د Nature.com لیدلو لپاره مننه.تاسو د محدود CSS ملاتړ سره د براوزر نسخه کاروئ.د غوره تجربې لپاره، موږ وړاندیز کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ).برسېره پردې، د روان ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه ښکاره کوو.
په یو وخت کې د دریو سلایډونو کاروسیل ښکاره کوي.په یو وخت کې د دریو سلایډونو له لارې حرکت کولو لپاره مخکیني او راتلونکی تڼۍ وکاروئ، یا په پای کې د سلایډ بټونو څخه کار واخلئ ترڅو په یو وخت کې درې سلایډونو ته لاړ شئ.
د طبي وسیلو او بایو میډیکل غوښتنلیکونو لپاره د نوي الټرا نرم موادو پراختیا سره ، د دوی فزیکي او میخانیکي ملکیتونو جامع ځانګړتیا دواړه مهم او ننګونکي دي.د اتومي ځواک مایکروسکوپي (AFM) د نانو انډینټینشن تخنیک د نوي لیهفیلون خورا ټیټ سطح ماډل ځانګړتیا لپاره پلي شوی و A بایومیمیټیک سیلیکون هایدروجیل تماس لینز د شاخ شوي پولیمر برش جوړښتونو پرت سره پوښل شوی.دا طریقه اجازه ورکوي د تماس ټکي دقیق تعیین کړي پرته له دې چې د ویسکوس اخراج اغیزې کله چې شاخ شوي پولیمر ته نږدې کیږي.برسېره پر دې، دا د poroelasticity اغیز پرته د انفرادي برش عناصرو میخانیکي ځانګړتیاوو مشخص کول ممکنه کوي.دا د ډیزاین سره د AFM تحقیقاتو په غوره کولو سره ترلاسه کیږي (د ټیپ اندازه، جیومیټري او د پسرلي نرخ) چې په ځانګړې توګه د نرمو موادو او بیولوژیکي نمونو د ځانګړتیاوو اندازه کولو لپاره مناسبه ده.دا میتود د خورا نرم موادو لیهفیلون A دقیق اندازه کولو لپاره حساسیت او دقت ته وده ورکوي ، کوم چې د سطحې ساحې (تر 2 kPa پورې) د لچک خورا ټیټ ماډل او په داخلي (تقریبا 100٪) آبی چاپیریال کې خورا لوړ لچک لري. .د سطحې مطالعې پایلې نه یوازې د لیهفیلون A لینز خورا نرم سطحي ملکیتونه په ګوته کړل ، بلکه دا یې هم وښودله چې د شاخ شوي پولیمر برشونو ماډل د سیلیکون هایدروجن سبسټریټ سره پرتله کولو وړ و.دا د سطحي ځانګړتیا تخنیک په نورو خورا نرم موادو او طبي وسایلو کې پلي کیدی شي.
د ژوندیو نسجونو سره د مستقیم تماس لپاره ډیزاین شوي موادو میخانیکي ملکیتونه اکثرا د بیولوژیکي چاپیریال لخوا ټاکل کیږي.د دې مادي ملکیتونو کامل میچ د منفي سیلولر عکس العملونو رامینځته کولو پرته د موادو مطلوب کلینیکي ځانګړتیاو ترلاسه کولو کې مرسته کوي 1,2,3.د ډیری یو شان موادو لپاره، د میخانیکي ځانګړتیاوو ځانګړتیا د معیاري پروسیجرونو او ازموینې میتودونو شتون له امله نسبتا اسانه ده (د بیلګې په توګه، مایکرو انډینټیشن 4,5,6).په هرصورت، د الټرا نرم موادو لکه جیل، هایدروجیل، بایوپولیمر، ژوندی حجرو، او نور لپاره، دا ازموینې میتودونه عموما د اندازه کولو د حل محدودیتونو او د ځینو موادو غیر متناسب 7 له امله د تطبیق وړ ندي.د کلونو په اوږدو کې، د انډیټینشن دودیز میتودونه تعدیل شوي او د نرم موادو پراخه لړۍ مشخص کولو لپاره تطابق شوي، مګر ډیری میتودونه لاهم د جدي نیمګړتیاو سره مخ دي چې د دوی کارول محدودوي 8,9,10,11,12,13.د ځانګړي ازموینې میتودونو نشتوالی چې کولی شي د سوپر سافټ موادو او سطحي پرتونو میخانیکي ملکیتونه دقیق او معتبر مشخص کړي په مختلف غوښتنلیکونو کې د دوی کارول په جدي ډول محدودوي.
زموږ په مخکني کار کې، موږ د لیففیلون A (CL) تماس لینز معرفي کړ، یو نرم متضاد مواد چې د ټولو الټرا نرم سطحي ملکیتونو سره د احتمالي بایومیمیټیک ډیزاینونو څخه اخیستل شوي چې د سترګو د کارنیا د سطحې څخه الهام اخیستل کیږي.دا بایومیټریل د پولی (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) د شاخ شوي، کراس سره تړلي پولیمر طبقه په سیلیکون هایدروجیل (SiHy) 15 باندې د طبي وسایلو لپاره ډیزاین شوي په ګراف کولو سره رامینځته شوی.دا د قلم کولو پروسه په سطح باندې یو پرت رامینځته کوي چې خورا نرم او خورا لچک لرونکي شاخ لرونکي پولیمیریک برش جوړښت لري.زموږ مخکینی کار تایید کړی چې د لیهفیلون A CL بایومیمیټیک جوړښت د سطحې غوره ملکیتونه چمتو کوي لکه د لمدو ښه کول او د فولینګ مخنیوی ، د غوړ ډیروالی ، او د حجرو او باکتریا کمیدل 15,16.برسېره پر دې، د دې بایومیتیک موادو کارول او پراختیا هم د نورو بایو میډیکل وسایلو ته د پراختیا وړاندیز کوي.له همدې امله، دا مهمه ده چې د دې خورا نرم موادو سطحي ملکیتونه مشخص کړئ او د سترګو سره د میخانیکي تعامل په اړه پوه شئ ترڅو د راتلونکي پرمختګونو او غوښتنلیکونو مالتړ لپاره د پوهې جامع بنسټ رامینځته کړي.ډیری سوداګریز شتون لري د SiHy تماس لینزونه د هایدروفیلیک او هایدروفوبیک پولیمرونو یو همغږي مخلوط څخه جوړ شوي چې د یونیفورم مادي جوړښت جوړوي17.ډیری مطالعات ترسره شوي ترڅو د دوی میخانیکي ملکیتونه د دودیز کمپریشن ، تناسلي او مایکرو انډینټیشن ازموینې میتودونو په کارولو سره وڅیړي 18,19,20,21.په هرصورت، د لیففیلون A CL ناول بایومیمیټیک ډیزاین دا یو ځانګړی متفاوت مواد جوړوي چې په کې د شاخ شوي پولیمر برش جوړښتونو میخانیکي ملکیتونه د SiHy بیس سبسټریټ څخه د پام وړ توپیر لري.له همدې امله، دا خورا ستونزمنه ده چې د دودیزو او انډیټیشن میتودونو په کارولو سره د دې ملکیتونو دقیق مقدار اندازه کړئ.یو امید لرونکی میتود د نانو انډینټینشن ازموینې میتود کاروي چې په اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM) کې پلي کیږي ، هغه میتود چې د نرم ویسکویلاسټیک موادو میخانیکي ملکیتونو لکه بیولوژیکي حجرو او نسجونو مشخص کولو لپاره کارول کیږي ، او همدارنګه نرم پولیمر 22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.په AFM nanoindentation کې، د نانو انډینټینشن ازموینې اساسات د AFM ټیکنالوژۍ کې وروستي پرمختګونو سره یوځای شوي ترڅو د اندازه کولو حساسیت زیات کړي او د طبیعي سپر سافټو موادو پراخه لړۍ 31,32,33,34,35,36 ازموینه وکړي.برسېره پردې، ټیکنالوژي د مختلف جیومیټریونو کارولو له لارې نورې مهمې ګټې وړاندې کوي.انډینټر او تحقیقات او په مختلف مایع میډیا کې د ازموینې امکان.
