Cảm ơn bạn đã ghé thăm Nature.com.Bạn đang sử dụng phiên bản trình duyệt có hỗ trợ CSS hạn chế.Để có trải nghiệm tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng trình duyệt cập nhật (hoặc tắt Chế độ tương thích trong Internet Explorer).Ngoài ra, để đảm bảo hỗ trợ liên tục, chúng tôi hiển thị trang web không có kiểu và JavaScript.
Hiển thị một băng chuyền gồm ba trang trình bày cùng một lúc.Sử dụng các nút Trước và Tiếp theo để di chuyển qua ba trang chiếu cùng một lúc hoặc sử dụng các nút thanh trượt ở cuối để di chuyển qua ba trang chiếu cùng một lúc.
Với sự phát triển của các vật liệu siêu mềm mới cho các thiết bị y tế và ứng dụng y sinh, việc mô tả toàn diện các tính chất vật lý và cơ học của chúng vừa quan trọng vừa đầy thách thức.Một kỹ thuật tạo vết lõm nano của kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) đã được sửa đổi đã được áp dụng để mô tả mô đun bề mặt cực thấp của lehfilcon mới. Một thấu kính tiếp xúc hydrogel silicon mô phỏng sinh học được phủ một lớp cấu trúc chổi polymer phân nhánh.Phương pháp này cho phép xác định chính xác các điểm tiếp xúc mà không bị ảnh hưởng của quá trình đùn nhớt khi tiếp cận các polyme phân nhánh.Ngoài ra, nó có thể xác định các đặc tính cơ học của các phần tử bàn chải riêng lẻ mà không ảnh hưởng đến độ xốp.Điều này đạt được bằng cách chọn đầu dò AFM có thiết kế (kích thước đầu, hình học và tốc độ lò xo) đặc biệt phù hợp để đo các đặc tính của vật liệu mềm và mẫu sinh học.Phương pháp này cải thiện độ nhạy và độ chính xác để đo chính xác vật liệu rất mềm lehfilcon A, có mô đun đàn hồi cực thấp trên diện tích bề mặt (lên đến 2 kPa) và độ đàn hồi cực cao trong môi trường nước bên trong (gần như 100%). .Kết quả nghiên cứu bề mặt không chỉ tiết lộ đặc tính bề mặt siêu mềm của thấu kính lehfilcon A mà còn cho thấy mô đun của bàn chải polyme phân nhánh tương đương với mô đun của chất nền silicon-hydro.Kỹ thuật mô tả đặc tính bề mặt này có thể được áp dụng cho các vật liệu siêu mềm và thiết bị y tế khác.
Các tính chất cơ học của vật liệu được thiết kế để tiếp xúc trực tiếp với mô sống thường được xác định bởi môi trường sinh học.Sự kết hợp hoàn hảo của các đặc tính vật liệu này giúp đạt được các đặc tính lâm sàng mong muốn của vật liệu mà không gây ra phản ứng bất lợi cho tế bào1,2,3.Đối với các vật liệu khối đồng nhất, việc mô tả các tính chất cơ học tương đối dễ dàng do có sẵn các quy trình và phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn (ví dụ: vi vết4,5,6).Tuy nhiên, đối với các vật liệu siêu mềm như gel, hydrogel, polyme sinh học, tế bào sống, v.v., các phương pháp thử nghiệm này thường không áp dụng được do hạn chế về độ phân giải phép đo và tính không đồng nhất của một số vật liệu7.Trong những năm qua, các phương pháp thụt đầu dòng truyền thống đã được sửa đổi và điều chỉnh để mô tả nhiều loại vật liệu mềm, nhưng nhiều phương pháp vẫn mắc phải những thiếu sót nghiêm trọng làm hạn chế việc sử dụng chúng8,9,10,11,12,13.Việc thiếu các phương pháp kiểm tra chuyên biệt có thể mô tả chính xác và đáng tin cậy các đặc tính cơ học của vật liệu siêu mềm và các lớp bề mặt đã hạn chế nghiêm trọng việc sử dụng chúng trong các ứng dụng khác nhau.
Trong công việc trước đây của chúng tôi, chúng tôi đã giới thiệu kính áp tròng lehfilcon A (CL), một vật liệu mềm không đồng nhất với tất cả các đặc tính bề mặt siêu mềm bắt nguồn từ các thiết kế phỏng sinh học có khả năng lấy cảm hứng từ bề mặt giác mạc của mắt.Vật liệu sinh học này được phát triển bằng cách ghép một lớp polyme phân nhánh, liên kết ngang của poly(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) lên một hydrogel silicon (SiHy) 15 được thiết kế cho các thiết bị y tế dựa trên.Quá trình ghép này tạo ra một lớp trên bề mặt bao gồm cấu trúc bàn chải polyme phân nhánh rất mềm và đàn hồi cao.Nghiên cứu trước đây của chúng tôi đã xác nhận rằng cấu trúc mô phỏng sinh học của lehfilcon A CL cung cấp các đặc tính bề mặt vượt trội như cải thiện khả năng chống thấm và bám bẩn, tăng độ bôi trơn và giảm độ bám dính của tế bào và vi khuẩn15,16.Ngoài ra, việc sử dụng và phát triển vật liệu mô phỏng sinh học này cũng gợi ý mở rộng hơn nữa sang các thiết bị y sinh khác.Do đó, điều quan trọng là phải mô tả các đặc tính bề mặt của vật liệu siêu mềm này và hiểu được tương tác cơ học của nó với mắt nhằm tạo ra một cơ sở tri thức toàn diện để hỗ trợ các ứng dụng và phát triển trong tương lai.Hầu hết các loại kính áp tròng SiHy có bán trên thị trường đều bao gồm một hỗn hợp đồng nhất của các polyme ưa nước và kỵ nước tạo thành một cấu trúc vật liệu đồng nhất17.Một số nghiên cứu đã được thực hiện để điều tra các tính chất cơ học của chúng bằng các phương pháp thử nghiệm nén, kéo và vi vết truyền thống18,19,20,21.Tuy nhiên, thiết kế mô phỏng sinh học mới của lehfilcon A CL làm cho nó trở thành một vật liệu không đồng nhất độc đáo, trong đó các tính chất cơ học của cấu trúc bàn chải polymer phân nhánh khác biệt đáng kể so với cấu trúc của chất nền SiHy.Do đó, rất khó để định lượng chính xác các đặc tính này bằng các phương pháp thụt đầu dòng và thông thường.Một phương pháp đầy hứa hẹn sử dụng phương pháp thử nghiệm vết lõm nano được thực hiện trong kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), một phương pháp đã được sử dụng để xác định các tính chất cơ học của vật liệu đàn nhớt mềm như tế bào và mô sinh học, cũng như các polyme mềm22,23,24,25 .⇒26,27,28,29,30.Trong kỹ thuật tạo vết lõm nano AFM, các nguyên tắc cơ bản của thử nghiệm vết lõm nano được kết hợp với những tiến bộ mới nhất trong công nghệ AFM để tăng độ nhạy của phép đo và thử nghiệm nhiều loại vật liệu siêu mềm vốn có31,32,33,34,35,36.Ngoài ra, công nghệ này còn mang lại những lợi thế quan trọng khác thông qua việc sử dụng các dạng hình học khác nhau.đầu dò và đầu dò và khả năng thử nghiệm trong các môi trường chất lỏng khác nhau.
