der Uerdnung vun ± 10 pN, definéiere mir de Kontaktpunkt als éischten Datepunkt op der x-Achs an der Figur 6b mat engem Wäert vun ≥10 pN.Dann, am Aklang mat der Kaméidi Schwell vun 10 pN, markéiert eng vertikal Linn um Niveau vun ~ 0,27 µm de Kontaktpunkt mat der Uewerfläch, no deem d'Stretchkurve weider geet, bis de Substrat d'Indentatiounsdéift vun ~ 270 nm entsprécht.Interessanterweis, baséiert op der Gréisst vun de verzweigte Polymer Pinsel Features (300-400 nm) gemooss mat der Bildungsmethod, ass d'Intéierungsdéift vum CL lehfilcon. d'Miessgréisst mat STEM.Dës Resultater bestätegen weider d'Kompatibilitéit an d'Uwendbarkeet vun der Form an der Gréisst vum AFM Sondespëtz fir d'Abréckung vun dëser ganz mëller an héich elastescher verzweigter Polymerbürstestruktur.Dës Donnéeë liwweren och staark Beweiser fir eis Method z'ënnerstëtzen fir Hannergrondgeräischer als Schwell ze benotzen fir Kontaktpunkten ze identifizéieren.Also, all quantitativ Resultater, déi aus mathematescher Modellerung a Kraaftkurve passen, sollten relativ korrekt sinn.
Quantitativ Miessunge vun AFM Nanoindentatiounsmethoden si komplett ofhängeg vun de mathematesche Modeller, déi fir Dateselektioun a spéider Analyse benotzt ginn.Dofir ass et wichteg all Faktoren am Zesummenhang mat der Wiel vum Indenter, Materialeigenschaften an d'Mechanik vun hirer Interaktioun ze berücksichtegen ier Dir e bestëmmte Modell wielt.An dësem Fall gouf d'Spëtzegeometrie suergfälteg charakteriséiert mat SEM-Mikrographen (Fig. 1), a baséiert op de Resultater, ass d'140 nm Duerchmiesser AFM Nanoindenting Sonde mat engem haarde Kegel a Kugelgeometrie eng gutt Wiel fir d'Lehfilcon A CL79 Proben ze charakteriséieren. .En anere wichtege Faktor dee suergfälteg bewäert muss ginn ass d'Elastizitéit vum Polymermaterial dat getest gëtt.Obwuel d'initial Daten vun der Nanoindentatioun (Fig. 5a a 6a) kloer d'Features vun der Iwwerlappung vun de Spannungs- a Kompressiounskurven, dh déi komplett elastesch Erhuelung vum Material, ass extrem wichteg fir d'reng elastesch Natur vun de Kontakter ze bestätegen. .Zu dësem Zweck goufen zwee successive Indentatiounen op der selweschter Plaz op der Uewerfläch vum Lehfilcon A CL Probe bei enger Indentatiounsquote vun 1 µm / s ënner voller Hydratatiounsbedéngungen gemaach.Déi resultéierend Kraaftkurvedaten ginn an der Fig.7 an, wéi erwaart, sinn d'Expansiouns- a Kompressiounskurven vun den zwee Printen bal identesch, wat d'héich Elastizitéit vun der verzweigter Polymerbürstestruktur beliicht.
Zwou Abriecherkraaftkurven op der selwechter Plaz op der Uewerfläch vum lehfilcon A CL weisen op déi ideal Elastizitéit vun der Lensfläch.
Baséierend op Informatioun kritt aus SEM a STEM Biller vun der Sonde Tipp an lehfilcon A CL Uewerfläch, respektiv, ass de Kegelkugel Modell eng raisonnabel mathematesch Duerstellung vun der Interaktioun tëscht der AFM Sonde Tipp an der mëll Polymer Material getest.Zousätzlech, fir dëse Kegelkugelmodell, sinn déi fundamental Viraussetzungen iwwer d'elastesch Eegeschafte vum gedréckte Material fir dëst neit biomimetescht Material richteg a gi benotzt fir den elastesche Modul ze quantifizéieren.