AFM nanoindentation په مشروط ډول په دریو اصلي برخو ویشل کیدی شي: (1) تجهیزات (سینسرونه، کشف کونکي، تحقیقات، او نور)؛(2) د اندازه کولو پیرامیټونه (لکه ځواک، بې ځایه کیدل، سرعت، د ریمپ اندازه، او نور)؛(3) د معلوماتو پروسس کول (بیس لاین سمون، د ټچ پوائنټ اټکل، د معلوماتو فټینګ، ماډلینګ، او نور).د دې میتود سره د پام وړ ستونزه دا ده چې په ادب کې ډیری مطالعې د AFM نانو انډینټیشن په کارولو سره د ورته نمونې/حجرې/مادي ډول 37,38,39,40,41 لپاره خورا مختلف کمیتي پایلې راپوروي.د مثال په توګه، Lekka et al.د میخانیکي همغږي هایدروجیل او متضاد حجرو نمونو په اندازه شوي ځوان ماډل باندې د AFM تحقیقاتي جیومیټري اغیزه مطالعه او پرتله شوې.دوی راپور ورکوي چې د موډولس ارزښتونه د کانټیلیور انتخاب او ټیپ شکل پورې خورا ډیر تکیه کوي، د پیرامیډ په شکل شوي تحقیقاتو لپاره ترټولو لوړ ارزښت او د کروی تحقیقاتو لپاره د 42 ټیټ ارزښت سره.په ورته ډول، Selhuber-Unkel et al.دا ښودل شوي چې څنګه د انډینټر سرعت، د انډینټر اندازه او د پولیکریلامایډ (PAAM) نمونو ضخامت د ACM43 نانو انډینټینشن لخوا اندازه شوي د ځوان ماډل باندې اغیزه کوي.بل پیچلی فاکتور د معیاري خورا ټیټ ماډلس ازموینې موادو او وړیا ازموینې پروسیجرونو نشتوالی دی.دا د اعتماد سره سمې پایلې ترلاسه کول خورا ستونزمن کوي.په هرصورت، دا طریقه د ورته نمونو ډولونو ترمنځ د نسبي اندازه کولو او پرتله کولو ارزونو لپاره خورا ګټوره ده، د بیلګې په توګه د AFM نانو انډینټشن کارول د سرطان حجرو 44، 45 څخه نورمال حجرې توپیر کوي.
کله چې د AFM نانو انډینټینشن سره نرم توکي معاینه کړئ، د ګوتو عمومي اصول دا دي چې د ټیټ پسرلي ثابت (k) سره یو تحقیقات وکاروئ کوم چې د نمونې ماډل او یو نیم کره / ګردي ټیپ سره نږدې سره سمون لري ترڅو لومړی تحقیقات د نمونې سطحې سوري نه کړي. د نرمو موادو سره لومړی اړیکه.دا هم مهمه ده چې د انفلاسیون سیګنال چې د تحقیقاتو لخوا رامینځته شوی دومره قوي وي چې د لیزر کشف کونکي سیسټم لخوا کشف شي 24,34,46,47.د الټرا نرم متفاوت حجرو، نسجونو او جیلونو په حالت کې، بله ننګونه د تحقیقاتو او نمونې سطحې ترمنځ د چپکونکي ځواک له منځه وړل دي ترڅو د تولید وړ او د باور وړ اندازه 48,49,50 یقیني کړي.تر دې وروستیو پورې، د AFM نانو انډینټینشن ډیری کار د بیولوژیکي حجرو، نسجونو، جیلونو، هایدروجیلونو، او بایو مالیکولونو د میخانیکي چلند مطالعې باندې تمرکز کړی چې نسبتا لوی کروی پروبونه کاروي، چې معمولا د کولایډل پروبونو (CPs) په نوم یادیږي., 47, 51, 52, 53, 54, 55. دا لارښوونې د 1 څخه تر 50 µm وړانګې لري او معمولا د بوروسیلیکیټ شیشې، پولیمیتیل میتاکریلټ (PMMA)، پولی سټیرین (PS)، سیلیکون ډای اکسایډ (SiO2) او الماس څخه جوړ شوي دي. لکه کاربن (DLC).که څه هم CP-AFM nanoindentation اکثرا د نرم نمونې ځانګړتیا لپاره لومړی انتخاب دی، دا خپلې ستونزې او محدودیتونه لري.د لوی، مایکرون اندازې کروی لارښوونو کارول د نمونې سره د ټیپ ټول تماس ساحه ډیروي او د ځایي حل د پام وړ زیان لامل کیږي.د نرم، غیر همجنسي نمونو لپاره، چیرې چې د محلي عناصرو میخانیکي ځانګړتیاوې کیدای شي په پراخه ساحه کې د اوسط څخه د پام وړ توپیر ولري، د CP انډیټیشن کولی شي په محلي پیمانه کې په ملکیتونو کې هر ډول غیر همجنسي پټ کړي.د کولایډل پروبونه په عموم ډول د epoxy چپکونکو په کارولو سره د ټیپلیس کانټیلیورونو سره د مایکرون په اندازې کولایډیل ساحې ضمیمه کولو سره رامینځته کیږي.د تولید پروسه پخپله د ډیری ستونزو څخه ډکه ده او کولی شي د تفتیش کیلیبریشن پروسې کې د تضاد لامل شي.برسېره پر دې، د کولایډل ذرات اندازه او ډله په مستقیم ډول د کانټیلیور اصلي انعطاف پیرامیټرو باندې اغیزه کوي، لکه د ریزونټ فریکونسۍ، د پسرلي سختۍ، او د انعطاف حساسیت56,57,58.په دې توګه، د دودیزو AFM تحقیقاتو لپاره په عام ډول کارول شوي میتودونه لکه د تودوخې اندازه کول، ممکن د CP لپاره دقیق کیلیبریشن چمتو نکړي، او د دې سمونونو ترسره کولو لپاره نورو میتودونو ته اړتیا لیدل کیدی شي. د نرمو نمونو ملکیتونه مطالعه کړئ، کوم چې بله ستونزه رامینځته کوي کله چې د کانټیلیور غیر خطي چلند په نسبتا لوی انحراف کې اندازه کوي 62,63,64.د کولایډل پروب انډینټیشن عصري میتودونه معمولا د کانټیلیور جیومیټري په پام کې نیسي چې د تحقیقاتو اندازه کولو لپاره کارول کیږي ، مګر د کولایډل ذرات اغیزې له پامه غورځوي ، کوم چې د میتود 38,61 په دقت کې اضافي ناڅرګندتیا رامینځته کوي.په ورته ډول، د تماس موډل فټینګ لخوا محاسبه شوي لچک لرونکي ماډلونه په مستقیم ډول د انډینټیشن پروب په جیومیټري پورې اړه لري، او د ټیپ او نمونې سطحي ځانګړتیاو ترمنځ بې اتفاقي کولی شي د غلطۍ لامل شي 27, 65, 66, 67, 68. ځینې وروستي کارونه د سپینسر او ال لخوا.هغه فکتورونه چې باید په پام کې ونیول شي کله چې د CP-AFM نانو انډینټیشن میتود په کارولو سره د نرم پولیمر برش مشخص کول په ګوته شوي.دوی راپور ورکړی چې د سرعت د فعالیت په توګه په پولیمر برشونو کې د ویسکوس مایع ساتل د سر بار کولو کې زیاتوالی لامل کیږي او له همدې امله د سرعت پورې اړوند ملکیتونو مختلف اندازه کول 30,69,70,71.