AFM nanoindentation có thể được chia thành ba thành phần chính một cách có điều kiện: (1) thiết bị (cảm biến, máy dò, đầu dò, v.v.);(2) các thông số đo lường (chẳng hạn như lực, độ dịch chuyển, tốc độ, kích thước đoạn đường nối, v.v.);(3) Xử lý dữ liệu (hiệu chỉnh đường cơ sở, ước tính điểm tiếp xúc, điều chỉnh dữ liệu, lập mô hình, v.v.).Một vấn đề quan trọng với phương pháp này là một số nghiên cứu trong tài liệu sử dụng vết lõm nano AFM báo cáo các kết quả định lượng rất khác nhau đối với cùng một mẫu/tế bào/loại vật liệu37,38,39,40,41.Ví dụ, Lekka et al.Ảnh hưởng của hình dạng đầu dò AFM đối với mô đun Young đo được của các mẫu hydrogel đồng nhất cơ học và các tế bào không đồng nhất đã được nghiên cứu và so sánh.Họ báo cáo rằng các giá trị mô đun phụ thuộc nhiều vào lựa chọn công xôn và hình dạng đầu mũi, với giá trị cao nhất đối với đầu dò hình kim tự tháp và giá trị thấp nhất là 42 đối với đầu dò hình cầu.Tương tự, Selhuber-Unkel et al.Người ta đã chứng minh được tốc độ của vết lõm, kích thước vết lõm và độ dày của các mẫu polyacrylamide (PAAM) ảnh hưởng như thế nào đến mô đun của Young được đo bằng vết lõm nano ACM43.Một yếu tố phức tạp khác là thiếu vật liệu kiểm tra mô đun cực thấp tiêu chuẩn và quy trình kiểm tra miễn phí.Điều này làm cho rất khó để có được kết quả chính xác với sự tự tin.Tuy nhiên, phương pháp này rất hữu ích cho các phép đo tương đối và đánh giá so sánh giữa các loại mẫu tương tự, ví dụ như sử dụng vết lõm nano AFM để phân biệt tế bào bình thường với tế bào ung thư 44, 45 .
Khi thử nghiệm các vật liệu mềm với vết lõm nano AFM, nguyên tắc chung là sử dụng đầu dò có hằng số lò xo thấp (k) phù hợp chặt chẽ với mô đun mẫu và đầu hình bán cầu/tròn sao cho đầu dò đầu tiên không xuyên qua bề mặt mẫu trên tiếp xúc đầu tiên với vật liệu mềm.Điều quan trọng nữa là tín hiệu lệch do đầu dò tạo ra phải đủ mạnh để hệ thống dò laze phát hiện được24,34,46,47.Trong trường hợp các tế bào, mô và gel không đồng nhất siêu mềm, một thách thức khác là vượt qua lực dính giữa đầu dò và bề mặt mẫu để đảm bảo các phép đo có thể tái tạo và đáng tin cậy48,49,50.Cho đến gần đây, hầu hết các nghiên cứu về quá trình tạo vết lõm nano AFM đều tập trung vào nghiên cứu hành vi cơ học của tế bào sinh học, mô, gel, hydrogel và phân tử sinh học bằng cách sử dụng các đầu dò hình cầu tương đối lớn, thường được gọi là đầu dò keo (CP)., 47, 51, 52, 53, 54, 55. Các đầu này có bán kính từ 1 đến 50 µm và thường được làm từ thủy tinh borosilicate, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), silicon dioxide (SiO2) và kim cương- như cacbon (DLC) .Mặc dù quá trình tạo nano CP-AFM thường là lựa chọn đầu tiên để mô tả đặc tính mẫu mềm, nhưng nó có những vấn đề và hạn chế riêng.Việc sử dụng các đầu tip hình cầu lớn, kích thước micron làm tăng tổng diện tích tiếp xúc của đầu tip với mẫu và làm giảm đáng kể độ phân giải không gian.Đối với các mẫu mềm, không đồng nhất, trong đó các tính chất cơ học của các phần tử cục bộ có thể khác biệt đáng kể so với mức trung bình trên một diện tích rộng hơn, vết lõm CP có thể che giấu bất kỳ tính không đồng nhất nào trong các tính chất trên thang đo cục bộ52.Các đầu dò keo thường được chế tạo bằng cách gắn các quả cầu keo có kích thước micron vào các công cụ đúc hẫng không đầu bằng chất kết dính epoxy.Bản thân quy trình sản xuất có nhiều vấn đề và có thể dẫn đến sự không nhất quán trong quy trình hiệu chuẩn đầu dò.Ngoài ra, kích thước và khối lượng của các hạt keo ảnh hưởng trực tiếp đến các thông số hiệu chỉnh chính của công xôn, chẳng hạn như tần số cộng hưởng, độ cứng của lò xo và độ nhạy lệch56,57,58.Do đó, các phương pháp thường được sử dụng cho đầu dò AFM thông thường, chẳng hạn như hiệu chuẩn nhiệt độ, có thể không cung cấp hiệu chuẩn chính xác cho CP và các phương pháp khác có thể được yêu cầu để thực hiện các hiệu chỉnh này57, 59, 60, 61. Các thí nghiệm thụt lề CP điển hình sử dụng công cụ đúc hẫng có độ lệch lớn để nghiên cứu các tính chất của các mẫu mềm, điều này tạo ra một vấn đề khác khi hiệu chỉnh hành vi phi tuyến tính của công xôn ở độ lệch tương đối lớn62,63,64.Các phương pháp thụt đầu dò keo hiện đại thường tính đến hình dạng của công cụ đúc hẫng được sử dụng để hiệu chỉnh đầu dò, nhưng bỏ qua ảnh hưởng của các hạt keo, điều này tạo ra độ không đảm bảo bổ sung về độ chính xác của phương pháp38,61.Tương tự, các mô đun đàn hồi được tính toán bằng cách khớp mô hình tiếp xúc phụ thuộc trực tiếp vào hình dạng của đầu dò vết lõm và sự không phù hợp giữa các đặc điểm bề mặt của đầu và mẫu có thể dẫn đến sự không chính xác27, 65, 66, 67, 68. Một số nghiên cứu gần đây của Spencer và cộng sự.Các yếu tố cần được tính đến khi mô tả đặc điểm của bàn chải polyme mềm bằng phương pháp tạo vết lõm nano CP-AFM được làm nổi bật.Họ báo cáo rằng việc lưu giữ chất lỏng nhớt trong bàn chải polyme là một hàm của tốc độ dẫn đến sự gia tăng tải trọng trên đầu và do đó các phép đo khác nhau về các đặc tính phụ thuộc vào tốc độ30,69,70,71.