Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Sınırlı CSS desteğine sahip bir tarayıcı sürümü kullanıyorsunuz.En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Ayrıca sürekli desteği sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan gösteriyoruz.
Aynı anda üç slayttan oluşan bir atlıkarınca görüntüler.Aynı anda üç slaytta ilerlemek için Önceki ve Sonraki düğmelerini kullanın veya aynı anda üç slaytta ilerlemek için sondaki kaydırma düğmelerini kullanın.
Tıbbi cihazlar ve biyomedikal uygulamalar için yeni ultra yumuşak malzemelerin geliştirilmesiyle birlikte, bunların fiziksel ve mekanik özelliklerinin kapsamlı karakterizasyonu hem önemli hem de zordur.Dallanmış polimer fırça yapılarından oluşan bir tabaka ile kaplanmış yeni lehfilcon A biyomimetik silikon hidrojel kontakt lensin son derece düşük yüzey modülünü karakterize etmek için değiştirilmiş bir atomik kuvvet mikroskobu (AFM) nanoindentasyon tekniği uygulandı.Bu yöntem, dallanmış polimerlere yaklaşırken viskoz ekstrüzyonun etkileri olmadan temas noktalarının hassas bir şekilde belirlenmesine olanak tanır.Ek olarak, bireysel fırça elemanlarının mekanik özelliklerinin gözenek esnekliğinin etkisi olmadan belirlenmesini mümkün kılar.Bu, özellikle yumuşak malzemelerin ve biyolojik örneklerin özelliklerini ölçmek için uygun bir tasarıma (uç boyutu, geometri ve yaylanma hızı) sahip bir AFM probu seçilerek elde edilir.Bu yöntem, yüzey alanında son derece düşük bir elastikiyet modülüne (2 kPa'ya kadar) ve dahili sulu ortamda son derece yüksek bir esnekliğe (neredeyse %100) sahip olan çok yumuşak malzeme lehfilcon A'nın doğru ölçümü için hassasiyeti ve doğruluğu artırır. .Yüzey çalışmasının sonuçları, yalnızca lehfilcon A lensinin ultra yumuşak yüzey özelliklerini ortaya çıkarmakla kalmadı, aynı zamanda dallı polimer fırçaların modülünün silikon-hidrojen substratının modülüyle karşılaştırılabilir olduğunu da gösterdi.Bu yüzey karakterizasyon tekniği diğer ultra yumuşak malzemelere ve tıbbi cihazlara uygulanabilir.
Canlı dokuyla doğrudan temas için tasarlanan malzemelerin mekanik özellikleri çoğunlukla biyolojik çevre tarafından belirlenir.Bu malzeme özelliklerinin mükemmel uyumu, olumsuz hücresel tepkilere neden olmadan malzemenin istenen klinik özelliklerinin elde edilmesine yardımcı olur1,2,3.Toplu homojen malzemeler için mekanik özelliklerin karakterizasyonu, standart prosedürlerin ve test yöntemlerinin (örn. mikro girinti4,5,6) mevcut olması nedeniyle nispeten kolaydır.Ancak jeller, hidrojeller, biyopolimerler, canlı hücreler vb. gibi ultra yumuşak malzemeler için bu test yöntemleri, ölçüm çözünürlüğü sınırlamaları ve bazı malzemelerin homojen olmaması nedeniyle genellikle uygulanamaz7.Yıllar geçtikçe, geleneksel girinti yöntemleri geniş bir yelpazedeki yumuşak malzemeleri karakterize edecek şekilde değiştirildi ve uyarlandı, ancak birçok yöntem hala kullanımlarını sınırlayan ciddi eksikliklerden muzdarip8,9,10,11,12,13.Süper yumuşak malzemelerin ve yüzey katmanlarının mekanik özelliklerini doğru ve güvenilir bir şekilde karakterize edebilecek özel test yöntemlerinin eksikliği, bunların çeşitli uygulamalardaki kullanımını ciddi şekilde sınırlamaktadır.
Önceki çalışmamızda, gözün kornea yüzeyinden ilham alan potansiyel biyomimetik tasarımlardan elde edilen tüm ultra yumuşak yüzey özelliklerine sahip, yumuşak, heterojen bir malzeme olan lehfilcon A (CL) kontakt lensi tanıtmıştık.Bu biyomateryal, poli(2-metakriloiloksietilfosforilkolinin (MPC)) (PMPC) dallanmış, çapraz bağlı bir polimer tabakasının, tıbbi cihazlara dayalı olarak tasarlanmış bir silikon hidrojel (SiHy) 15 üzerine aşılanmasıyla geliştirilmiştir.Bu aşılama işlemi yüzeyde çok yumuşak ve oldukça elastik dallanmış polimerik fırça yapısından oluşan bir katman oluşturur.Önceki çalışmalarımız, lehfilcon A CL'nin biyomimetik yapısının, gelişmiş ıslanma ve kirlenme önleme, artan kayganlık ve azaltılmış hücre ve bakteri yapışması gibi üstün yüzey özellikleri sağladığını doğrulamıştır15,16.Ek olarak, bu biyomimetik malzemenin kullanılması ve geliştirilmesi, diğer biyomedikal cihazlara da daha fazla genişlemeyi önermektedir.Bu nedenle, gelecekteki gelişmeleri ve uygulamaları destekleyecek kapsamlı bir bilgi tabanı oluşturmak amacıyla bu ultra yumuşak malzemenin yüzey özelliklerini karakterize etmek ve gözle mekanik etkileşimini anlamak kritik öneme sahiptir.Ticari olarak temin edilebilen SiHy kontakt lenslerin çoğu, tekdüze bir malzeme yapısı oluşturan homojen bir hidrofilik ve hidrofobik polimer karışımından oluşur17.Geleneksel sıkıştırma, çekme ve mikro indentasyon test yöntemleri18,19,20,21 kullanılarak mekanik özelliklerini araştırmak için çeşitli çalışmalar yapılmıştır.Bununla birlikte, lehfilcon A CL'nin yeni biyomimetik tasarımı, onu, dallanmış polimer fırça yapılarının mekanik özelliklerinin SiHy bazlı substratınkinden önemli ölçüde farklı olduğu benzersiz bir heterojen malzeme haline getirmektedir.Bu nedenle, bu özellikleri geleneksel ve girintili yöntemler kullanarak doğru bir şekilde ölçmek çok zordur.Gelecek vaat eden bir yöntem, biyolojik hücreler ve dokular gibi yumuşak viskoelastik malzemelerin yanı sıra yumuşak polimerlerin mekanik özelliklerini belirlemek için kullanılan bir yöntem olan atomik kuvvet mikroskobunda (AFM) uygulanan nanoindentasyon test yöntemini kullanır22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.AFM nanoindentasyonda, nanoindentasyon testinin temelleri, daha yüksek ölçüm hassasiyeti sağlamak ve doğası gereği süper yumuşak malzemelerin geniş bir yelpazesinin test edilmesini sağlamak için AFM teknolojisindeki en son gelişmelerle birleştirilir31,32,33,34,35,36.Ayrıca teknoloji, farklı geometrilerin kullanılmasıyla başka önemli avantajlar da sunuyor.girinti ve prob ve çeşitli sıvı ortamlarda test imkanı.