په دې څیړنه کې، موږ د الټرا نرم خورا لچک لرونکي موادو لیففیلون A CL سطحي ماډل د AFM نانو انډینټیشن طریقې په کارولو سره مشخص کړی دی.د دې موادو ملکیتونو او نوي جوړښت ته په پام سره، د دودیز انډیټیشن میتود حساسیت حد په روښانه ډول د دې خورا نرم موادو ماډلونو ځانګړتیا لپاره کافي ندي ، نو اړینه ده چې د لوړ حساسیت او ټیټ حساسیت سره د AFM نانو انډینټیشن میتود وکاروئ.کچهد موجوده کولایډیل AFM تحقیقاتو نانو انډینټینشن تخنیکونو نیمګړتیاو او ستونزو بیاکتنې وروسته ، موږ ښیې چې ولې موږ د حساسیت ، شالید شور ، د تماس نقطه ، د نرم متضاد موادو لکه د مایع ساتلو په څیر د سرعت انډول له مینځه وړو لپاره یو کوچنی ، دودیز ډیزاین شوی AFM تحقیقات غوره کړل. انحصاراو دقیق اندازه کول.سربیره پردې ، موږ وکولی شو په دقیق ډول د انډینټیشن ټیپ شکل او ابعاد اندازه کړو ، موږ ته اجازه راکوي چې د شنک - ساحې فټ ماډل وکاروو ترڅو د موادو سره د ټیپ د تماس ساحې ارزولو پرته د لچک موډول مشخص کړو.هغه دوه ضمني انګیرنې چې په دې کار کې مقدار شوي دي په بشپړ ډول لچک لرونکي مادي ملکیتونه او د انډیټیشن ژوروالي خپلواک ماډلونه دي.د دې میتود په کارولو سره ، موږ لومړی د میتود اندازه کولو لپاره د پیژندل شوي ماډل سره الټرا نرم معیارونه ازمویل ، او بیا یې دا میتود د دوه مختلف تماس لینز موادو سطحې مشخص کولو لپاره وکارول.د حساسیت د زیاتوالي سره د AFM نانو انډینټیشن سطحونو ځانګړتیا کولو دا طریقه تمه کیږي چې په طبي وسایلو او بایو میډیکل غوښتنلیکونو کې د احتمالي کارونې سره د بایومیمیټیک متضاد الټراسافټ موادو پراخه لړۍ باندې پلي شي.
Lehfilcon A د تماس لینز (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) او د دوی سیلیکون هایدروجیل سبسټریټونه د نانو انډینټینشن تجربو لپاره غوره شوي.په تجربه کې یو ځانګړی ډیزاین شوی لینز ماونټ کارول شوی و.د ازموینې لپاره د لینز نصبولو لپاره، دا په احتیاط سره د گنبد په شکل کې کیښودل شو، ډاډ ترلاسه کړئ چې هیڅ هوایی بلبلونه دننه نه وي، او بیا د څنډو سره تنظیم شوي.د لینز هولډر په پورتنۍ برخه کې د فکسچر کې سوري د نانو انډینټینشن تجربو لپاره د لینز نظری مرکز ته لاسرسی چمتو کوي پداسې حال کې چې مایع په ځای کې ساتل کیږي.دا لینزونه په بشپړه توګه هایډریټ ساتي.د تماس لینز بسته کولو محلول 500 μl د ازموینې حل په توګه کارول شوی.د کمیتي پایلو د تصدیق کولو لپاره، په سوداګریزه توګه موجود غیر فعال شوي پولی کریلامایډ (PAAM) هایدروجیلونه د پولی کریلامایډ-کو-میتیلین-بیساکریلامایډ ترکیب (100 mm Petrisoft Petri dishes, Matrigen, Irvine, CA, USA) څخه چمتو شوي، یو پیژندل شوی لچک لرونکي ماډلوس. kPa4-5 څاڅکي (تقریبا 125 μl) د فاسفیت بفر شوي مالګین (PBS from Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) او 1 قطره د OPTI-FREE Puremoist contact lens محلول (Alcon, Vaud, TX, USA) وکاروئ.) په AFM هایدروجیل-پروب انٹرفیس کې.
د Lehfilcon A CL او SiHy سبسټریټ نمونې د FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) سیسټم په کارولو سره لیدل شوي چې د سکینګ لیږد بریښنایی مایکروسکوپ (STEM) کشف کونکي سره سمبال شوي.د نمونو د چمتو کولو لپاره، لینزونه لومړی په اوبو سره مینځل شوي او د پاؤ په شکل کې پرې شوي.د نمونو د هایدروفولیک او هایدروفوبیک اجزاو ترمنځ د توپیر توپیر ترلاسه کولو لپاره، د RuO4 0.10٪ مستحکم محلول د رنګ په توګه کارول شوی، په کوم کې چې نمونې د 30 دقیقو لپاره ډوب شوي.د lehfilcon A CL RuO4 داغ نه یوازې د ښه توپیر لرونکي برعکس ترلاسه کولو لپاره مهم دی ، بلکه د شاخ شوي پولیمر برش جوړښت په خپل اصلي شکل کې ساتلو کې هم مرسته کوي ، کوم چې بیا د STEM عکسونو کې لیدل کیږي.دوی بیا د ایتانول / اوبو مخلوط په لړۍ کې د ایتانول غلظت زیاتوالي سره مینځل شوي او ډیهایډریټ شوي.بیا نمونې د EMBed 812/Araldite epoxy سره اچول شوي، کوم چې د شپې په 70 سانتي ګراد کې درملنه کیږي.د نمونې بلاکونه چې د رال پولیمرائزیشن لخوا ترلاسه شوي د الټرا مایکروټوم سره پرې شوي ، او پایله شوې پتلې برخې د 30 kV ګړندي ولتاژ کې په ټیټ ویکیوم حالت کې د STEM کشف کونکي سره لیدل شوي.ورته SEM سیسټم د PFQNM-LC-A-CAL AFM تحقیقات (بروکر نانو، سانتا باربرا، CA، USA) د تفصیلي ځانګړتیاوو لپاره کارول شوی و.د AFM تحقیقاتو SEM انځورونه د 30 kV ګړندی ولتاژ سره په عادي لوړ ویکیوم حالت کې ترلاسه شوي.د AFM تحقیقاتي ټیپ د شکل او اندازې ټول توضیحات ثبتولو لپاره په مختلف زاویو او لویولو کې عکسونه ترلاسه کړئ.په انځورونو کې د ګټو ټول اړخونه په ډیجیټل ډول اندازه شوي.
A Dimension FastScan Bio Icon د اټومي ځواک مایکروسکوپ (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) د "PeakForce QNM in Fluid" حالت سره د لیهفیلون A CL، SiHy سبسټریټ، او PAAm هایدروجیل نمونو لید او نانو انډینټیټ لپاره کارول شوی و.د امیجنگ تجربو لپاره، د PEAKFORCE-HIRS-FA تحقیقات (Bruker) د 1 nm د نومي ټیپ وړانګو سره د 0.50 Hz په سکین نرخ کې د نمونې د لوړ ریزولوشن عکسونو اخیستلو لپاره کارول شوي.ټول عکسونه په اوبو کې اخیستل شوي.