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã mô tả mô đun bề mặt của vật liệu siêu mềm có độ đàn hồi cao lehfilcon A CL bằng phương pháp tạo vết lõm nano AFM đã được sửa đổi.Với các đặc tính và cấu trúc mới của vật liệu này, phạm vi độ nhạy của phương pháp thụt đầu dòng truyền thống rõ ràng là không đủ để mô tả mô đun của vật liệu cực mềm này, do đó, cần sử dụng phương pháp tạo vết lõm nano AFM với độ nhạy cao hơn và độ nhạy thấp hơn.mức độ.Sau khi xem xét những thiếu sót và vấn đề của các kỹ thuật tạo vết lõm đầu dò AFM dạng keo hiện có, chúng tôi chỉ ra lý do tại sao chúng tôi chọn đầu dò AFM nhỏ hơn, được thiết kế tùy chỉnh để loại bỏ độ nhạy, nhiễu nền, xác định điểm tiếp xúc, đo mô đun vận tốc của các vật liệu mềm không đồng nhất như lưu giữ chất lỏng phụ thuộc.và định lượng chính xác.Ngoài ra, chúng tôi có thể đo chính xác hình dạng và kích thước của đầu lõm, cho phép chúng tôi sử dụng mô hình khớp hình cầu để xác định mô đun đàn hồi mà không cần đánh giá diện tích tiếp xúc của đầu với vật liệu.Hai giả định ngầm định được định lượng trong công trình này là các đặc tính vật liệu hoàn toàn đàn hồi và mô đun không phụ thuộc vào độ sâu của vết lõm.Khi sử dụng phương pháp này, trước tiên, chúng tôi đã thử nghiệm các tiêu chuẩn siêu mềm với một mô đun đã biết để định lượng phương pháp, sau đó sử dụng phương pháp này để mô tả bề mặt của hai vật liệu kính áp tròng khác nhau.Phương pháp mô tả các bề mặt nanoindentation AFM với độ nhạy tăng lên này dự kiến ​​​​sẽ được áp dụng cho nhiều loại vật liệu siêu mềm không đồng nhất sinh học có khả năng sử dụng trong các thiết bị y tế và ứng dụng y sinh.
Kính áp tròng Lehfilcon A (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) và chất nền hydrogel silicon của chúng đã được chọn cho các thí nghiệm tạo vết lõm nano.Một ngàm ống kính được thiết kế đặc biệt đã được sử dụng trong thí nghiệm.Để lắp đặt ống kính để thử nghiệm, nó được đặt cẩn thận trên giá đỡ hình vòm, đảm bảo rằng không có bọt khí lọt vào bên trong, sau đó được cố định bằng các cạnh.Một lỗ trong vật cố định ở trên cùng của giá đỡ thấu kính cho phép tiếp cận tâm quang học của thấu kính để thực hiện các thí nghiệm tạo vết lõm nano trong khi giữ chất lỏng tại chỗ.Điều này giữ cho ống kính ngậm nước hoàn toàn.500 μl dung dịch đóng gói kính áp tròng đã được sử dụng làm dung dịch thử nghiệm.Để xác minh kết quả định lượng, hydrogel polyacrylamide (PAAM) không kích hoạt có bán trên thị trường đã được điều chế từ chế phẩm polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide (đĩa Petrisoft Petri 100 mm, Matrigen, Irvine, CA, USA), mô đun đàn hồi đã biết là 1 kPa.Sử dụng 4-5 giọt (khoảng 125 µl) dung dịch muối đệm phốt phát (PBS của Corning Life Science, Tewkesbury, MA, USA) và 1 giọt dung dịch thấu kính áp tròng OPTI-FREE Puremoist (Alcon, Vaud, TX, USA).) tại giao diện đầu dò hydrogel AFM.
Các mẫu chất nền Lehfilcon A CL và SiHy được hiển thị bằng cách sử dụng hệ thống Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường FEI Quanta 250 (FEG SEM) được trang bị đầu dò Kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM).Để chuẩn bị các mẫu, đầu tiên các thấu kính được rửa sạch bằng nước và cắt thành các miếng nêm hình chiếc bánh.Để đạt được sự tương phản khác biệt giữa các thành phần ưa nước và kỵ nước của các mẫu, dung dịch RuO4 ổn định 0,10% được sử dụng làm thuốc nhuộm, trong đó các mẫu được ngâm trong 30 phút.Nhuộm lehfilcon A CL RuO4 không chỉ quan trọng để cải thiện độ tương phản khác biệt mà còn giúp duy trì cấu trúc của các chổi polyme phân nhánh ở dạng ban đầu, sau đó có thể nhìn thấy trên hình ảnh STEM.Sau đó, chúng được rửa sạch và khử nước trong một loạt hỗn hợp etanol/nước với nồng độ etanol tăng dần.Các mẫu sau đó được đổ khuôn bằng epoxy EMBed 812/Araldite, được xử lý qua đêm ở 70°C.Các khối mẫu thu được bằng phản ứng trùng hợp nhựa được cắt bằng máy cắt siêu vi và các phần mỏng thu được được hiển thị bằng máy dò STEM ở chế độ chân không thấp ở điện áp gia tốc 30 kV.Hệ thống SEM tương tự đã được sử dụng để mô tả chi tiết đầu dò PFQNM-LC-A-CAL AFM (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA).Ảnh SEM của đầu dò AFM thu được ở chế độ chân không cao điển hình với điện áp gia tốc 30 kV.Thu nhận hình ảnh ở các góc độ và độ phóng đại khác nhau để ghi lại tất cả các chi tiết về hình dạng và kích thước của đầu dò AFM.Tất cả các kích thước mẹo quan tâm trong hình ảnh đều được đo bằng kỹ thuật số.