AFM nanoindentasyon şartlı olarak üç ana bileşene ayrılabilir: (1) ekipman (sensörler, dedektörler, problar vb.);(2) ölçüm parametreleri (kuvvet, yer değiştirme, hız, rampa boyutu vb. gibi);(3) Veri işleme (temel düzeltme, temas noktası tahmini, veri uydurma, modelleme vb.).Bu yöntemle ilgili önemli bir sorun, literatürde AFM nanoindentasyon kullanan birçok çalışmanın aynı numune/hücre/malzeme türü37,38,39,40,41 için çok farklı niceliksel sonuçlar rapor etmesidir.Örneğin Lekka ve ark.AFM prob geometrisinin, mekanik olarak homojen hidrojel ve heterojen hücre örneklerinin ölçülen Young modülü üzerindeki etkisi incelendi ve karşılaştırıldı.Modül değerlerinin büyük ölçüde konsol seçimine ve uç şekline bağlı olduğunu, piramit şekilli bir prob için en yüksek değerin ve küresel bir prob için en düşük değerin 42 olduğunu bildirmektedir.Benzer şekilde Selhuber-Unkel ve ark.Poliakrilamid (PAAM) örneklerinin girinti hızı, girinti boyutu ve kalınlığının ACM43 nanoindentasyon ile ölçülen Young modülünü nasıl etkilediği gösterilmiştir.Bir diğer karmaşık faktör ise standart son derece düşük modüllü test malzemelerinin ve ücretsiz test prosedürlerinin bulunmamasıdır.Bu da güvenle doğru sonuçların alınmasını oldukça zorlaştırır.Bununla birlikte, yöntem, benzer numune türleri arasındaki göreceli ölçümler ve karşılaştırmalı değerlendirmeler için çok faydalıdır; örneğin, normal hücreleri kanser hücrelerinden ayırmak için AFM nanoindentasyonunun kullanılması 44, 45.
AFM nanoindentasyon ile yumuşak malzemeleri test ederken genel kural, numune modülüyle yakından eşleşen düşük yay sabitine (k) sahip bir prob ve yarım küre/yuvarlak uçlu bir prob kullanmaktır, böylece ilk prob numune yüzeylerini delmez. Yumuşak malzemelerle ilk temas.Prob tarafından oluşturulan sapma sinyalinin lazer dedektör sistemi24,34,46,47 tarafından algılanabilecek kadar güçlü olması da önemlidir.Ultra yumuşak heterojen hücreler, dokular ve jeller durumunda, tekrarlanabilir ve güvenilir ölçümler48,49,50 sağlamak için başka bir zorluk da prob ile numune yüzeyi arasındaki yapışma kuvvetinin üstesinden gelmektir.Yakın zamana kadar, AFM nanoindentasyon üzerine yapılan çalışmaların çoğu, genellikle koloidal problar (CP'ler) olarak adlandırılan nispeten büyük küresel problar kullanılarak biyolojik hücrelerin, dokuların, jellerin, hidrojellerin ve biyomoleküllerin mekanik davranışlarının incelenmesine odaklanmıştı., 47, 51, 52, 53, 54, 55. Bu uçların yarıçapı 1 ila 50 µm'dir ve genellikle borosilikat cam, polimetil metakrilat (PMMA), polistiren (PS), silikon dioksit (SiO2) ve elmastan yapılır. karbon (DLC) gibi.Her ne kadar CP-AFM nanoindentasyon yumuşak numune karakterizasyonu için sıklıkla ilk tercih olsa da, kendi sorunları ve sınırlamaları vardır.Büyük, mikron boyutunda küresel uçların kullanılması, ucun numuneyle toplam temas alanını arttırır ve mekansal çözünürlükte önemli bir kayıpla sonuçlanır.Yerel elemanların mekanik özelliklerinin daha geniş bir alandaki ortalamadan önemli ölçüde farklı olabildiği yumuşak, homojen olmayan numuneler için CP girintisi, yerel ölçekte özelliklerdeki herhangi bir homojensizliği gizleyebilir52.Kolloidal problar tipik olarak mikron boyutunda koloidal kürelerin epoksi yapıştırıcılar kullanılarak uçsuz konsollara bağlanmasıyla yapılır.Üretim sürecinin kendisi birçok sorunla doludur ve prob kalibrasyon sürecinde tutarsızlıklara yol açabilir.Ayrıca koloidal parçacıkların boyutu ve kütlesi, konsolun rezonans frekansı, yay sertliği ve sapma hassasiyeti gibi ana kalibrasyon parametrelerini doğrudan etkiler56,57,58.Bu nedenle, sıcaklık kalibrasyonu gibi geleneksel AFM probları için yaygın olarak kullanılan yöntemler, CP için doğru bir kalibrasyon sağlayamayabilir ve bu düzeltmeleri gerçekleştirmek için başka yöntemler gerekebilir57, 59, 60, 61. Tipik CP girinti deneyleri, büyük sapmalar konsolunu kullanır. Konsolun doğrusal olmayan davranışını nispeten büyük sapmalarda kalibre ederken başka bir sorun yaratan yumuşak numunelerin özelliklerini inceleyin62,63,64.Modern koloidal prob girinti yöntemleri genellikle probu kalibre etmek için kullanılan konsolun geometrisini dikkate alır, ancak kolloidal parçacıkların etkisini göz ardı eder, bu da yöntemin doğruluğunda ek belirsizlik yaratır38,61.Benzer şekilde, temas modeli uyumuyla hesaplanan elastik modüller doğrudan girinti probunun geometrisine bağlıdır ve uç ile numune yüzey özellikleri arasındaki uyumsuzluk yanlışlıklara yol açabilir27, 65, 66, 67, 68. Spencer ve ark.CP-AFM nanoindentasyon yöntemini kullanarak yumuşak polimer fırçaları karakterize ederken dikkate alınması gereken faktörler vurgulanmıştır.Hızın bir fonksiyonu olarak polimer fırçalarda viskoz bir sıvının tutulmasının, kafa yükünde bir artışa ve dolayısıyla hıza bağlı özelliklerin farklı ölçümlerine yol açtığını bildirmişlerdir30,69,70,71.