د AFM nanoindentation تجربې د PFQNM-LC-A-CAL تحقیقات (بروکر) په کارولو سره ترسره شوې.د AFM پروب د 345 nm ضخامت، 54 µm اوږد او 4.5 µm پراخوالی د 45 kHz د ریزونینټ فریکونسۍ سره د نایټریډ کانټیلیور په اړه د سیلیکون ټیپ لري.دا په ځانګړې توګه د نرم بیولوژیکي نمونو په اړه د کمیتي نانو میخانیکي اندازه کولو ځانګړتیا او ترسره کولو لپاره ډیزاین شوی.سینسرونه په انفرادي ډول په فابریکه کې د پسرلي دمخه ترتیب شوي ترتیباتو سره کیلیبریټ شوي.په دې څیړنه کې د کارول شویو تحقیقاتو پسرلي ثبات د 0.05-0.1 N/m په حد کې و.د ټیپ شکل او اندازې په سمه توګه ټاکلو لپاره، تحقیقات د SEM په کارولو سره په تفصیل سره مشخص شوي.په انځر.شکل 1a د PFQNM-LC-A-CAL تحقیقاتو لوړ ریزولوشن، ټیټ میګنیفیکیشن سکین کولو الکترون مایکروګراف ښیې، د تحقیقاتو ډیزاین یو هولیسټیک لید وړاندې کوي.په انځر.1b د تحقیقاتي ټیپ د پورتنۍ برخې پراخه لید ښیې ، د ټیپ د شکل او اندازې په اړه معلومات چمتو کوي.په پای کې، ستنه د نیم کره په اړه 140 nm قطر لري (انځور 1c).د دې لاندې، ټیپ په مخروط شکل کې ټیپ کوي، د اندازه شوي اوږدوالی نږدې 500 nm ته رسیږي.د ټیپرینګ سیمې څخه بهر، ټیپ سلنډر ډوله دی او د 1.18 µm په ټوله برخه کې پای ته رسیږي.دا د تحقیقاتي ټیپ اصلي فعاله برخه ده.برسېره پردې، یو لوی کروی پولیسټرین (PS) پروب (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) د 45 µm ټیپ قطر سره او د پسرلي ثابت 2 N/m سره هم د کولایډل تحقیقاتو په توګه د ازموینې لپاره کارول شوی و.د پرتله کولو لپاره د PFQNM-LC-A-CAL 140 nm تحقیقات سره.
دا راپور ورکړل شوی چې مایع د نانو انډینټیشن په جریان کې د AFM تحقیقاتو او پولیمر برش جوړښت تر مینځ مینځل کیدی شي ، کوم چې به د AFM تحقیقاتو کې پورته ځواک پلي کړي مخکې لدې چې واقعیا سطح ته لمس کړي69.د مایع ساتلو له امله دا ویسکوس اخراج اغیزه کولی شي د تماس څرګند نقطه بدله کړي، په دې توګه د سطحي ماډلونو اندازه اغیزه کوي.د مایع ساتلو په اړه د تحقیقاتو جیومیټري او د انډیټیشن سرعت د اغیزې مطالعې لپاره، د لیففیلون A CL نمونو لپاره د 140 nm قطر تحقیقاتو په کارولو سره د 1 µm/s او 2 µm/s په دوامداره بې ځایه کیدو نرخونو کې د انډیټیشن ځواک منحل شوي.د تحقیقاتو قطر 45 µm، د ثابت ځواک ترتیب 6 nN په 1 µm/s کې ترلاسه شوی.د تحقیقاتو 140 nm قطر سره تجربې د 1 µm/s په سرعت سرعت او د 300 pN یو ټاکل شوي ځواک سره ترسره شوي، د پورتنۍ سترګې د فیزولوژیکي حد (1–8 kPa) دننه د تماس فشار رامینځته کولو لپاره غوره شوی.فشار 72. د 1 kPa فشار سره د PAA هایدروجیل نرم چمتو شوي نمونې د 140 nm قطر سره د تحقیقاتو په کارولو سره د 1 μm/s په سرعت سره د 50 pN د انډیټیشن ځواک لپاره ازمول شوي.
څرنګه چې د PFQNM-LC-A-CAL پروب د پورتنۍ مخروطي برخې اوږدوالی تقریبا 500 nm دی، د هر ډول انډیټیشن ژوروالی < 500 nm لپاره دا په خوندي ډول فرض کیدی شي چې د انډیټینشن پرمهال د تحقیقاتو جیومیټري به ریښتیا وي. شنک شکلبرسېره پردې، داسې انګیرل کیږي چې د ازموینې لاندې د موادو سطح به د بیرته راګرځیدونکي لچک وړ غبرګون ښکاره کړي، چې په لاندې برخو کې به هم تایید شي.له همدې امله، د ټیپ شکل او اندازې پورې اړه لري، موږ د برسکو، سیباستیان او اډمز لخوا رامینځته شوی د شنک - ساحې فټینګ ماډل غوره کړ، کوم چې د پلورونکي سافټویر کې شتون لري، ترڅو زموږ د AFM نانو انډینټینشن تجربې (نانوسکوپ) پروسس کړي.د جلا کولو ډیټا تحلیل سافټویر، بروکر) 73. دا ماډل د یوې کروی عیب سره د شنک لپاره د ځواک - بې ځایه کیدو اړیکه F(δ) تشریح کوي.په انځر.شکل 2 د کروي سرې سره د سخت شنک د تعامل په وخت کې د تماس جیومیټري ښیې، چیرې چې R د کروي سرې وړانګه ده، a د تماس وړانګه ده، b د تماس وړانګه ده چې د کروي سرې په پای کې د تماس وړانګه ده، δ دی د تماس وړانګېد انډینټیشن ژوروالی، θ د مخروط نیمه زاویه ده.د دې تحقیقاتو SEM انځور په واضح ډول ښیي چې د 140 nm قطر کروی ټیپ په متفاوت ډول په شنک کې سره یوځای کیږي، نو دلته b یوازې د R له لارې تعریف شوی، د بیلګې په توګه b = R cos θ.د پلورونکي لخوا چمتو شوي سافټویر د شنک - ساحې اړیکه چمتو کوي ترڅو د ځواک جلا کولو ډیټا څخه د ځوان ماډل (E) ارزښتونه محاسبه کړي چې فرض کوي a > b.اړیکه:
چیرته چې F د انډینټیشن ځواک دی، E د ځوان ماډل دی، ν د پویسون تناسب دی.د تماس وړانګې A په کارولو سره اټکل کیدی شي:
د یو سخت شنک د تماس جیومیټری سکیم د کروی ټیپ سره د لیفیلکن تماس لینز په موادو کې د شاخ شوي پولیمر برشونو سطحې پرت سره فشار شوی.
که a ≤ b، اړیکه د دودیز کروی انډینټر لپاره مساوي ته راټیټوي؛
موږ باور لرو چې د PMPC پولیمر برش د شاخ شوي جوړښت سره د انډیټینګ تحقیقاتو تعامل به د تماس وړانګې a د کروي تماس وړانګو څخه ډیر وي.له همدې امله، په دې څیړنه کې ترسره شوي د لچک لرونکي ماډلونو ټولو کمي اندازه کولو لپاره، موږ د قضیې a > b لپاره ترلاسه شوي انحصار کارولی.