Kính hiển vi lực nguyên tử Dimension FastScan Bio Icon (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) với chế độ “PeakForce QNM in Fluid” đã được sử dụng để trực quan hóa và định hình nano lehfilcon A CL, chất nền SiHy và các mẫu hydrogel PAAm.Đối với các thử nghiệm chụp ảnh, đầu dò PEAKFORCE-HIRS-FA (Bruker) có bán kính đầu danh nghĩa là 1 nm được sử dụng để chụp ảnh độ phân giải cao của mẫu ở tốc độ quét 0,5 Hz.Tất cả các hình ảnh được chụp trong dung dịch nước.
Các thí nghiệm xác định nano AFM đã được thực hiện bằng cách sử dụng đầu dò PFQNM-LC-A-CAL (Bruker).Đầu dò AFM có một đầu silicon trên một công cụ đúc hẫng nitride dày 345 nm, dài 54 µm và rộng 4,5 µm với tần số cộng hưởng 45 kHz.Nó được thiết kế đặc biệt để mô tả và thực hiện các phép đo cơ học nano định lượng trên các mẫu sinh học mềm.Các cảm biến được hiệu chỉnh riêng tại nhà máy với cài đặt lò xo được hiệu chỉnh trước.Hằng số lò xo của các đầu dò được sử dụng trong nghiên cứu này nằm trong khoảng 0,05–0,1 N/m.Để xác định chính xác hình dạng và kích thước của đầu dò, đầu dò được mô tả chi tiết bằng SEM.Trên hình.Hình 1a cho thấy ảnh hiển vi điện tử quét độ phân giải cao, độ phóng đại thấp của đầu dò PFQNM-LC-A-CAL, cung cấp một cái nhìn tổng thể về thiết kế đầu dò.Trên hình.Hình 1b hiển thị chế độ xem phóng to của đỉnh đầu dò, cung cấp thông tin về hình dạng và kích thước của đầu dò.Ở đầu cực, kim là một bán cầu có đường kính khoảng 140 nm (Hình 1c).Bên dưới, đầu thuôn nhọn thành hình nón, đạt chiều dài đo được khoảng 500 nm.Bên ngoài vùng thuôn nhọn, đầu có dạng hình trụ và kết thúc với tổng chiều dài của đầu là 1,18 µm.Đây là phần chức năng chính của đầu dò.Ngoài ra, một đầu dò polystyrene (PS) hình cầu lớn (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) với đường kính đầu là 45 µm và hằng số lò xo là 2 N/m cũng được sử dụng để thử nghiệm như một đầu dò keo.với đầu dò PFQNM-LC-A-CAL 140 nm để so sánh.
Đã có báo cáo rằng chất lỏng có thể bị giữ lại giữa đầu dò AFM và cấu trúc bàn chải polyme trong quá trình tạo vết lõm nano, điều này sẽ tác dụng một lực hướng lên trên đầu dò AFM trước khi nó thực sự chạm vào bề mặt69.Hiệu ứng đùn nhớt này do giữ chất lỏng có thể thay đổi điểm tiếp xúc rõ ràng, do đó ảnh hưởng đến các phép đo mô đun bề mặt.Để nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng đầu dò và tốc độ vết lõm đối với khả năng giữ chất lỏng, các đường cong lực của vết lõm được vẽ cho các mẫu CL của lehfilcon sử dụng đầu dò đường kính 140 nm ở tốc độ dịch chuyển không đổi là 1 µm/s và 2 µm/s.đường kính đầu dò 45 µm, cài đặt lực cố định 6 nN đạt được ở tốc độ 1 µm/s.Các thí nghiệm với đầu dò có đường kính 140 nm được thực hiện ở tốc độ thụt là 1 µm/s và lực đặt là 300 pN, được chọn để tạo áp suất tiếp xúc trong phạm vi sinh lý (1–8 kPa) của mí mắt trên.áp suất 72. Các mẫu hydrogel PAA mềm làm sẵn với áp suất 1 kPa đã được thử nghiệm về lực thụt 50 pN ở tốc độ 1 μm/s bằng cách sử dụng đầu dò có đường kính 140 nm.
Vì chiều dài của phần hình nón của đầu của đầu dò PFQNM-LC-A-CAL là khoảng 500 nm, nên đối với bất kỳ độ sâu vết lõm nào < 500 nm, có thể giả định một cách an toàn rằng hình dạng của đầu dò trong quá trình tạo vết lõm sẽ vẫn đúng với kích thước của nó. hình nón.Ngoài ra, người ta cho rằng bề mặt của vật liệu được kiểm tra sẽ thể hiện phản ứng đàn hồi thuận nghịch, điều này cũng sẽ được xác nhận trong các phần sau.Do đó, tùy thuộc vào hình dạng và kích thước của đầu, chúng tôi đã chọn mô hình lắp hình cầu hình nón do Briscoe, Sebastian và Adams phát triển, có sẵn trong phần mềm của nhà cung cấp, để xử lý các thí nghiệm tạo vết lõm nano AFM (NanoScope) của chúng tôi.Phần mềm phân tích dữ liệu tách, Bruker) 73. Mô hình mô tả mối quan hệ lực-chuyển vị F(δ) cho hình nón có khuyết đỉnh hình cầu.Trên hình.Hình 2 cho thấy hình dạng tiếp xúc trong quá trình tương tác của một hình nón cứng với một đầu hình cầu, trong đó R là bán kính của đầu hình cầu, a là bán kính tiếp xúc, b là bán kính tiếp xúc ở đầu hình cầu, δ là bán kính tiếp xúc.độ sâu vết lõm, θ là nửa góc của hình nón.Ảnh SEM của đầu dò này cho thấy rõ rằng đầu hình cầu có đường kính 140 nm hợp nhất theo phương tiếp tuyến thành một hình nón, vì vậy ở đây b chỉ được xác định thông qua R, nghĩa là b = R cos θ.Phần mềm do nhà cung cấp cung cấp cung cấp mối quan hệ hình nón để tính toán các giá trị mô đun Young (E) từ dữ liệu tách lực giả sử a > b.Mối quan hệ:
Trong đó F là lực thụt, E là mô đun của Young, ν là tỷ lệ của Poisson.Bán kính tiếp xúc a có thể được ước tính bằng cách sử dụng:
Sơ đồ hình học tiếp xúc của một hình nón cứng có đầu hình cầu được ép vào vật liệu của kính áp tròng Lefilcon với một lớp bề mặt gồm các chổi polyme phân nhánh.