Bu çalışmada, değiştirilmiş bir AFM nanoindentasyon yöntemini kullanarak ultra yumuşak, oldukça elastik malzeme lehfilcon A CL'nin yüzey modülünü karakterize ettik.Bu malzemenin özellikleri ve yeni yapısı göz önüne alındığında, geleneksel girinti yönteminin hassasiyet aralığı, bu son derece yumuşak malzemenin modülünü karakterize etmek için açıkça yetersiz olduğundan, daha yüksek hassasiyete ve daha düşük hassasiyete sahip bir AFM nanoindentasyon yönteminin kullanılması gerekmektedir.seviye.Mevcut kolloidal AFM prob nanoindentasyon tekniklerinin eksikliklerini ve sorunlarını inceledikten sonra, hassasiyeti, arka plan gürültüsünü, temas noktasını kesin olarak belirlemek, sıvı tutma gibi yumuşak heterojen malzemelerin hız modülünü ölçmek için neden daha küçük, özel tasarlanmış bir AFM probunu seçtiğimizi gösteriyoruz. bağımlılık.ve doğru ölçüm.Ek olarak, girintili ucun şeklini ve boyutlarını doğru bir şekilde ölçebildik, bu da ucun malzeme ile temas alanını değerlendirmeden esneklik modülünü belirlemek için koni-küre uyum modelini kullanmamıza olanak sağladı.Bu çalışmada ölçülen iki örtülü varsayım, tamamen elastik malzeme özellikleri ve girinti derinliğinden bağımsız modüldür.Bu yöntemi kullanarak, öncelikle yöntemin niceliğini belirlemek için bilinen bir modüle sahip ultra yumuşak standartları test ettik ve ardından bu yöntemi iki farklı kontakt lens malzemesinin yüzeylerini karakterize etmek için kullandık.AFM nanoindentasyon yüzeylerini artan hassasiyetle karakterize eden bu yöntemin, tıbbi cihazlarda ve biyomedikal uygulamalarda potansiyel kullanıma sahip çok çeşitli biyomimetik heterojen ultra yumuşak malzemelere uygulanabilmesi bekleniyor.
Nano indentasyon deneyleri için Lehfilcon A kontak lensleri (Alcon, Fort Worth, Texas, ABD) ve bunların silikon hidrojel substratları seçildi.Deneyde özel olarak tasarlanmış bir lens yuvası kullanıldı.Lensi test amacıyla takmak için kubbe şeklindeki standın üzerine dikkatlice yerleştirildi, içeriye hava kabarcığı girmediğinden emin olundu ve ardından kenarlarla sabitlendi.Mercek tutucunun üst kısmındaki bağlantı parçasındaki bir delik, sıvıyı yerinde tutarken nano indentasyon deneyleri için merceğin optik merkezine erişim sağlar.Bu lenslerin tamamen nemli kalmasını sağlar.Test solüsyonu olarak 500 ul kontakt lens paketleme solüsyonu kullanıldı.Kantitatif sonuçları doğrulamak için, ticari olarak temin edilebilen aktive edilmemiş poliakrilamid (PAAM) hidrojeller, bilinen bir elastik modül olan 1 olan bir poliakrilamid-ko-metilen-bisakrilamid bileşiminden (100 mm Petrisoft Petri kapları, Matrigen, Irvine, CA, ABD) hazırlandı. kPa.4-5 damla (yaklaşık 125 µl) fosfat tamponlu salin (Corning Life Sciences'tan PBS, Tewkesbury, MA, ABD) ve 1 damla OPTI-FREE Puremoist kontakt lens solüsyonu (Alcon, Vaud, TX, ABD) kullanın.) AFM hidrojel-prob arayüzünde.
Lehfilcon A CL ve SiHy substratlarının numuneleri, Taramalı İletim Elektron Mikroskobu (STEM) detektörü ile donatılmış bir FEI Quanta 250 Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu (FEG SEM) sistemi kullanılarak görselleştirildi.Numuneleri hazırlamak için lensler önce suyla yıkandı ve pasta şeklinde dilimler halinde kesildi.Numunelerin hidrofilik ve hidrofobik bileşenleri arasında diferansiyel bir kontrast elde etmek için, numunelerin 30 dakika boyunca daldırıldığı, boya olarak %0,10'luk stabilize bir RuO4 çözeltisi kullanıldı.Lehfilcon A CL RuO4 boyaması yalnızca gelişmiş diferansiyel kontrast elde etmek için önemli değildir, aynı zamanda dallanmış polimer fırçaların yapısının daha sonra STEM görüntülerinde görülebilen orijinal formunda korunmasına da yardımcı olur.Daha sonra, artan etanol konsantrasyonuyla bir dizi etanol/su karışımı içinde yıkandı ve dehidre edildi.Numuneler daha sonra 70°C'de gece boyunca kürlenen EMBed 812/Araldite epoksi ile döküldü.Reçine polimerizasyonuyla elde edilen numune blokları ultramikrotomla kesildi ve elde edilen ince kesitler, 30 kV hızlanma voltajında ​​​​düşük vakum modunda bir STEM detektörü ile görüntülendi.PFQNM-LC-A-CAL AFM probunun (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, ABD) ayrıntılı karakterizasyonu için aynı SEM sistemi kullanıldı.AFM probunun SEM görüntüleri, 30 kV hızlanma voltajıyla tipik bir yüksek vakum modunda elde edildi.AFM prob ucunun şeklinin ve boyutunun tüm ayrıntılarını kaydetmek için farklı açılarda ve büyütmelerde görüntüler elde edin.Görüntülerdeki ilgi konusu tüm uç boyutları dijital olarak ölçüldü.