په دې څیړنه کې د الټراسافټ بایومیټیک مواد مطالعه شوي د نمونې کراس برخې د سکینګ لیږد بریښنایی مایکروسکوپي (STEM) او د سطحې اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM) په کارولو سره په پراخه کچه انځور شوي.د سطحې دا تفصیلي ځانګړتیا زموږ د مخکینۍ خپاره شوي کار د تمدید په توګه ترسره شوې، په کوم کې چې موږ معلومه کړه چې د PMPC- تعدیل شوي لیففیلون A CL سطح متحرک ډوله شاخ شوي پولیمیریک برش جوړښت د کورنیال نسج 14 ته ورته میخانیکي ملکیتونه نندارې ته وړاندې کړل.د دې دلیل لپاره، موږ د تماس لینز سطحې ته د بایومیمیټیک موادو په توګه اشاره کوو 14.په انځر.3a,b په ترتیب سره د لیهفیلون A CL سبسټریټ او یو نه درملنه شوي SiHy سبسټریټ په سطحه د شاخ شوي PMPC پولیمر برش جوړښتونو کراس برخې ښیې.د دواړو نمونو سطحې د لوړ ریزولوشن AFM عکسونو په کارولو سره نور تحلیل شوي ، کوم چې د STEM تحلیل پایلې نور هم تایید کړې (انځور 3c, d).یوځای اخیستل شوي، دا انځورونه د 300-400 nm کې د PMPC شاخ شوي پولیمر برش جوړښت نږدې اوږدوالی ورکوي، کوم چې د AFM نانو انډینټیشن اندازه کولو لپاره خورا مهم دی.یو بل کلیدي مشاهده چې د عکسونو څخه اخیستل شوې دا ده چې د CL بایومیمیټیک موادو ټول سطحي جوړښت د SiHy سبسټریټ موادو څخه په مورفولوژیک ډول توپیر لري.د دوی د سطحې مورفولوژي کې دا توپیر د انډیټینګ AFM تحقیقاتو سره د دوی میخانیکي تعامل په جریان کې څرګند کیدی شي او وروسته د اندازه شوي ماډلو ارزښتونو کې.
د (a) lehfilcon A CL او (b) SiHy سبسټریټ کراس سیکشنل STEM عکسونه.د پیمانه بار، 500 nm.د لیففیلون A CL سبسټریټ (c) د سطحې AFM عکسونه او د اساس SiHy سبسټریټ (d) (3 µm × 3 µm).
بایو انسپیرډ پولیمر او پولیمر برش جوړښتونه په طبیعي ډول نرم دي او په پراخه کچه مطالعه شوي او په بیلابیلو بایو میډیکل غوښتنلیکونو کې کارول شوي 74,75,76,77.نو ځکه، دا مهمه ده چې د AFM نانو انډینټیشن طریقه وکاروئ، کوم چې کولی شي د دوی میخانیکي ملکیتونه په سمه او باوري توګه اندازه کړي.مګر په ورته وخت کې ، د دې خورا نرم موادو ځانګړي ملکیتونه ، لکه خورا ټیټ لچک لرونکي ماډلس ، لوړ مایع مینځپانګه او لوړ لچک ، ډیری وختونه د انډیټینګ تحقیقاتو سم توکي ، شکل او شکل غوره کول ستونزمن کوي.اندازهدا د دې لپاره مهم دی چې انډینټر د نمونې نرم سطحه نه سوروي، کوم چې به د سطحې سره د تماس نقطه او د تماس ساحه په ټاکلو کې د غلطیو لامل شي.
د دې لپاره، د الټرا نرم بایومیټیک موادو (lehfilcon A CL) د مورفولوژي جامع پوهه اړینه ده.د شاخه شوي پولیمر برشونو د اندازې او جوړښت په اړه معلومات د عکس اخیستنې میتود په کارولو سره ترلاسه شوي د AFM نانو انډینټیشن تخنیکونو په کارولو سره د سطح میخانیکي ځانګړتیا لپاره اساس چمتو کوي.د مایکرون په اندازه کروی کولایډل پروبونو پر ځای، موږ د PFQNM-LC-A-CAL سیلیکون نایټریډ پروب (بروکر) د 140 nm د ټیپ قطر سره غوره کړ، په ځانګړي ډول د بیولوژیکي نمونو د میخانیکي ملکیتونو د کمیتي نقشې لپاره ډیزاین شوی 78, 78, 78. , 81, 82, 83, 84 د دودیز کولایډل پروبونو په پرتله د نسبتا تیزو تحقیقاتو کارولو دلیل د موادو ساختماني ځانګړتیاو لخوا تشریح کیدی شي.د CL lehfilcon A په سطحه د شاخ شوي پولیمر برشونو سره د تحقیقاتي ټیپ اندازه (~ 140 nm) پرتله کول، په 3a شکل کې ښودل شوي، دا پایله کیدی شي چې ټیپ دومره لوی دی چې د دې برش جوړښتونو سره مستقیم تماس کې راشي. د دوی له لارې د ټیپ سوراخ کولو چانس کموي.د دې ټکي د روښانه کولو لپاره، په 4 شکل کې د لیففیلون A CL STEM انځور او د AFM تحقیقاتو انډیټینګ ټیپ دی (پیمانې ته راښکته شوی).
سکیمیک د لیففیلون A CL او د ACM انډینټیشن تحقیقاتو STEM عکس ښیې (پیمانې ته راښکته شوی).
برسېره پردې، د 140 nm د ټیپ اندازه دومره کوچنۍ ده چې د CP-AFM nanoindentation میتود 69,71 لخوا تولید شوي پولیمر برشونو لپاره دمخه راپور شوي د هر ډول چپچیني اخراج اغیزو خطر څخه مخنیوی وشي.موږ ګومان کوو چې د ځانګړي مخروطي کروي شکل او د دې AFM ټیپ نسبتا کوچنۍ اندازې (انځور 1) له امله ، د ځواک منحني ماهیت چې د lehfilcon A CL نانو انډینټیشن لخوا رامینځته شوی د انډیټیشن سرعت یا د بارولو / پورته کولو سرعت پورې اړه نلري. .له همدې امله، دا د poroelastic اغیزو لخوا نه اغیزمن کیږي.د دې فرضیې ازموینې لپاره، د لیففیلون A CL نمونې د PFQNM-LC-A-CAL تحقیقاتو په کارولو سره په یو ثابت اعظمي ځواک کې په نښه شوي، مګر په دوه مختلف سرعتونو کې، او نتیجه شوي تناسلي او بیرته راګرځیدونکي ځواک منحني د ځواک پلاټ کولو لپاره کارول شوي (nN) په جلا کولو کې (µm) په 5a شکل کې ښودل شوی.دا روښانه ده چې د بارولو او پورته کولو په وخت کې د ځواک منحل په بشپړ ډول یو ځای کیږي، او هیڅ روښانه شواهد شتون نلري چې د صفر انډیټیشن ژوروالي کې د ځواک شین په شکل کې د انډیټیشن سرعت سره زیاتیږي، دا وړاندیز کوي چې د انفرادي برش عناصر پرته له پوریلاسټیک اغیز څخه مشخص شوي.په مقابل کې، د مایع ساتلو اغیزې (د ویسکوس استخراج او د پوریلاسټیکیت اغیزې) د 45 µm قطر AFM تحقیقاتو لپاره په ورته سرعت کې څرګند دي او د سټریټ او بیرته راګرځیدونکي منحني تر مینځ د هیسټریسیس لخوا روښانه شوي، لکه څنګه چې په 5b شکل کې ښودل شوي.دا پایلې د فرضیې ملاتړ کوي او وړاندیز کوي چې د 140 nm قطر تحقیقات د داسې نرم سطحو ځانګړتیا لپاره غوره انتخاب دی.
lehfilcon A CL indentation force curves د ACM په کارولو سره؛(a) د دوه بار کولو نرخونو کې د 140 nm قطر سره د تحقیقاتو کارول ، د سطحې د انډیټیشن پرمهال د پوریلاسټیک اغیز نشتوالی ښیې؛(b) د 45 µm او 140 nm قطر سره د تحقیقاتو کارول.s د کوچنیو پروبونو په پرتله د لویو پروبونو لپاره د ویسکوس اخراج او پوریلاسټیکیت اغیزې ښیې.