Nếu a ≤ b, mối quan hệ rút gọn thành phương trình cho một mũi nhọn hình cầu thông thường;
Chúng tôi tin rằng sự tương tác của đầu dò thụt với cấu trúc phân nhánh của bàn chải polymer PMPC sẽ khiến bán kính tiếp xúc a lớn hơn bán kính tiếp xúc hình cầu b.Do đó, đối với tất cả các phép đo định lượng của mô đun đàn hồi được thực hiện trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng sự phụ thuộc thu được cho trường hợp a > b.
Các vật liệu mô phỏng sinh học siêu mềm được nghiên cứu trong nghiên cứu này được chụp ảnh toàn diện bằng kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM) của mặt cắt mẫu và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) của bề mặt.Đặc tính bề mặt chi tiết này được thực hiện như một phần mở rộng của công trình đã xuất bản trước đây của chúng tôi, trong đó chúng tôi xác định rằng cấu trúc bàn chải polyme phân nhánh động của bề mặt lehfilcon A CL được sửa đổi PMPC thể hiện các tính chất cơ học tương tự như mô giác mạc tự nhiên 14 .Vì lý do này, chúng tôi coi bề mặt kính áp tròng là vật liệu mô phỏng sinh học14.Trên hình.Hình 3a, b hiển thị các mặt cắt ngang của cấu trúc bàn chải polymer PMPC phân nhánh trên bề mặt của chất nền lehfilcon A CL và chất nền SiHy chưa được xử lý, tương ứng.Bề mặt của cả hai mẫu được phân tích sâu hơn bằng hình ảnh AFM có độ phân giải cao, giúp xác nhận thêm kết quả phân tích STEM (Hình 3c, d).Khi được kết hợp lại với nhau, những hình ảnh này cho độ dài gần đúng của cấu trúc bàn chải polymer phân nhánh PMPC ở 300–400nm, điều này rất quan trọng để diễn giải các phép đo vết lõm nano AFM.Một quan sát quan trọng khác thu được từ các hình ảnh là cấu trúc bề mặt tổng thể của vật liệu mô phỏng sinh học CL khác về mặt hình thái so với cấu trúc bề mặt của vật liệu nền SiHy.Sự khác biệt về hình thái bề mặt của chúng có thể trở nên rõ ràng trong quá trình tương tác cơ học của chúng với đầu dò AFM thụt vào và sau đó là trong các giá trị mô đun đo được.
Hình ảnh STEM mặt cắt ngang của (a) lehfilcon A CL và (b) chất nền SiHy.Thanh tỷ lệ, 500nm.Hình ảnh AFM về bề mặt của chất nền lehfilcon A CL (c) và chất nền SiHy cơ bản (d) (3 Pha × 3 Pha).
Polyme lấy cảm hứng từ sinh học và cấu trúc bàn chải polyme vốn mềm và đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y sinh khác nhau74,75,76,77.Do đó, điều quan trọng là sử dụng phương pháp xác định nano AFM, phương pháp này có thể đo chính xác và đáng tin cậy các tính chất cơ học của chúng.Nhưng đồng thời, các đặc tính độc đáo của các vật liệu siêu mềm này, chẳng hạn như mô đun đàn hồi cực thấp, hàm lượng chất lỏng cao và độ đàn hồi cao, thường gây khó khăn cho việc lựa chọn vật liệu, hình dạng và hình dạng của đầu dò thụt vào.kích cỡ.Điều này rất quan trọng để mũi khoan không đâm vào bề mặt mềm của mẫu, điều này sẽ dẫn đến sai sót trong việc xác định điểm tiếp xúc với bề mặt và diện tích tiếp xúc.
Đối với điều này, sự hiểu biết toàn diện về hình thái của vật liệu sinh học siêu mềm (lehfilcon A CL) là điều cần thiết.Thông tin về kích thước và cấu trúc của các bàn chải polymer phân nhánh thu được bằng phương pháp chụp ảnh cung cấp cơ sở cho đặc tính cơ học của bề mặt bằng kỹ thuật tạo vết lõm nano AFM.Thay vì các đầu dò keo hình cầu có kích thước micron, chúng tôi đã chọn đầu dò silicon nitride PFQNM-LC-A-CAL (Bruker) với đường kính đầu 140 nm, được thiết kế đặc biệt để lập bản đồ định lượng các tính chất cơ học của các mẫu sinh học 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 Lý do sử dụng đầu dò tương đối sắc nét so với đầu dò keo thông thường có thể được giải thích bằng các đặc điểm cấu trúc của vật liệu.So sánh kích thước đầu dò (~140nm) với các chổi polyme phân nhánh trên bề mặt của CL lehfilcon A, như trong Hình 3a, có thể kết luận rằng đầu đủ lớn để tiếp xúc trực tiếp với các cấu trúc chổi này, giúp làm giảm khả năng đầu nhọn đâm xuyên qua chúng.Để minh họa điểm này, trong Hình 4 là hình ảnh STEM của lehfilcon A CL và đầu lõm của đầu dò AFM (được vẽ theo tỷ lệ).
Sơ đồ hiển thị hình ảnh STEM của lehfilcon A CL và đầu dò vết lõm ACM (được vẽ theo tỷ lệ).
Ngoài ra, kích thước đầu 140 nm đủ nhỏ để tránh nguy cơ xảy ra bất kỳ hiệu ứng đùn dính nào được báo cáo trước đây đối với bàn chải polyme được sản xuất bằng phương pháp tạo vết lõm nano CP-AFM69,71.Chúng tôi giả định rằng do hình dạng hình cầu hình nón đặc biệt và kích thước tương đối nhỏ của đầu AFM này (Hình 1), bản chất của đường cong lực được tạo ra bởi lehfilcon Một vết lõm nano CL sẽ không phụ thuộc vào tốc độ thụt đầu dòng hoặc tốc độ tải/dỡ tải .Do đó, nó không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng xốp đàn hồi.Để kiểm tra giả thuyết này, các mẫu lehfilcon A CL được thụt vào ở một lực tối đa cố định bằng cách sử dụng đầu dò PFQNM-LC-A-CAL, nhưng ở hai vận tốc khác nhau và các đường cong lực kéo và lực rút lại thu được được sử dụng để vẽ đồ thị lực (nN) trong khoảng cách (µm) được thể hiện trong Hình 5a.Rõ ràng là các đường cong lực trong quá trình tải và dỡ tải hoàn toàn chồng lên nhau và không có bằng chứng rõ ràng nào cho thấy lực cắt ở độ sâu vết lõm bằng 0 tăng theo tốc độ vết lõm trong hình, cho thấy rằng các phần tử bàn chải riêng lẻ được đặc trưng mà không có hiệu ứng xốp đàn hồi.Ngược lại, các hiệu ứng lưu giữ chất lỏng (hiệu ứng đùn nhớt và đàn hồi xốp) thể hiện rõ đối với đầu dò AFM đường kính 45 µm ở cùng tốc độ thụt và được làm nổi bật bởi độ trễ giữa các đường cong kéo dài và rút lại, như trong Hình 5b.Những kết quả này ủng hộ giả thuyết và đề xuất rằng các đầu dò có đường kính 140nm là một lựa chọn tốt để mô tả các bề mặt mềm như vậy.
lehfilcon Một đường cong lực thụt vào CL sử dụng ACM;(a) sử dụng đầu dò có đường kính 140nm ở hai tốc độ tải, chứng tỏ không có hiệu ứng xốp trong quá trình thụt bề mặt;(b) sử dụng đầu dò có đường kính 45 µm và 140 nm.s cho thấy tác động của quá trình ép đùn nhớt và độ xốp đối với các đầu dò lớn so với các đầu dò nhỏ hơn.