Lehfilcon A CL, SiHy substratı ve PAAm hidrojel numunelerini görselleştirmek ve nanoindentat etmek için "Akışkanda PeakForce QNM" moduna sahip bir Dimension FastScan Bio Icon atomik kuvvet mikroskobu (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, ABD) kullanıldı.Görüntüleme deneyleri için, 0,50 Hz tarama hızında numunenin yüksek çözünürlüklü görüntülerini yakalamak için nominal uç yarıçapı 1 nm olan bir PEAKFORCE-HIRS-FA probu (Bruker) kullanıldı.Tüm görüntüler sulu çözelti içerisinde çekildi.
AFM nanoindentasyon deneyleri, bir PFQNM-LC-A-CAL probu (Bruker) kullanılarak gerçekleştirildi.AFM probu, 345 nm kalınlığında, 54 µm uzunluğunda ve 4,5 µm genişliğinde, 45 kHz rezonans frekansına sahip bir nitrür konsolu üzerinde silikon bir uca sahiptir.Yumuşak biyolojik numuneleri karakterize etmek ve niceliksel nanomekanik ölçümleri gerçekleştirmek için özel olarak tasarlanmıştır.Sensörler fabrikada önceden kalibre edilmiş yay ayarlarıyla ayrı ayrı kalibre edilir.Bu çalışmada kullanılan probların yay sabitleri 0,05-0,1 N/m aralığındaydı.Ucun şeklini ve boyutunu doğru bir şekilde belirlemek için prob, SEM kullanılarak ayrıntılı olarak karakterize edildi.Şek.Şekil 1a, PFQNM-LC-A-CAL probunun yüksek çözünürlüklü, düşük büyütmeli taramalı elektron mikrografını gösterir ve prob tasarımının bütünsel bir görünümünü sağlar.Şek.Şekil 1b, ucun şekli ve boyutu hakkında bilgi sağlayan, prob ucunun üst kısmının büyütülmüş bir görünümünü gösterir.En uç noktada iğne yaklaşık 140 nm çapında bir yarım küredir (Şekil 1c).Bunun altında uç konik bir şekle doğru incelir ve yaklaşık 500 nm'lik ölçülen bir uzunluğa ulaşır.İncelen bölgenin dışında uç silindiriktir ve toplam 1,18 µm uç uzunluğunda sona erer.Bu, prob ucunun ana işlevsel kısmıdır.Ek olarak, uç çapı 45 µm ve yay sabiti 2 N/m olan büyük bir küresel polistiren (PS) probu (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, ABD) de kolloidal prob olarak test için kullanıldı.Karşılaştırma için PFQNM-LC-A-CAL 140 nm prob ile.
Nano indentasyon sırasında AFM probu ile polimer fırça yapısı arasında sıvının sıkışabileceği ve bunun AFM probu yüzeye fiilen temas etmeden önce yukarı doğru bir kuvvet uygulayacağı rapor edilmiştir69.Sıvı tutulmasından kaynaklanan bu viskoz ekstrüzyon etkisi, görünen temas noktasını değiştirebilir, dolayısıyla yüzey modülü ölçümlerini etkileyebilir.Prob geometrisi ve girinti hızının sıvı tutulması üzerindeki etkisini incelemek için, 1 µm/s ve 2 µm/s sabit yer değiştirme hızlarında 140 nm çaplı bir prob kullanılarak lehfilcon A CL numuneleri için girinti kuvveti eğrileri çizildi.prob çapı 45 µm, sabit kuvvet ayarı 6 nN, 1 µm/s'de elde edildi.Çapı 140 nm olan bir probla deneyler, üst göz kapağının fizyolojik aralığı (1-8 kPa) dahilinde bir temas basıncı oluşturmak için seçilen 1 µm/s'lik bir girinti hızında ve 300 pN'lik bir ayarlı kuvvette gerçekleştirildi.basınç 72. 1 kPa basınca sahip yumuşak hazır PAA hidrojel numuneleri, 140 nm çapında bir prob kullanılarak 1 μm/s hızda 50 pN'lik bir girinti kuvveti açısından test edildi.
PFQNM-LC-A-CAL probunun ucunun konik kısmının uzunluğu yaklaşık 500 nm olduğundan, < 500 nm'lik herhangi bir girinti derinliği için, girinti sırasında probun geometrisinin kendi uzunluğuna sadık kalacağı güvenli bir şekilde varsayılabilir. koni şekli.Ayrıca, teste tabi tutulan malzemenin yüzeyinin, sonraki bölümlerde de doğrulanacak olan, tersinir bir elastik tepki sergileyeceği varsayılmaktadır.Bu nedenle, ucun şekline ve boyutuna bağlı olarak, AFM nanoindentasyon deneylerimizi (NanoScope) işlemek için Briscoe, Sebastian ve Adams tarafından geliştirilen ve satıcının yazılımında bulunan koni-küre montaj modelini seçtik.Ayırma veri analizi yazılımı, Bruker) 73. Model, küresel tepe noktası kusuruna sahip bir koni için kuvvet-yer değiştirme ilişkisini F(δ) açıklar.Şek.Şekil 2, sert bir koninin küresel bir uçla etkileşimi sırasındaki temas geometrisini gösterir; burada R, küresel ucun yarıçapıdır, a, temas yarıçapıdır, b, küresel ucun ucundaki temas yarıçapıdır, δ, temas yarıçapı.girinti derinliği, θ koninin yarım açısıdır.Bu probun SEM görüntüsü, 140 nm çapındaki küresel ucun teğetsel olarak bir koniye birleştiğini açıkça göstermektedir, dolayısıyla burada b yalnızca R aracılığıyla tanımlanır, yani b = R cos θ.Satıcı tarafından sağlanan yazılım, a > b varsayımıyla kuvvet ayırma verilerinden Young modülü (E) değerlerini hesaplamak için bir koni-küre ilişkisi sağlar.İlişki:
burada F girinti kuvveti, E Young modülü, ν Poisson oranıdır.Temas yarıçapı a aşağıdakiler kullanılarak tahmin edilebilir:
Dallanmış polimer fırçalardan oluşan bir yüzey tabakası ile Lefilcon kontakt lens malzemesine preslenmiş küresel uçlu sert bir koninin kontak geometrisinin şeması.
a ≤ b ise ilişki geleneksel küresel girintili denkleme indirgenir;
Girintili probun PMPC polimer fırçasının dallanmış yapısı ile etkileşiminin temas yarıçapının (a) küresel temas yarıçapından (b) daha büyük olmasına neden olacağına inanıyoruz.Bu nedenle, bu çalışmada gerçekleştirilen elastik modülün tüm niceliksel ölçümleri için a > b durumu için elde edilen bağımlılığı kullandık.