د الټراسافټ سطحو ځانګړتیاو لپاره، د AFM نانو انډینټیشن میتودونه باید د مطالعې لاندې د موادو ملکیتونو مطالعې لپاره غوره تحقیقات ولري.د ټیپ شکل او اندازې سربیره ، د AFM کشف کونکي سیسټم حساسیت ، د ازموینې چاپیریال کې د ټیپ انعطاف ته حساسیت ، او د کانټیلیور سختۍ د نانو انډینټیشن دقت او اعتبار په ټاکلو کې مهم رول لوبوي.اندازه کولزموږ د AFM سیسټم لپاره، د موقعیت حساس کشف کونکي (PSD) د کشف حد نږدې 0.5 mV دی او د پسرلي دمخه کیلیبریټ نرخ او د PFQNM-LC-A-CAL تحقیقاتي محاسبې د مایع انعکاس حساسیت پراساس دی ، کوم چې ورته ورته دی. نظري بار حساسیت.د 0.1 pN څخه کم دی.له همدې امله، دا طریقه اجازه ورکوي چې د لږ تر لږه انډینټیشن ځواک اندازه کړي ≤ 0.1 pN پرته له کوم پردیي شور اجزا.په هرصورت، د AFM سیسټم لپاره دا تقریبا ناشونی دی چې د میخانیکي کمپن او د مایع متحرکاتو په څیر فاکتورونو له امله دې کچې ته د پردې شور کم کړي.دا فکتورونه د AFM نانو انډینټیشن میتود عمومي حساسیت محدودوي او همدارنګه د شاوخوا ≤ 10 pN شالید شور سیګنال پایله کوي.د سطحي ځانګړتیاوو لپاره، د لیففیلون A CL او SiHy سبسټریټ نمونې د SEM ځانګړتیا لپاره د 140 nm تحقیقاتو په کارولو سره په بشپړ ډول هایډریټ شرایطو کې انډینټ شوي، او د ځواک منحني د ځواک (pN) او فشار ترمنځ لوړ شوي.د جلا کولو پلاټ (µm) په 6a شکل کې ښودل شوی.د SiHy بیس سبسټریټ په پرتله، د لیففیلون A CL ځواک وکر په واضح ډول انتقالي مرحله ښیې چې د فورک شوي پولیمر برش سره د تماس په نقطه کې پیل کیږي او د لاندې موادو سره د ټیپ نښه نښه کولو تماس کې د تیز بدلون سره پای ته رسیږي.د ځواک منحني دا انتقالي برخه په سطحه د شاخ شوي پولیمر برش ریښتیني لچک وړ چلند روښانه کوي ، لکه څنګه چې د فشار منحني د فشار منحني سره نږدې تعقیب او د برش جوړښت او لوی SiHy موادو ترمینځ میخانیکي ملکیتونو کې توپیر په ګوته کوي.کله چې د لیفیلکن پرتله کول.د PCS په STEM عکس کې د شاخ شوي پولیمر برش د اوسط اوږدوالی جلا کول (انځور 3a) او په شکل 3a کې د abscissa سره د هغې د ځواک وکر.6a ښیي چې دا طریقه د دې توان لري چې د ټیپ او شاخ شوي پولیمر کشف کړي چې د سطحې سر ته رسیږي.د برش جوړښتونو ترمنځ اړیکه.برسېره پر دې، د ځواک منحنی نږدی اوورلیپ د مایع ساتلو هیڅ اغیزه ښیي.په دې حالت کې، د ستنې او د نمونې د سطحې ترمنځ په بشپړه توګه هیڅ ډول چپکوالی شتون نلري.د دوه نمونو لپاره د ځواک منحني پورتنۍ برخې یو له بل سره یوځای کیږي، د سبسټریټ موادو میخانیکي ملکیتونو ورته والی منعکس کوي.
(a) د AFM nanoindentation force curves for lehfilcon A CL substrates او SiHy substrates، (b) د ځواک منحني د شاليد شور د حد میتود په کارولو سره د تماس نقطه اټکل ښیې.
د دې لپاره چې د ځواک منحني توضیحات مطالعه کړي، د لیففیلون A CL نمونې د تشنج وکر په شکل 6b کې د y-محور په اوږدو کې د 50 pN اعظمي ځواک سره بیا تنظیم شوی.دا ګراف د اصلي شالید شور په اړه مهم معلومات وړاندې کوي.شور د ± 10 pN په حد کې دی، کوم چې د تماس نقطه په سمه توګه ټاکلو او د انډیټیشن ژوروالی محاسبه کولو لپاره کارول کیږي.لکه څنګه چې په ادبیاتو کې راپور شوي، د اړیکو نقطو پیژندل خورا مهم دي ترڅو د موادو ملکیتونو لکه ماډلس 85 په سمه توګه ارزونه وکړي.یوه طریقه چې د ځواک منحني ډیټا اتومات پروسس کول پکې شامل دي د نرمو موادو لپاره د ډیټا فټینګ او کمیتي اندازه کولو تر مینځ ښه فټ ښودلی 86.په دې کار کې، زموږ د اړیکو د ټکو انتخاب نسبتا ساده او هدف دی، مګر دا خپل محدودیتونه لري.د تماس نقطې ټاکلو لپاره زموږ محافظه کاره چلند ممکن د وړو انډیټینشن ژورو (<100 nm) لپاره د لږ اندازې اندازې ماډل ارزښتونو پایله ولري.د الګوریتم پراساس د ټچ پوائنټ کشف او اتوماتیک ډیټا پروسس کول ممکن په راتلونکي کې زموږ د میتود لا ښه کولو لپاره د دې کار دوام وي.په دې توګه، د ±10 pN په ترتیب کې د داخلي پس منظر شور لپاره، موږ د تماس نقطه د x-axis په شکل کې د ≥10 pN ارزښت سره د لومړي ډیټا نقطې په توګه تعریف کوو.بیا، د 10 pN د شور حد سره سم، د ~ 0.27 µm په کچه عمودی کرښه د سطح سره د تماس نقطه په نښه کوي، وروسته له دې چې د غځولو منحل دوام لري تر هغه چې سبسټریټ د ~ 270 nm ژوروالی پوره کړي.په زړه پورې خبره دا ده چې د شاخه شوي پولیمر برش ځانګړتیاو (300-400 nm) اندازې پراساس چې د عکس اخیستنې میتود په کارولو سره اندازه شوې ، د CL لیفلیکون د انډینټیشن ژوروالی د شالید شور حد میتود په کارولو سره مشاهده شوې نمونه شاوخوا 270 nm ده ، کوم چې خورا نږدې دی. د اندازه کولو اندازه د STEM سره.دا پایلې نور هم د دې خورا نرم او خورا لچک لرونکي شاخ لرونکي پولیمر برش جوړښت د نښه کولو لپاره د AFM تحقیقاتي ټیپ شکل او اندازې مطابقت او تطبیق تاییدوي.دا ډاټا هم قوي شواهد وړاندې کوي چې زموږ د شالید شور کارولو میتود مالتړ لپاره د تماس ټکي په ګوته کولو لپاره د حد په توګه.په دې توګه، د ریاضياتي ماډلینګ او د ځواک منحني فټینګ څخه ترلاسه شوي کومې کمیتي پایلې باید نسبتا دقیقې وي.