No enger ëmfaassender Evaluatioun vun der AFM Nanoindentatiounsmethod a seng Komponenten, dorënner Indentatiounssondeeigenschaften (Form, Gréisst a Fréijoerssteifheit), Sensibilitéit (Hannergrondgeräischer a Kontaktpunktschätzung), an Datepassend Modeller (quantitativ Modulmiessungen), gouf d'Method benotzt.kommerziell verfügbar ultra-mëll Proben charakteriséieren fir quantitativ Resultater z'iwwerpréiwen.E kommerziellen Polyacrylamid (PAAM) Hydrogel mat engem elastesche Modul vun 1 kPa gouf ënner hydratiséierte Bedéngungen mat enger 140 nm Sonde getest.Detailer vu Modultesten a Berechnunge ginn an der Ergänzungsinformatioun geliwwert.D'Resultater weisen datt den Duerchschnëttsmodul gemooss 0,92 kPa war, an d'%RSD a Prozentsaz (%) Ofwäichung vum bekannte Modul war manner wéi 10%.Dës Resultater bestätegen d'Genauegkeet an d'Reproducibilitéit vun der AFM Nanoindentatiounsmethod déi an dëser Aarbecht benotzt gëtt fir d'Moduli vun ultrasoft Materialien ze moossen.D'Surfaces vun de lehfilcon A CL Proben an de SiHy Basissubstrat goufen weider charakteriséiert mat der selweschter AFM Nanoindentatiounsmethod fir de scheinbar Kontaktmodul vun der ultrasofter Uewerfläch als Funktioun vun der Indentatiounsdéift ze studéieren.Indentatiounskraaft Trennungskurven goufen fir dräi Exemplare vun all Typ generéiert (n = 3; eng Entdeckung pro Exemplar) bei enger Kraaft vun 300 pN, enger Geschwindegkeet vun 1 µm / s a ​​voller Hydratatioun.D'Kraaftdeelekurve fir d'Entréierung gouf mat engem Kegelkugelmodell geschätzt.Fir de Modul ofhängeg vun der Indentatiounsdéift ze kréien, gouf e 40 nm breeden Deel vun der Kraaftkurve bei all Inkrement vun 20 nm gesat, ugefaange vum Kontaktpunkt, a gemoossene Wäerter vum Modulus bei all Schrëtt vun der Kraaftkurve.Spin Cy et al.Eng ähnlech Approche gouf benotzt fir de Modulusgradient vu Poly(laurylmethacrylat) (P12MA) Polymer Pinselen mat kolloidaler AFM Sonde Nanoindentatioun ze charakteriséieren, a si sinn konsequent mat Daten mam Hertz Kontaktmodell.Dës Approche liwwert e Komplott vum scheinbaren Kontaktmodul (kPa) versus Indentatiounsdéift (nm), wéi an der Figur 8 gewisen, wat de scheinbar Kontaktmodul / Déiftgradient illustréiert.De berechent elastesche Modul vun der CL lehfilcon A Prouf ass am Beräich vun 2-3 kPa bannent den ieweschte 100 nm vun der Prouf, doriwwer eraus fänkt mat Déift erop ze klammen.Op der anerer Säit, wann Dir de SiHy Basissubstrat ouni e Pinsel-ähnlechen Film op der Uewerfläch testen, ass déi maximal Indentatiounsdéift, déi bei enger Kraaft vun 300 pN erreecht gëtt, manner wéi 50 nm, an de Moduluswäert, deen aus den Daten kritt gëtt, ass ongeféier 400 kPa , wat vergläichbar ass mat de Wäerter vum Young's Modulus fir Bulkmaterialien.
Scheinbar Kontaktmodul (kPa) vs.
Déi iewescht Uewerfläch vun der neier biomimetescher verzweigter Polymerbürstestruktur weist en extrem nidderegen Elastizitéitsmodul (2-3 kPa).Dëst passt op de fräi hängenden Enn vun der forked Polymer Pinsel wéi am STEM Bild gewisen.Wärend et e puer Beweiser fir e Modulusgradient um baussenzege Rand vum CL gëtt, ass den Haapt High Modulus Substrat méi beaflosst.Wéi och ëmmer, déi iewescht 100 nm vun der Uewerfläch ass bannent 20% vun der Gesamtlängt vun der verzweigtem Polymerbürste, sou datt et raisonnabel ass ze iwwerhuelen datt d'gemoossene Wäerter vum Modul an dësem Indentatiounsdéiftberäich relativ korrekt sinn an net staark sinn. hänkt vum Effekt vum ënneschten Objet of.