Để mô tả các bề mặt siêu mềm, các phương pháp tạo vết lõm nano AFM phải có đầu dò tốt nhất để nghiên cứu các tính chất của vật liệu đang nghiên cứu.Ngoài hình dạng và kích thước của đầu, độ nhạy của hệ thống máy dò AFM, độ nhạy đối với độ lệch của đầu trong môi trường thử nghiệm và độ cứng của công xôn đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ chính xác và độ tin cậy của vết lõm nano.đo.Đối với hệ thống AFM của chúng tôi, giới hạn phát hiện của Đầu dò nhạy cảm với vị trí (PSD) là khoảng 0,5 mV và dựa trên tốc độ lò xo được hiệu chỉnh trước và độ nhạy lệch của chất lỏng được tính toán của đầu dò PFQNM-LC-A-CAL, tương ứng với độ nhạy tải lý thuyết.nhỏ hơn 0,1 pN.Do đó, phương pháp này cho phép đo lực thụt đầu dòng tối thiểu ≤ 0,1 pN mà không có bất kỳ thành phần nhiễu ngoại vi nào.Tuy nhiên, hệ thống AFM gần như không thể giảm tiếng ồn ngoại vi xuống mức này do các yếu tố như rung động cơ học và động lực học chất lỏng.Các yếu tố này giới hạn độ nhạy tổng thể của phương pháp tạo vết lõm nano AFM và cũng dẫn đến tín hiệu nhiễu nền xấp xỉ ≤ 10 pN.Để mô tả đặc tính bề mặt, các mẫu chất nền lehfilcon A CL và SiHy được thụt vào trong các điều kiện ngậm nước hoàn toàn bằng cách sử dụng đầu dò 140nm để mô tả đặc tính SEM và các đường cong lực thu được được đặt chồng lên nhau giữa lực (pN) và áp suất.Sơ đồ phân tách (µm) được thể hiện trong Hình 6a.So với chất nền cơ bản SiHy, đường cong lực lehfilcon A CL cho thấy rõ ràng giai đoạn chuyển tiếp bắt đầu từ điểm tiếp xúc với bàn chải polymer rẽ nhánh và kết thúc bằng sự thay đổi mạnh về độ dốc tiếp xúc của đầu với vật liệu bên dưới.Phần chuyển tiếp này của đường cong lực làm nổi bật hành vi đàn hồi thực sự của bàn chải polymer phân nhánh trên bề mặt, bằng chứng là đường cong nén bám sát theo đường cong lực căng và sự tương phản về tính chất cơ học giữa cấu trúc bàn chải và vật liệu SiHy cồng kềnh.Khi so sánh lefilcon.Tách chiều dài trung bình của bàn chải polyme phân nhánh trong hình ảnh STEM của PCS (Hình 3a) và đường cong lực của nó dọc theo trục hoành trong Hình 3a.Hình 6a cho thấy phương pháp này có thể phát hiện đầu và polyme phân nhánh chạm tới đỉnh của bề mặt.Liên hệ giữa các cơ cấu chổi than.Ngoài ra, sự chồng chéo gần nhau của các đường cong lực cho thấy không có hiệu ứng giữ chất lỏng.Trong trường hợp này, hoàn toàn không có sự bám dính giữa kim và bề mặt của mẫu.Các phần trên cùng của các đường cong lực của hai mẫu trùng nhau, phản ánh sự giống nhau về tính chất cơ học của vật liệu nền.
( a ) Các đường cong lực nanoindentation AFM cho chất nền lehfilcon A CL và chất nền SiHy, ( b ) các đường cong lực hiển thị ước tính điểm tiếp xúc bằng phương pháp ngưỡng nhiễu nền.
Để nghiên cứu các chi tiết tốt hơn của đường cong lực, đường cong lực căng của mẫu CL lehfilcon A được vẽ lại trong Hình 6b với lực tối đa là 50 pN dọc theo trục y.Biểu đồ này cung cấp thông tin quan trọng về tiếng ồn nền ban đầu.Độ ồn nằm trong khoảng ±10 pN, dùng để xác định chính xác điểm tiếp xúc và tính toán độ sâu vết lõm.Như đã báo cáo trong tài liệu, việc xác định các điểm tiếp xúc là rất quan trọng để đánh giá chính xác các đặc tính của vật liệu như mô đun85.Một cách tiếp cận liên quan đến xử lý tự động dữ liệu đường cong lực đã cho thấy sự phù hợp được cải thiện giữa dữ liệu phù hợp và phép đo định lượng đối với vật liệu mềm86.Trong công việc này, sự lựa chọn của chúng tôi về các điểm tiếp xúc là tương đối đơn giản và khách quan, nhưng nó có những hạn chế của nó.Cách tiếp cận thận trọng của chúng tôi để xác định điểm tiếp xúc có thể dẫn đến các giá trị mô đun được đánh giá quá cao một chút đối với độ sâu vết lõm nhỏ hơn (< 100 nm).Việc sử dụng phát hiện điểm tiếp xúc dựa trên thuật toán và xử lý dữ liệu tự động có thể là bước tiếp theo của công việc này trong tương lai để cải thiện hơn nữa phương pháp của chúng tôi.Do đó, đối với nhiễu nền nội tại ở mức ±10 pN, chúng tôi xác định điểm tiếp xúc là điểm dữ liệu đầu tiên trên trục x trong Hình 6b với giá trị ≥10 pN.Sau đó, theo ngưỡng nhiễu 10 pN, một đường thẳng đứng ở mức ~0,27 µm đánh dấu điểm tiếp xúc với bề mặt, sau đó đường cong kéo dài tiếp tục cho đến khi chất nền đáp ứng độ sâu vết lõm ~270 nm.Điều thú vị là, dựa trên kích thước của các tính năng bàn chải polyme phân nhánh (300–400 nm) được đo bằng phương pháp chụp ảnh, độ sâu vết lõm của CL lehfilcon Một mẫu được quan sát bằng phương pháp ngưỡng nhiễu nền là khoảng 270 nm, rất gần với kích thước đo lường với STEM.Những kết quả này khẳng định thêm tính tương thích và khả năng ứng dụng của hình dạng và kích thước của đầu dò AFM để tạo vết lõm của cấu trúc bàn chải polyme phân nhánh rất mềm và có độ đàn hồi cao này.Dữ liệu này cũng cung cấp bằng chứng mạnh mẽ để hỗ trợ phương pháp sử dụng tiếng ồn xung quanh làm ngưỡng để xác định chính xác các điểm tiếp xúc của chúng tôi.Do đó, bất kỳ kết quả định lượng nào thu được từ mô hình toán học và khớp đường cong lực phải tương đối chính xác.