د AFM nanoindentation میتودونو لخوا مقداري اندازه کول په بشپړ ډول د ریاضیاتو ماډلونو پورې اړه لري چې د معلوماتو انتخاب او وروسته تحلیل لپاره کارول کیږي.له همدې امله، دا مهمه ده چې د یو ځانګړي ماډل غوره کولو دمخه د انډینټر انتخاب، مادي ملکیتونو او د دوی د متقابل عمل میکانیزم پورې اړوند ټول فکتورونه په پام کې ونیسئ.په دې حالت کې، د ټیپ جیومیټري په احتیاط سره د SEM مایکروګرافونو په کارولو سره مشخص شوی (انځور. 1)، او د پایلو پراساس، د 140 nm قطر AFM نانو انډینټینګ تحقیقات د سخت شنک او کروی ټیپ جیومیټری سره د لیففیلون A CL79 نمونو ځانګړتیا لپاره غوره انتخاب دی. .بل مهم فاکتور چې باید په دقت سره و ارزول شي د پولیمر موادو لچکیت دی چې ازمول کیږي.که څه هم د نانو انډینټینشن لومړني معلومات (انځر 5a او 6a) په روښانه ډول د فشار او کمپریشن منحنی کولو ځانګړتیاوې په ګوته کوي، د بیلګې په توګه، د موادو بشپړ لچک لرونکي بیا رغونه، دا خورا مهم دي چې د اړیکو خالص لچک لرونکي طبیعت تایید کړي. .د دې پای ته رسولو لپاره، دوه پرله پسې نښې په ورته ځای کې د لیهفیلون A CL نمونې په سطحه د بشپړ هایډریشن شرایطو لاندې د 1 µm/s په اندازې سره ترسره شوې.په پایله کې د ځواک منحني ډاټا په انځور کې ښودل شوي.7 او، لکه څنګه چې تمه کیږي، د دوو پرنټونو پراخول او کمپریشن منحنی تقریبا یو شان دي، د شاخ شوي پولیمر برش جوړښت لوړ لچک روښانه کوي.
د لیففیلون A CL په سطحه په ورته موقعیت کې دوه د انډینټیشن ځواک منحني د لینز سطح مثالی لچک په ګوته کوي.
په ترتیب سره د SEM او STEM عکسونو څخه ترلاسه شوي معلوماتو پراساس د تحقیقاتي ټیپ او لیففیلون A CL سطحه ، د مخروطي ساحې ماډل د AFM تحقیقاتي ټیپ او نرم پولیمر موادو ترمینځ د تعامل مناسب ریاضیاتی نمایش دی چې ازمول کیږي.برسېره پر دې، د دې مخروطي ساحې ماډل لپاره، د نقاشي موادو د لچک وړ ځانګړتیاوو په اړه بنسټیز انګیرنې د دې نوي بایومیمیټیک موادو لپاره ریښتیا دي او د لچک لرونکي ماډلونو اندازه کولو لپاره کارول کیږي.
د AFM نانو انډینټیشن میتود او د هغې اجزاو د هر اړخیزې ارزونې وروسته ، پشمول د انډیټیشن تحقیقاتو ملکیتونه (شکل ، اندازه او د پسرلي سختۍ) ، حساسیت (د شالید شور او د تماس نقطه اټکل) ، او د ډیټا فټینګ ماډلونه (کمي موډول اندازه کول) ، میتود و. کارولد کمیتي پایلو تصدیق کولو لپاره په سوداګریزه توګه موجود الټرا نرم نمونې مشخص کړئ.یو سوداګریز پولی کریلامایډ (PAAM) هایدروجیل د 1 kPa لچک لرونکي ماډل سره د 140 nm تحقیقاتو په کارولو سره د هایډریټ شرایطو لاندې ازمول شوی.د ماډل ازموینې او محاسبې توضیحات په اضافي معلوماتو کې چمتو شوي.پایلو وښودله چې د اندازه کولو اوسط ماډل 0.92 kPa و، او د پیژندل شوي ماډل څخه٪ RSD او سلنه (%) انحراف له 10٪ څخه کم و.دا پایلې د AFM نانو انډینټیشن میتود دقت او بیا تولید تصدیق کوي چې پدې کار کې د الټراسافټ موادو ماډل اندازه کولو لپاره کارول کیږي.د lehfilcon A CL نمونو سطحې او د SiHy بیس سبسټریټ د ورته AFM نانو انډینټینشن میتود په کارولو سره نور مشخص شوي ترڅو د الټراسافټ سطح د څرګند تماس ماډل مطالعه کړي ترڅو د انډیټینشن ژوروالي فعالیت په توګه.د انډینټیشن ځواک جلا کولو منحني د هر ډول دریو نمونو لپاره رامینځته شوي (n = 3؛ په هر نمونه کې یوه نښه) د 300 pN په ځواک کې ، د 1 µm/s سرعت، او بشپړ هایډریشن.د انډینټیشن ځواک شریکولو وکر د مخروطي ساحې ماډل په کارولو سره نږدې و.د دې لپاره چې د انډینټیشن ژوروالي پورې تړاو لرونکي موډولس ترلاسه کړي، د ځواک منحني 40 nm پراخه برخه د 20 nm په هر زیاتوالي کې د تماس له نقطې څخه پیل کیږي او د ځواک منحني په هر مرحله کې د موډول ارزښتونه اندازه شوي.Spin Cy et al.ورته طریقه د پولی (لوریل میتاکریلایټ) (P12MA) پولیمر برشونو د ماډلس ګریډینټ ځانګړتیا لپاره کارول شوې چې د کولیډیل AFM تحقیقاتو نانو انډینټینشن په کارولو سره ، او دوی د هارټز تماس ماډل په کارولو سره د معلوماتو سره مطابقت لري.دا طریقه د ښکاره تماس ماډل (kPa) په مقابل کې د انډینټیشن ژوروالی (nm) پلاټ چمتو کوي، لکه څنګه چې په 8 شکل کې ښودل شوي، کوم چې د ښکاره تماس ماډل/ ژوروالی ښیي.د CL lehfilcon A نمونې محاسبه شوي لچک لرونکي ماډل د نمونې په پورتنۍ 100 nm کې د 2-3 kPa په حد کې دی، چې له هغې وروسته دا د ژوروالي سره وده کوي.له بلې خوا، کله چې په سطح کې د برش په څیر فلم پرته د SiHy بیس سبسټریټ ازموینه کیږي، د 300 pN په ځواک کې ترلاسه شوي اعظمي انډینټیشن ژوروالی له 50 nm څخه کم دی، او د ډیټا څخه ترلاسه شوي ماډل ارزښت شاوخوا 400 kPa دی. ، کوم چې د لوی موادو لپاره د ځوان ماډل ارزښتونو سره پرتله کیږي.
د لیففیلون A CL او SiHy سبسټریټ لپاره د ظاهري تماس ماډل (kPa) vs indentation depth (nm) د AFM nanoindentation میتود په کارولو سره د مخروطي جیومیټري سره د موډول اندازه کولو لپاره.