Bu çalışmada incelenen ultra yumuşak biyomimetik malzemeler, numune kesitinin taramalı transmisyon elektron mikroskobu (STEM) ve yüzeyin atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak kapsamlı bir şekilde görüntülendi.Bu ayrıntılı yüzey karakterizasyonu, PMPC ile modifiye edilmiş lehfilcon A CL yüzeyinin dinamik olarak dallanmış polimerik fırça yapısının, doğal kornea dokusuna 14 benzer mekanik özellikler sergilediğini belirlediğimiz, daha önce yayınlanmış çalışmamızın bir uzantısı olarak gerçekleştirildi.Bu nedenle kontakt lens yüzeylerine biyomimetik malzemeler diyoruz14.Şek.Şekil 3a,b, sırasıyla bir lehfilcon A CL substratının ve işlenmemiş bir SiHy substratının yüzeyinde dallanmış PMPC polimer fırça yapılarının kesitlerini gösterir.Her iki numunenin yüzeyleri, STEM analizinin sonuçlarını daha da doğrulayan yüksek çözünürlüklü AFM görüntüleri kullanılarak daha da analiz edildi (Şekil 3c, d).Birlikte ele alındığında, bu görüntüler PMPC dallanmış polimer fırça yapısının yaklaşık uzunluğunu 300-400 nm'de verir; bu, AFM nanoindentasyon ölçümlerini yorumlamak için kritik öneme sahiptir.Görüntülerden elde edilen bir diğer önemli gözlem, CL biyomimetik materyalinin genel yüzey yapısının SiHy substrat materyalininkinden morfolojik olarak farklı olmasıdır.Yüzey morfolojilerindeki bu farklılık, girintili AFM probu ile mekanik etkileşimleri sırasında ve ardından ölçülen modül değerlerinde belirgin hale gelebilir.
(a) lehfilcon A CL ve (b) SiHy substratının kesitsel STEM görüntüleri.Ölçek çubuğu, 500 nm.Lehfilcon A CL substratının (c) ve baz SiHy substratının (d) (3 μm × 3 μm) yüzeyinin AFM görüntüleri.
Biyolojiden ilham alan polimerler ve polimer fırça yapıları doğası gereği yumuşaktır ve geniş çapta araştırılmış ve çeşitli biyomedikal uygulamalarda kullanılmıştır74,75,76,77.Bu nedenle mekanik özelliklerini doğru ve güvenilir bir şekilde ölçebilen AFM nanoindentasyon yönteminin kullanılması önemlidir.Ancak aynı zamanda, bu ultra yumuşak malzemelerin son derece düşük elastik modül, yüksek sıvı içeriği ve yüksek elastikiyet gibi benzersiz özellikleri, genellikle girintili probun doğru malzemesini, şeklini ve şeklini seçmeyi zorlaştırır.boyut.Bu, girintinin numunenin yumuşak yüzeyini delmemesi için önemlidir, bu da yüzeyle temas noktasının ve temas alanının belirlenmesinde hatalara yol açacaktır.
Bunun için ultra yumuşak biyomimetik malzemelerin (lehfilcon A CL) morfolojisinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması önemlidir.Görüntüleme yöntemi kullanılarak elde edilen dallanmış polimer fırçaların boyutu ve yapısı hakkındaki bilgiler, AFM nanoindentasyon teknikleri kullanılarak yüzeyin mekanik karakterizasyonunun temelini oluşturur.Mikron boyutunda küresel koloidal problar yerine, biyolojik numunelerin mekanik özelliklerinin niceliksel haritalanması için özel olarak tasarlanmış, uç çapı 140 nm olan PFQNM-LC-A-CAL silikon nitrür probunu (Bruker) seçtik 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 Geleneksel kolloidal problara kıyasla nispeten keskin probların kullanılmasının mantığı, malzemenin yapısal özellikleriyle açıklanabilir.Prob ucunun boyutu (~140 nm), Şekil 3a'da gösterilen CL lehfilcon A'nın yüzeyindeki dallanmış polimer fırçalarla karşılaştırıldığında, ucun bu fırça yapılarıyla doğrudan temas edecek kadar büyük olduğu sonucuna varılabilir. ucun onları delme olasılığını azaltır.Bu noktayı açıklamak için, Şekil 4'te lehfilcon A CL'nin ve AFM probunun girintili ucunun (ölçekli olarak çizilmiş) bir STEM görüntüsü bulunmaktadır.
Lehfilcon A CL ve bir ACM girinti probunun STEM görüntüsünü gösteren şematik (ölçeğe göre çizilmiş).
Ayrıca 140 nm'lik uç boyutu, CP-AFM nanoindentasyon yöntemi69,71 ile üretilen polimer fırçalar için daha önce bildirilen yapışkan ekstrüzyon etkilerinden herhangi birinin riskini ortadan kaldıracak kadar küçüktür.Bu AFM ucunun özel koni küresel şekli ve nispeten küçük boyutu nedeniyle (Şekil 1), lehfilcon A CL nanoindentasyon tarafından oluşturulan kuvvet eğrisinin doğasının girinti hızına veya yükleme/boşaltma hızına bağlı olmayacağını varsayıyoruz. .Bu nedenle poroelastik etkilerden etkilenmez.Bu hipotezi test etmek için lehfilcon A CL örnekleri, bir PFQNM-LC-A-CAL probu kullanılarak sabit bir maksimum kuvvette, ancak iki farklı hızda girintilendi ve ortaya çıkan çekme ve geri çekme kuvveti eğrileri, kuvveti (nN) çizmek için kullanıldı. ayırmada (μm) Şekil 5a'da gösterilmiştir.Yükleme ve boşaltma sırasındaki kuvvet eğrilerinin tamamen örtüştüğü açıktır ve şekilde sıfır girinti derinliğindeki kuvvet kesme kuvvetinin girinti hızıyla arttığına dair net bir kanıt yoktur; bu da bireysel fırça elemanlarının gözenek elastik etkisi olmadan karakterize edildiğini düşündürür.Buna karşılık, sıvı tutma etkileri (viskoz ekstrüzyon ve gözenek esnekliği etkileri), aynı girinti hızında 45 μm çaplı AFM probu için belirgindir ve Şekil 5b'de gösterildiği gibi germe ve geri çekme eğrileri arasındaki histerezis ile vurgulanır.Bu sonuçlar hipotezi desteklemekte ve 140 nm çapındaki probların bu tür yumuşak yüzeyleri karakterize etmek için iyi bir seçim olduğunu göstermektedir.