Các phép đo định lượng bằng phương pháp xác định nano AFM hoàn toàn phụ thuộc vào các mô hình toán học được sử dụng để lựa chọn dữ liệu và phân tích tiếp theo.Do đó, điều quan trọng là phải xem xét tất cả các yếu tố liên quan đến việc lựa chọn mũi nhọn, tính chất vật liệu và cơ chế tương tác của chúng trước khi chọn một mô hình cụ thể.Trong trường hợp này, hình dạng đầu tip được mô tả cẩn thận bằng cách sử dụng vi ảnh SEM (Hình 1) và dựa trên kết quả, đầu dò tạo vết lõm nano AFM đường kính 140 nm với hình dạng đầu hình nón và hình cầu cứng là một lựa chọn tốt để mô tả đặc điểm của mẫu lehfilcon A CL79 .Một yếu tố quan trọng khác cần được đánh giá cẩn thận là độ đàn hồi của vật liệu polymer được thử nghiệm.Mặc dù dữ liệu ban đầu của quá trình tạo vết lõm nano (Hình 5a và 6a) phác thảo rõ ràng các đặc điểm của sự chồng chéo của các đường cong căng và nén, tức là, sự phục hồi đàn hồi hoàn toàn của vật liệu, nhưng điều cực kỳ quan trọng là phải xác nhận bản chất hoàn toàn đàn hồi của các tiếp điểm .Cuối cùng, hai vết lõm liên tiếp được thực hiện tại cùng một vị trí trên bề mặt của mẫu lehfilcon A CL với tốc độ vết lõm là 1 µm/s trong điều kiện hydrat hóa hoàn toàn.Dữ liệu đường cong lực kết quả được hiển thị trong hình.7 và đúng như dự đoán, các đường cong giãn nở và nén của hai bản in gần như giống hệt nhau, làm nổi bật tính đàn hồi cao của cấu trúc cọ polyme phân nhánh.
Hai đường cong lực lõm tại cùng một vị trí trên bề mặt lehfilcon A CL biểu thị độ đàn hồi lý tưởng của bề mặt thấu kính.
Dựa trên thông tin thu được từ hình ảnh SEM và STEM của đầu dò và bề mặt lehfilcon A CL, tương ứng, mô hình hình cầu hình nón là một biểu diễn toán học hợp lý về sự tương tác giữa đầu dò AFM và vật liệu polyme mềm đang được thử nghiệm.Ngoài ra, đối với mô hình hình cầu hình nón này, các giả định cơ bản về tính chất đàn hồi của vật liệu in dấu vẫn đúng với vật liệu mô phỏng sinh học mới này và được sử dụng để định lượng mô đun đàn hồi.
Sau khi đánh giá toàn diện về phương pháp tạo vết lõm nano AFM và các thành phần của nó, bao gồm các đặc tính của đầu dò vết lõm (hình dạng, kích thước và độ cứng của lò xo), độ nhạy (tiếng ồn nền và ước tính điểm tiếp xúc) và các mô hình khớp dữ liệu (các phép đo mô đun định lượng), phương pháp này đã được đã sử dụng.mô tả các mẫu siêu mềm có sẵn trên thị trường để xác minh kết quả định lượng.Hydrogel polyacrylamide (PAAM) thương mại có mô đun đàn hồi 1 kPa đã được thử nghiệm trong điều kiện ngậm nước bằng cách sử dụng đầu dò 140 nm.Chi tiết về kiểm tra và tính toán mô-đun được cung cấp trong Thông tin bổ sung.Kết quả cho thấy rằng mô đun trung bình đo được là 0,92 kPa và độ lệch %RSD và tỷ lệ phần trăm (%) so với mô đun đã biết là nhỏ hơn 10%.Những kết quả này xác nhận tính chính xác và khả năng tái tạo của phương pháp tạo vết lõm nano AFM được sử dụng trong công trình này để đo các mô đun của vật liệu siêu mềm.Các bề mặt của các mẫu lehfilcon A CL và chất nền cơ sở SiHy được đặc trưng thêm bằng cách sử dụng cùng một phương pháp tạo nano AFM để nghiên cứu mô đun tiếp xúc rõ ràng của bề mặt ultrasoft như là một hàm của độ sâu vết lõm.Các đường cong phân tách lực theo vết lõm được tạo ra cho ba mẫu vật của mỗi loại (n = 3; một vết lõm trên mỗi mẫu vật) ở lực 300 pN, tốc độ 1 µm/s và hydrat hóa hoàn toàn.Đường cong chia sẻ lực thụt đầu dòng được tính gần đúng bằng mô hình hình cầu hình nón.Để thu được mô đun phụ thuộc vào độ sâu vết lõm, một phần rộng 40 nm của đường cong lực được đặt ở mỗi bước tăng 20 nm bắt đầu từ điểm tiếp xúc và đo các giá trị của mô đun ở mỗi bước của đường cong lực.Quay Cy và cộng sự.Một cách tiếp cận tương tự đã được sử dụng để mô tả độ dốc mô đun của bàn chải polyme poly (lauryl methacrylate) (P12MA) bằng cách sử dụng phương pháp nano đầu dò AFM dạng keo và chúng phù hợp với dữ liệu sử dụng mô hình tiếp xúc Hertz.Cách tiếp cận này cung cấp một biểu đồ mô đun tiếp xúc biểu kiến ​​(kPa) so với độ sâu vết lõm (nm), như thể hiện trong Hình 8, minh họa mô đun tiếp xúc biểu kiến/độ dốc độ sâu.Mô đun đàn hồi được tính toán của mẫu CL lehfilcon A nằm trong khoảng 2–3 kPa trong phạm vi 100 nm phía trên của mẫu, ngoài mức này, nó bắt đầu tăng theo độ sâu.Mặt khác, khi thử nghiệm đế SiHy không có màng giống như bàn chải trên bề mặt, độ sâu vết lõm tối đa đạt được ở lực 300 pN nhỏ hơn 50 nm và giá trị mô đun thu được từ dữ liệu là khoảng 400 kPa , tương đương với các giá trị của mô đun Young đối với vật liệu rời.