د ناول بایومیټیک شاخ لرونکي پولیمر برش جوړښت پورتنۍ سطحه د لچک خورا ټیټ ماډل (2–3 kPa) ښیې.دا به د فورک شوي پولیمر برش وړیا ځړول پای سره سمون ولري لکه څنګه چې د STEM عکس کې ښودل شوي.پداسې حال کې چې د CL په بهرنۍ څنډه کې د ماډلس تدریجي ځینې شواهد شتون لري، اصلي لوړ ماډلس سبسټریټ ډیر اغیزمن دی.په هرصورت، د سطحې پورتنۍ 100 nm د شاخ شوي پولیمر برش د ټول اوږدوالي 20٪ دننه ده، نو دا مناسبه ده چې فرض کړئ چې د دې انډیټینشن ژوروالی حد کې د ماډلونو اندازه شوي ارزښتونه نسبتا دقیق دي او په کلکه نه دي. د لاندې څیز په تاثیر پورې اړه لري.
د لیففیلون A د تماس لینزونو د ځانګړي بایومیمیټیک ډیزاین له امله ، د شاخ لرونکي PMPC پولیمر برش جوړښتونو څخه جوړ دی چې د SiHy سبسټریټونو په سطحه پیوند شوي ، دا خورا ستونزمن کار دی چې د دودیزو اندازه کولو میتودونو په کارولو سره د دوی د سطحې جوړښتونو میخانیکي ملکیتونه په معتبر ډول مشخص کړي.دلته موږ د الټرا نرم موادو لکه لیفیلکن A د لوړ اوبو مینځپانګې او خورا لوړ لچک سره د دقیق مشخص کولو لپاره د AFM نانو انډینټیشن پرمختللي میتود وړاندې کوو.دا میتود د AFM تحقیقاتو کارولو پراساس دی چې د ټیپ اندازه او جیومیټري په احتیاط سره غوره شوي ترڅو د الټرا نرم سطحي ځانګړتیاو جوړښتي ابعاد سره سمون ولري ترڅو نقاشي شي.د تحقیقاتو او جوړښت تر مینځ د ابعادو دا ترکیب ډیر حساسیت چمتو کوي، موږ ته اجازه راکوي چې د پورویلاسټیک اغیزو په پام کې نیولو پرته د شاخ شوي پولیمر برش عناصرو ټیټ ماډلس او ارثي لچک لرونکي ملکیتونه اندازه کړو.پایلو وښودله چې د لینز سطحه د ځانګړي شاخ لرونکي PMPC پولیمر برش ځانګړتیا خورا ټیټ لچک لرونکي ماډل (تر 2 kPa پورې) او خورا لوړ لچک (تقریبا 100٪) لري کله چې په آبي چاپیریال کې ازمول شوي.د AFM نانو انډینټیشن پایلې موږ ته اجازه راکړه چې د بایومیمیټیک لینز سطحه ښکاره تماس ماډل/ ژوروالی (30 kPa/200 nm) مشخص کړو.دا تدریجي ممکن د شاخ شوي پولیمر برشونو او SiHy سبسټریټ ترمینځ د ماډلس توپیر له امله وي ، یا د پولیمر برشونو شاخ شوي جوړښت/کثافت یا د هغې ترکیب.په هرصورت، نور ژورې مطالعې ته اړتیا ده ترڅو د جوړښت او ملکیتونو ترمنځ اړیکه په بشپړه توګه پوه شي، په ځانګړې توګه په میخانیکي ملکیتونو کې د برش شاخ کولو اغیز.ورته اندازه کولی شي د نورو الټرا نرم موادو او طبي وسایلو د سطحې میخانیکي ملکیتونو ځانګړتیا کې مرسته وکړي.
د اوسنۍ مطالعې په جریان کې رامینځته شوي او / یا تحلیل شوي ډیټاسیټونه د مناسب غوښتنې سره سم د اړوندو لیکوالانو څخه شتون لري.
رحمتي، ایم، سلوا، EA، ریسلینډ، JE، Hayward، K. او Haugen، HJ د بیولوژیکي تعاملات د بایومیټریال سطحو فزیکي او کیمیاوي ملکیتونو ته.کیمیاوي.ټولنهایډ.۴۹، ۵۱۷۸–۵۲۲۴ (۲۰۲۰).
چن، ایف ایم او لیو، ایکس د نسج انجینرۍ لپاره د انسان څخه اخیستل شوي بایومیټریالونو ښه والی.پروګرام کولپولیمرساینس53، 86 (2016).
سډټلر، K. et al.په بیا تولیدي درملو کې د بایومیټریالونو ډیزاین، کلینیکي تطبیق، او د معافیت غبرګون.ملي میټ Rev. 1، 16040 (2016).
اولیور WK او Farr GM د بار او بې ځایه کیدو اندازه کولو سره د انډینټیشن تجربو په کارولو سره د سختۍ او لچک لرونکي ماډلونو ټاکلو لپاره یو پرمختللی میتود.J. الما میټر.د ذخیره کولو ټانک7، 1564-1583 (2011).
ویلی، SM د انډینټیشن سختۍ ازموینې تاریخي اصل.الما ماټرساینسټیکنالوژي.۲۸، ۱۰۲۸–۱۰۴۴ (۲۰۱۲).
Broitman، E. په میکرو-، مایکرو- او نانوسکل کې د انډیټیشن سختۍ اندازه کول: یوه انتقادي بیاکتنه.قبيلهرایټ.65، 1-18 (2017).
Kaufman, JD او Clapperich, SM د سطحې کشف تېروتنې د نرمو موادو د نانو انډینټیشن کې د موډولس زیاتوالي لامل کیږي.J. Mecha.چلند.بایومیډیکل ساینس.الما ماټر2، 312-317 (2009).
کریم زاده الف، کولور SSR، آیت الله MR، بشری ار او یحیی ایم یو.د تجربوي او کمپیوټري میتودونو په کارولو سره د متضاد نانوکومپوزیټ میخانیکي ځانګړتیاو ټاکلو لپاره د نانو انډینټیشن میتود ارزونه.ساینسکور 9، 15763 (2019).
لیو، K.، وانلینډینګهم، MR، او اوورټ، د TS میخانیکي ځانګړتیا د نرم ویسکویلاسټیک جیلونو په واسطه د انډینټیشن او اصلاح پر بنسټ د انعطاف محدود عنصر تحلیل لخوا.J. Mecha.چلند.بایومیډیکل ساینس.الما ماټر2، 355-363 (2009).
انډریو JW، Bowen J او Chaneler D. د مناسب اندازه کولو سیسټمونو په کارولو سره د ویسکویلاسټیکیت تعیین اصلاح کول.نرمه ماده 9، 5581-5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. او Pellillo, E. د پولیمیریک سطحو نانو انډینټیشن.J. فزیک.د فزیک لپاره غوښتنه وکړئ.۳۱، ۲۳۹۵ (۱۹۹۸).
Miyailovich AS، Tsin B. Fortunato D. او Van Vliet KJ د شاک انډیټیشن په کارولو سره د خورا لچک لرونکي پولیمرونو او بیولوژیکي نسجونو ویسکویلاسټیک میخانیکي ملکیتونو ځانګړتیا.د بایومیټریال ژورنال.71، 388–397 (2018).
Perepelkin NV، Kovalev AE، Gorb SN، Borodich FM د پراخ شوي بوروډیچ-ګالانوف (BG) میتود او ژورې نښې په کارولو سره د نرمو موادو د لچک لرونکي ماډلونو او چپکولو کار ارزونه.پوستکیالما ماټر129، 198-213 (2019).
شی، ایکس او نور.د نانوسکل مورفولوژي او د سیلیکون هایدروجیل تماس لینزونو بایومیټیک پولیمریک سطحونو میخانیکي ملکیتونه.Langmuir 37، 13961–13967 (2021).