ACM kullanılarak lehfilcon A CL girinti kuvveti eğrileri;(a) iki yükleme oranında 140 nm çapında bir prob kullanılması, yüzey girintisi sırasında poroelastik bir etkinin olmadığını gösterir;(b) 45 µm ve 140 nm çapında probların kullanılması.küçük problara kıyasla büyük problar için viskoz ekstrüzyon ve gözenek esnekliğinin etkilerini göstermektedir.
Ultra yumuşak yüzeyleri karakterize etmek için, AFM nanoindentasyon yöntemlerinin, incelenen malzemenin özelliklerini incelemek için en iyi proba sahip olması gerekir.Uç şekli ve boyutuna ek olarak AFM dedektör sisteminin hassasiyeti, test ortamındaki uç sapmasına karşı hassasiyeti ve konsol sertliği nanoindentasyonun doğruluğunu ve güvenilirliğini belirlemede önemli bir rol oynamaktadır.ölçümler.AFM sistemimiz için, Pozisyona Duyarlı Dedektör (PSD) algılama limiti yaklaşık 0,5 mV'dir ve önceden kalibre edilmiş yaylanma hızına ve PFQNM-LC-A-CAL probunun hesaplanan sıvı sapma hassasiyetine dayanır; bu, şuna karşılık gelir: teorik yük hassasiyeti.0,1 pN'den azdır.Bu nedenle, bu yöntem herhangi bir çevresel gürültü bileşeni olmadan minimum girinti kuvvetinin ≤ 0,1 pN ölçülmesine olanak sağlar.Ancak bir AFM sisteminin çevresel gürültüyü bu seviyeye indirmesi mekanik titreşim ve akışkanlar dinamiği gibi faktörlerden dolayı neredeyse imkansızdır.Bu faktörler AFM nanoindentasyon yönteminin genel hassasiyetini sınırlar ve ayrıca yaklaşık ≤ 10 pN'lik bir arka plan gürültü sinyaliyle sonuçlanır.Yüzey karakterizasyonu için, lehfilcon A CL ve SiHy substrat numuneleri, SEM karakterizasyonu için 140 nm'lik bir prob kullanılarak tamamen hidratlı koşullar altında girintili hale getirildi ve elde edilen kuvvet eğrileri, kuvvet (pN) ve basınç arasına yerleştirildi.Ayırma grafiği (μm) Şekil 6a'da gösterilmektedir.SiHy bazlı alt tabakayla karşılaştırıldığında, lehfilcon A CL kuvvet eğrisi, çatallı polimer fırçayla temas noktasında başlayan ve ucun alttaki malzemeyle eğim işaretleme temasında keskin bir değişiklikle biten bir geçiş fazını açıkça gösterir.Kuvvet eğrisinin bu geçiş kısmı, gerilim eğrisini yakından takip eden sıkıştırma eğrisi ve fırça yapısı ile hacimli SiHy malzemesi arasındaki mekanik özelliklerdeki kontrast ile kanıtlandığı üzere, dallanmış polimer fırçanın yüzey üzerindeki gerçekten elastik davranışını vurgulamaktadır.Lefilcon'u karşılaştırırken.PCS'nin STEM görüntüsünde dallanmış bir polimer fırçanın ortalama uzunluğunun ayrılması (Şekil 3a) ve Şekil 3a'daki apsis boyunca kuvvet eğrisi.Şekil 6a, yöntemin ucu ve yüzeyin en tepesine ulaşan dallanmış polimeri tespit edebildiğini göstermektedir.Fırça yapıları arasındaki temas.Ayrıca kuvvet eğrilerinin yakın örtüşmesi sıvı tutma etkisinin olmadığını gösterir.Bu durumda iğne ile numune yüzeyi arasında kesinlikle yapışma olmaz.İki numune için kuvvet eğrilerinin en üstteki bölümleri üst üste binmektedir ve bu durum alt tabaka malzemelerinin mekanik özelliklerinin benzerliğini yansıtmaktadır.
(a) lehfilcon A CL substratları ve SiHy substratları için AFM nanoindentasyon kuvvet eğrileri, (b) arka plan gürültü eşik yöntemini kullanarak temas noktası tahminini gösteren kuvvet eğrileri.
Kuvvet eğrisinin daha ince ayrıntılarını incelemek için lehfilcon A CL numunesinin gerilim eğrisi, y ekseni boyunca maksimum 50 pN'lik bir kuvvetle Şekil 6b'de yeniden çizilir.Bu grafik orijinal arka plan gürültüsü hakkında önemli bilgiler sağlar.Gürültü, temas noktasını doğru bir şekilde belirlemek ve girinti derinliğini hesaplamak için kullanılan ±10 pN aralığındadır.Literatürde bildirildiği gibi, temas noktalarının tanımlanması modül85 gibi malzeme özelliklerini doğru bir şekilde değerlendirmek için kritik öneme sahiptir.Kuvvet eğrisi verilerinin otomatik olarak işlenmesini içeren bir yaklaşım, yumuşak malzemeler için veri uydurma ve niceliksel ölçümler arasında daha iyi bir uyum olduğunu göstermiştir86.Bu çalışmada temas noktaları seçimimiz nispeten basit ve nesneldir ancak sınırlamaları vardır.Temas noktasını belirlemeye yönelik ihtiyatlı yaklaşımımız, daha küçük girinti derinlikleri (< 100 nm) için modül değerlerinin biraz fazla tahmin edilmesine neden olabilir.Algoritma tabanlı temas noktası tespiti ve otomatik veri işlemenin kullanılması, yöntemimizi daha da geliştirmek için gelecekte bu çalışmanın devamı olabilir.Bu nedenle, ±10 pN düzeyindeki içsel arka plan gürültüsü için temas noktasını, Şekil 6b'de x ekseni üzerindeki ≥10 pN değeriyle ilk veri noktası olarak tanımlarız.Daha sonra, 10 pN'lik gürültü eşiğine uygun olarak, ~0,27 µm seviyesindeki dikey bir çizgi, yüzeyle temas noktasını işaretler ve bundan sonra, alt tabaka ~270 nm'lik girinti derinliğine ulaşana kadar germe eğrisi devam eder.İlginç bir şekilde, görüntüleme yöntemi kullanılarak ölçülen dallanmış polimer fırça özelliklerinin (300-400 nm) boyutuna bağlı olarak, arka plan gürültü eşik yöntemi kullanılarak gözlemlenen CL lehfilcon A örneğinin girinti derinliği yaklaşık 270 nm'dir; bu, 300 nm'ye çok yakındır. STEM ile ölçüm boyutu.Bu sonuçlar ayrıca, bu çok yumuşak ve son derece elastik dallanmış polimer fırça yapısının girintilenmesi için AFM prob ucunun şeklinin ve boyutunun uyumluluğunu ve uygulanabilirliğini doğrulamaktadır.Bu veriler aynı zamanda temas noktalarını belirlemek için arka plan gürültüsünü eşik olarak kullanma yöntemimizi destekleyen güçlü kanıtlar da sağlıyor.Bu nedenle, matematiksel modellemeden ve kuvvet eğrisi uydurmadan elde edilen niceliksel sonuçların nispeten doğru olması gerekir.