Mô đun tiếp xúc biểu kiến ​​(kPa) so với độ sâu vết lõm (nm) đối với chất nền lehfilcon A CL và SiHy sử dụng phương pháp tạo vết lõm nano AFM với dạng hình cầu hình nón để đo mô đun.
Bề mặt trên cùng của cấu trúc bàn chải polymer phân nhánh sinh học mới thể hiện mô đun đàn hồi cực thấp (2–3 kPa).Điều này sẽ phù hợp với đầu treo tự do của bàn chải polyme rẽ nhánh như trong hình ảnh STEM.Mặc dù có một số bằng chứng về độ dốc mô đun ở rìa ngoài của CL, nhưng chất nền mô đun cao chính có ảnh hưởng nhiều hơn.Tuy nhiên, 100 nm trên cùng của bề mặt nằm trong 20% ​​tổng chiều dài của bàn chải polyme phân nhánh, do đó, thật hợp lý khi cho rằng các giá trị mô đun đo được trong phạm vi độ sâu vết lõm này là tương đối chính xác và không mạnh. phụ thuộc vào tác dụng của vật đáy.
Do thiết kế mô phỏng sinh học độc đáo của kính áp tròng lehfilcon A, bao gồm các cấu trúc bàn chải polymer PMPC phân nhánh được ghép trên bề mặt của chất nền SiHy, rất khó để mô tả một cách đáng tin cậy các tính chất cơ học của cấu trúc bề mặt của chúng bằng các phương pháp đo lường truyền thống.Ở đây chúng tôi trình bày một phương pháp xác định nano AFM tiên tiến để mô tả chính xác các vật liệu siêu mềm như lefilcon A với hàm lượng nước cao và độ đàn hồi cực cao.Phương pháp này dựa trên việc sử dụng đầu dò AFM có kích thước đầu và hình học được lựa chọn cẩn thận để phù hợp với kích thước cấu trúc của các đặc điểm bề mặt siêu mềm sẽ được in.Sự kết hợp kích thước giữa đầu dò và cấu trúc này giúp tăng độ nhạy, cho phép chúng tôi đo mô đun thấp và đặc tính đàn hồi vốn có của các phần tử chổi polyme phân nhánh, bất kể hiệu ứng đàn hồi xốp.Kết quả cho thấy các chổi polyme PMPC phân nhánh độc đáo đặc trưng cho bề mặt thấu kính có mô đun đàn hồi cực thấp (lên đến 2 kPa) và độ đàn hồi rất cao (gần 100%) khi thử nghiệm trong môi trường nước.Kết quả của quá trình tạo vết lõm nano AFM cũng cho phép chúng tôi mô tả mô đun tiếp xúc rõ ràng/độ dốc độ sâu (30 kPa/200 nm) của bề mặt thấu kính mô phỏng sinh học.Độ dốc này có thể là do sự khác biệt về mô đun giữa các chổi polyme phân nhánh và chất nền SiHy, hoặc cấu trúc/mật độ phân nhánh của các chổi polyme hoặc sự kết hợp của chúng.Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu sâu hơn để hiểu đầy đủ mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất, đặc biệt là ảnh hưởng của phân nhánh chổi than đến tính chất cơ học.Các phép đo tương tự có thể giúp mô tả đặc tính cơ học của bề mặt vật liệu siêu mềm và thiết bị y tế khác.
Các bộ dữ liệu được tạo và/hoặc phân tích trong quá trình nghiên cứu hiện tại có sẵn từ các tác giả tương ứng theo yêu cầu hợp lý.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. và Haugen, HJ Các phản ứng sinh học đối với các đặc tính vật lý và hóa học của bề mặt vật liệu sinh học.Hóa chất.xã hội.biên tập.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM và Liu, X. Cải thiện vật liệu sinh học có nguồn gốc từ con người cho kỹ thuật mô.lập trình.polyme.khoa học.53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al.Thiết kế, thực hiện lâm sàng và đáp ứng miễn dịch của vật liệu sinh học trong y học tái tạo.Quốc gia Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK và Farr GM Một phương pháp cải tiến để xác định mô đun đàn hồi và độ cứng bằng cách sử dụng thí nghiệm vết lõm với các phép đo tải trọng và chuyển vị.J. Trường cũ.bể chứa.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Nguồn gốc lịch sử của thử nghiệm độ cứng vết lõm.trường cũ.khoa học.công nghệ.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Các phép đo độ cứng của vết lõm ở cấp độ vĩ mô, vi mô và nano: Đánh giá quan trọng.bộ lạc.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD và Clapperich, SM Lỗi phát hiện bề mặt dẫn đến đánh giá quá cao mô đun trong quá trình tạo vết lõm nano của vật liệu mềm.J. Máy móc.Hành vi.Khoa học y sinh.trường cũ.2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR và Yahya M.Yu.Đánh giá phương pháp tạo vết lõm nano để xác định các đặc tính cơ học của vật liệu nano không đồng nhất bằng phương pháp thực nghiệm và tính toán.khoa học.Nhà 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, và Owart, TS Đặc tính cơ học của gel nhớt đàn hồi mềm bằng cách thụt đầu dòng và phân tích phần tử hữu hạn nghịch đảo dựa trên tối ưu hóa.J. Máy móc.Hành vi.Khoa học y sinh.trường cũ.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J và Chaneler D. Tối ưu hóa việc xác định độ nhớt đàn hồi bằng các hệ thống đo lường tương thích.Vật chất mềm 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. và Pellillo, E. Nanoindentation của bề mặt polyme.J. Vật lý.D. Áp dụng cho vật lý.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. và Van Vliet KJ Đặc trưng của các tính chất cơ học nhớt của các polyme đàn hồi cao và các mô sinh học bằng cách sử dụng vết lõm sốc.Tạp chí Vật liệu sinh học.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Đánh giá mô đun đàn hồi và công việc bám dính của vật liệu mềm bằng phương pháp Borodich-Galanov (BG) mở rộng và vết lõm sâu.lông thú.trường cũ.129, 198–213 (2019).
Shi, X. và cộng sự.Hình thái nano và tính chất cơ học của bề mặt polymer sinh học của kính áp tròng silicone hydrogel.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).