Wéinst dem eenzegaartegen biomimeteschen Design vu lehfilcon A Kontaktlënsen, besteet aus verzweigten PMPC Polymer Pinselstrukturen, déi op d'Uewerfläch vu SiHy Substrater graft sinn, ass et ganz schwéier d'mechanesch Eegeschafte vun hiren Uewerflächestrukturen mat traditionelle Miessmethoden zouverlässeg ze charakteriséieren.Hei presentéiere mir eng fortgeschratt AFM Nanoindentatiounsmethod fir präzis ze charakteriséieren ultra-mëll Materialien wéi Lefilcon A mat héije Waassergehalt an extrem héich Elastizitéit.Dës Method baséiert op der Benotzung vun enger AFM Sonde, deenen hir Tippgréisst a Geometrie suergfälteg gewielt gi fir d'strukturell Dimensiounen vun den ultra-mëllen Uewerflächefeatures ze passen, déi gedréckt ginn.Dës Kombinatioun vun Dimensiounen tëscht Sonde a Struktur stellt eng verstäerkte Sensibilitéit, et erlaabt eis den nidderegen Modulus an inherent elastesche Properties vun verzweigte Polymer Pinselelementer ze moossen, onofhängeg vun de poroelasteschen Effekter.D'Resultater weisen datt déi eenzegaarteg verzweigt PMPC Polymer Pinselen charakteristesch vun der Lensoberfläche en extrem nidderegen elastesche Modul (bis zu 2 kPa) a ganz héich Elastizitéit (bal 100%) haten wann se an engem wässerlechen Ëmfeld getest goufen.D'Resultater vun der AFM Nanoindentatioun hunn eis och erlaabt de scheinbar Kontaktmodulus / Déiftgradient (30 kPa / 200 nm) vun der biomimetescher Lensoberfläche ze charakteriséieren.Dëse Gradient kann wéinst dem Moduldifferenz tëscht de verzweigte Polymer Pinselen an dem SiHy Substrat sinn, oder der verzweigter Struktur / Dicht vun de Polymer Pinselen, oder eng Kombinatioun dovun.Wéi och ëmmer, weider am-Déift Studien sinn néideg fir d'Relatioun tëscht Struktur an Eegeschafte voll ze verstoen, besonnesch den Effekt vun der Pinselverzweigung op mechanesch Eegeschaften.Ähnlech Miessunge kënnen hëllefen d'mechanesch Eegeschafte vun der Uewerfläch vun aneren ultra-weiche Materialien a medizineschen Apparater ze charakteriséieren.
Datesets generéiert an / oder analyséiert während der aktueller Etude si vun den jeweilegen Autoren op raisonnabel Ufro verfügbar.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. an Haugen, HJ.Chemesch.Societeit.Ed.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM a Liu, X. Verbesserung vu mënschlech ofgeleete Biomaterialien fir Tissue Engineering.programméiere.polymer.d'Wëssenschaft.Eng., 53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al.Design, klinesch Implementatioun, an Immunantwort vu Biomaterialien an der regenerativer Medizin.National Matt Rev 1, 16040 (2016).
Oliver WK a Farr GM Eng verbessert Method fir d'Bestëmmung vun der Hardness an den elastesche Modulus mat Hëllef vun Intanzexperimenter mat Laascht- an Verschiebungsmessungen.J. Alma mater.Stockage Tank.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Historeschen Originen vun der Indentatioun Hardness Testen.alma mater.d'Wëssenschaft.Technologien.28, 1028-1044 (2012).
Broitman, E. Indentation Hardness Miessunge op der Macro-, Mikro-, an Nanoscale: A Critical Review.Stamm.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman JD, Clapperich SM Surface Detection Feeler féieren zu Modulus Iwwerschätzung bei Nanoindentatioun vu mëllen Materialien.J. Mech.Verhalen.Biomedizinesch Wëssenschaft.alma mater.2, 312–317 (2009).
Karimzade A, Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR, Yahya M.Yu.Evaluatioun vun der Nanoindentatiounsmethod fir d'mechanesch Charakteristiken vun heterogenen Nanokomposite mat experimentellen a computationalen Methoden ze bestëmmen.d'Wëssenschaft.Haus 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, an Owart, TS. Mechanesch Charakteriséierung vu mëllen viskoelastesche Gelen duerch Indentatioun an Optimiséierungsbaséiert Inverse Finite Element Analyse.J. Mech.Verhalen.Biomedizinesch Wëssenschaft.alma mater.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J, Chaneler D. Optimiséierung vun der Viskoelastizitéitsbestëmmung mat kompatiblen Messsystemer.Soft Matière 9, 5581-5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. an Pellillo, E. Nanoindentation vun polymeric Uewerfläch.J. Physik.D. Demande fir Physik.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D., & Van Vliet KJ Charakteriséierung vu viskoelastesche mechanesche Properties vun héichelastesche Polymeren a biologesche Stoffer mat Schock-Indentatioun.Journal of Biomaterials.71, 388-397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM.Pelz.alma mater.129, 198–213 (2019).
Shi, X. et al.Nanoskala Morphologie a mechanesch Eegeschafte vu biomimetesche polymeresche Flächen vu Silikon Hydrogel Kontaktlënsen.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).