AFM nanoindentasyon yöntemleriyle yapılan kantitatif ölçümler, tamamen veri seçimi ve sonraki analiz için kullanılan matematiksel modellere bağlıdır.Bu nedenle, belirli bir modeli seçmeden önce girinti seçimi, malzeme özellikleri ve bunların etkileşim mekaniği ile ilgili tüm faktörlerin dikkate alınması önemlidir.Bu durumda uç geometrisi, SEM mikrografları (Şekil 1) kullanılarak dikkatlice karakterize edilmiştir ve sonuçlara göre, sert konili ve küresel uç geometrisine sahip 140 nm çaplı AFM nanoindenting probu, lehfilcon A CL79 numunelerini karakterize etmek için iyi bir seçimdir. .Dikkatlice değerlendirilmesi gereken bir diğer önemli faktör, test edilen polimer malzemenin esnekliğidir.Her ne kadar nanoindentasyonun ilk verileri (Şekil 5a ve 6a), gerilim ve sıkıştırma eğrilerinin örtüşmesinin özelliklerini, yani malzemenin tam elastik geri kazanımını açıkça özetlese de, temasların tamamen elastik doğasını doğrulamak son derece önemlidir. .Bu amaçla, lehfilcon A CL numunesinin yüzeyinde aynı konumda, tam hidrasyon koşulları altında 1 µm/s'lik bir girinti hızında iki ardışık girinti gerçekleştirildi.Ortaya çıkan kuvvet eğrisi verileri Şekil 2'de gösterilmektedir.Şekil 7'de görüldüğü gibi, iki baskının genleşme ve sıkıştırma eğrileri hemen hemen aynı olup, dallanmış polimer fırça yapısının yüksek elastikiyetini vurgulamaktadır.
Lehfilcon A CL'nin yüzeyinde aynı konumda bulunan iki girinti kuvveti eğrisi, mercek yüzeyinin ideal esnekliğini gösterir.
Sırasıyla prob ucunun ve lehfilcon A CL yüzeyinin SEM ve STEM görüntülerinden elde edilen bilgilere dayanarak koni-küre modeli, AFM prob ucu ile test edilen yumuşak polimer malzeme arasındaki etkileşimin makul bir matematiksel temsilidir.Ek olarak, bu koni-küre modeli için, baskılı malzemenin elastik özelliklerine ilişkin temel varsayımlar bu yeni biyomimetik malzeme için de geçerlidir ve elastik modülün niceliğini belirlemek için kullanılır.
AFM nanoindentasyon yönteminin ve girinti probu özellikleri (şekil, boyut ve yay sertliği), hassasiyet (arka plan gürültüsü ve temas noktası tahmini) ve veri uydurma modelleri (kantitatif modül ölçümleri) dahil olmak üzere bileşenlerinin kapsamlı bir değerlendirmesinden sonra yöntem, kullanılmış.Kantitatif sonuçları doğrulamak için ticari olarak temin edilebilen ultra yumuşak numuneleri karakterize edin.Elastik modülü 1 kPa olan ticari bir poliakrilamid (PAAM) hidrojel, 140 nm'lik bir prob kullanılarak hidratlı koşullar altında test edildi.Modül testi ve hesaplamalarının ayrıntıları Ek Bilgilerde verilmiştir.Sonuçlar, ölçülen ortalama modülün 0,92 kPa olduğunu ve bilinen modülden %RSD ve yüzde (%) sapmanın %10'dan az olduğunu gösterdi.Bu sonuçlar, ultra yumuşak malzemelerin modüllerini ölçmek için bu çalışmada kullanılan AFM nanoindentasyon yönteminin doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini doğrulamaktadır.Lehfilcon A CL numunelerinin ve SiHy bazlı substratın yüzeyleri, ultra yumuşak yüzeyin görünen temas modülünü girinti derinliğinin bir fonksiyonu olarak incelemek için aynı AFM nanoindentasyon yöntemi kullanılarak ayrıca karakterize edildi.Girinti kuvveti ayırma eğrileri, 300 pN'lik bir kuvvette, 1 µm/s'lik bir hızda ve tam hidrasyonda her türden üç numune (n = 3; numune başına bir girinti) için oluşturuldu.Girinti kuvveti paylaşım eğrisi, bir koni küre modeli kullanılarak yaklaşık olarak tahmin edildi.Girinti derinliğine bağlı modülü elde etmek için, temas noktasından başlayarak her 20 nm'lik artışta kuvvet eğrisinin 40 nm genişliğinde bir kısmı ayarlandı ve kuvvet eğrisinin her adımında modülün değerleri ölçüldü.Spin Cy ve ark.Benzer bir yaklaşım, kolloidal AFM sondası nanoindentasyonu kullanılarak poli(lauril metakrilat) (P12MA) polimer fırçaların modül gradyanını karakterize etmek için kullanılmıştır ve bunlar, Hertz temas modeli kullanılarak elde edilen verilerle tutarlıdır.Bu yaklaşım, görünür temas modülü/derinlik gradyanını gösteren Şekil 8'de gösterildiği gibi, görünür temas modülünün (kPa) girinti derinliğine (nm) karşı bir grafiğini sağlar.CL lehfilcon A örneğinin hesaplanan elastik modülü, örneğin üst 100 nm'sinde 2–3 kPa aralığındadır ve bunun ötesinde derinlikle artmaya başlar.Öte yandan, SiHy bazlı alt tabakayı yüzeyde fırça benzeri bir film olmadan test ederken, 300 pN'lik bir kuvvette elde edilen maksimum girinti derinliği 50 nm'den azdır ve verilerden elde edilen modül değeri yaklaşık 400 kPa'dır. Bu, dökme malzemeler için Young modülünün değerleriyle karşılaştırılabilir.
Modülü ölçmek için koni küre geometrili AFM nanoindentasyon yöntemini kullanan lehfilcon A CL ve SiHy substratları için görünen temas modülü (kPa) ve girinti derinliği (nm).
Yeni biyomimetik dallanmış polimer fırça yapısının en üst yüzeyi son derece düşük bir elastikiyet modülü (2-3 kPa) sergiler.Bu, STEM görüntüsünde gösterildiği gibi çatallı polimer fırçanın serbest asılı ucuyla eşleşecektir.CL'nin dış kenarında bir modül gradyanı olduğuna dair bazı kanıtlar olsa da, ana yüksek modüllü substrat daha etkilidir.Bununla birlikte, yüzeyin üst 100 nm'si, dallanmış polimer fırçanın toplam uzunluğunun %20'si dahilindedir, bu nedenle, bu girinti derinliği aralığında ölçülen modülün değerlerinin nispeten doğru olduğunu ve güçlü bir şekilde geçerli olmadığını varsaymak mantıklıdır. alttaki nesnenin etkisine bağlıdır.
SiHy substratlarının yüzeyine aşılanmış dallanmış PMPC polimer fırça yapılarından oluşan lehfilcon A kontakt lenslerin benzersiz biyomimetik tasarımı nedeniyle, geleneksel ölçüm yöntemleri kullanılarak yüzey yapılarının mekanik özelliklerini güvenilir bir şekilde karakterize etmek çok zordur.Burada, yüksek su içeriğine ve son derece yüksek esnekliğe sahip lefilcon A gibi ultra yumuşak malzemeleri doğru şekilde karakterize etmek için gelişmiş bir AFM nanoindentasyon yöntemini sunuyoruz.Bu yöntem, uç boyutu ve geometrisi, basılacak ultra yumuşak yüzey özelliklerinin yapısal boyutlarına uyacak şekilde dikkatlice seçilmiş bir AFM probunun kullanımına dayanmaktadır.Prob ve yapı arasındaki boyutların bu kombinasyonu, artan hassasiyet sağlayarak, poroelastik etkilerden bağımsız olarak dallanmış polimer fırça elemanlarının düşük modülünü ve doğal elastik özelliklerini ölçmemize olanak tanır.Sonuçlar, lens yüzeyinin benzersiz dallanmış PMPC polimer fırça karakteristiğinin, sulu bir ortamda test edildiğinde son derece düşük bir elastik modüle (2 kPa'ya kadar) ve çok yüksek bir esnekliğe (neredeyse %100) sahip olduğunu gösterdi.AFM nanoindentasyonunun sonuçları aynı zamanda biyomimetik lens yüzeyinin görünen temas modülü/derinlik gradyanını (30 kPa/200 nm) karakterize etmemize de olanak sağladı.Bu değişim, dallanmış polimer fırçalar ile SiHy substratı arasındaki modül farkından veya polimer fırçaların dallanmış yapısı/yoğunluğundan veya bunların bir kombinasyonundan kaynaklanabilir.Ancak yapı ve özellikler arasındaki ilişkinin, özellikle de fırça dallanmasının mekanik özellikler üzerindeki etkisinin tam olarak anlaşılması için daha derinlemesine çalışmalara ihtiyaç vardır.Benzer ölçümler, diğer ultra yumuşak malzemelerin ve tıbbi cihazların yüzeyinin mekanik özelliklerinin karakterize edilmesine yardımcı olabilir.
Mevcut çalışma sırasında oluşturulan ve/veya analiz edilen veri kümeleri, makul talep üzerine ilgili yazarlardan temin edilebilir.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. ve Haugen, HJ Biyomalzemelerin yüzeylerinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine biyolojik reaksiyonlar.Kimyasal.toplum.Ed.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM ve Liu, X. Doku mühendisliği için insan kaynaklı biyomateryallerin geliştirilmesi.programlama.polimer.Bilim.53, 86 (2016).
Sadtler, K. ve ark.Rejeneratif tıpta biyomateryallerin tasarımı, klinik uygulaması ve bağışıklık tepkisi.Ulusal Mat Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK ve Farr GM Yük ve yer değiştirme ölçümleri ile girinti deneylerini kullanarak sertliği ve elastik modülü belirlemek için geliştirilmiş bir yöntem.J. Alma mater.depolama tankı.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Girinti sertliği testinin tarihsel kökenleri.gidilen okul.Bilim.teknolojiler.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Makro, Mikro ve Nano Ölçekte Girinti Sertliği Ölçümleri: Eleştirel Bir İnceleme.kabile.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD ve Clapperich, SM Yüzey tespit hataları, yumuşak malzemelerin nano indentasyonunda modülün fazla tahmin edilmesine yol açar.J. Mecha.Davranış.Biyomedikal Bilim.gidilen okul.2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR ve Yahya M.Yu.Heterojen nanokompozitlerin mekanik özelliklerinin deneysel ve hesaplamalı yöntemler kullanılarak belirlenmesi için nanoindentasyon yönteminin değerlendirilmesi.Bilim.Ev 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR ve Owart, TS Yumuşak viskoelastik jellerin girinti ve optimizasyona dayalı ters sonlu eleman analizi ile mekanik karakterizasyonu.J. Mecha.Davranış.Biyomedikal Bilim.gidilen okul.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J ve Chaneler D. Uyumlu ölçüm sistemleri kullanılarak viskoelastisite belirlemenin optimizasyonu.Yumuşak Madde 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. ve Pellillo, E. Polimerik yüzeylerin nanoindentasyonu.J. Fizik.D. Fiziğe başvurun.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. ve Van Vliet KJ Yüksek elastik polimerlerin ve biyolojik dokuların viskoelastik mekanik özelliklerinin şok girintisi kullanılarak karakterizasyonu.Biyomalzemeler Dergisi.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Genişletilmiş Borodich-Galanov (BG) yöntemi ve derin girinti kullanılarak yumuşak malzemelerin elastik modülünün ve yapışma çalışmasının değerlendirilmesi.kürk.gidilen okul.129, 198–213 (2019).
Shi, X. ve ark.Silikon hidrojel kontakt lenslerin biyomimetik polimerik yüzeylerinin nano ölçekli morfolojisi ve mekanik özellikleri.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).