شكرًا لك على زيارة Nature.com.أنت تستخدم إصدار متصفح مع دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام مستعرض محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).بالإضافة إلى ذلك ، لضمان الدعم المستمر ، نعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
يعرض دائرة مكونة من ثلاث شرائح في وقت واحد.استخدم الزرين السابق والتالي للتنقل عبر ثلاث شرائح في وقت واحد ، أو استخدم أزرار شريط التمرير في النهاية للتنقل عبر ثلاث شرائح في المرة الواحدة.
مع تطوير مواد جديدة فائقة النعومة للأجهزة الطبية والتطبيقات الطبية الحيوية ، يعد التوصيف الشامل لخصائصها الفيزيائية والميكانيكية أمرًا مهمًا وصعبًا.تم تطبيق تقنية المسح النانوي المعدلة للقوة الذرية (AFM) لتوصيف معامل السطح المنخفض للغاية لعدسة lehfilcon A سيليكون هيدروجيل اللاصقة ذات المحاكاة الحيوية والمطلية بطبقة من هياكل الفرشاة البوليمرية المتفرعة.تتيح هذه الطريقة التحديد الدقيق لنقاط الاتصال دون آثار البثق اللزج عند الاقتراب من البوليمرات المتفرعة.بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يجعل من الممكن تحديد الخصائص الميكانيكية لعناصر الفرشاة الفردية دون تأثير المرونة المسامية.يتم تحقيق ذلك عن طريق اختيار مسبار AFM بتصميم (حجم الحافة ، والهندسة ، ومعدل الزنبرك) المناسب بشكل خاص لقياس خصائص المواد اللينة والعينات البيولوجية.تعمل هذه الطريقة على تحسين الحساسية والدقة من أجل القياس الدقيق للمادة الناعمة جدًا lehfilcon A ، والتي تتميز بمعامل مرونة منخفض للغاية على مساحة السطح (تصل إلى 2 كيلو باسكال) ومرونة عالية للغاية في البيئة المائية الداخلية (تقريبًا 100٪) .لم تكشف نتائج دراسة السطح عن خصائص السطح فائقة النعومة لعدسة lehfilcon A فحسب ، بل أظهرت أيضًا أن معامل فرش البوليمر المتفرعة كان مشابهًا لمعامل ركيزة السيليكون والهيدروجين.يمكن تطبيق تقنية توصيف السطح على مواد وأجهزة طبية أخرى فائقة النعومة.
غالبًا ما تحدد البيئة البيولوجية الخصائص الميكانيكية للمواد المصممة للتلامس المباشر مع الأنسجة الحية.يساعد التطابق التام لخصائص هذه المواد على تحقيق الخصائص السريرية المرغوبة للمادة دون التسبب في استجابات خلوية معاكسة 1،2،3.بالنسبة للمواد المتجانسة السائبة ، يكون توصيف الخواص الميكانيكية أمرًا سهلاً نسبيًا نظرًا لتوافر الإجراءات القياسية وطرق الاختبار (على سبيل المثال ، تحديد المسافة الدقيقة 4 ، 5 ، 6).ومع ذلك ، بالنسبة للمواد فائقة النعومة مثل المواد الهلامية ، والهلاميات المائية ، والبوليمرات الحيوية ، والخلايا الحية ، وما إلى ذلك ، فإن طرق الاختبار هذه لا تنطبق عمومًا بسبب قيود دقة القياس وعدم تجانس بعض المواد.على مر السنين ، تم تعديل طرق المسافة البادئة التقليدية وتكييفها لتوصيف مجموعة واسعة من المواد اللينة ، ولكن العديد من الطرق لا تزال تعاني من عيوب خطيرة تحد من استخدامها.إن الافتقار إلى طرق الاختبار المتخصصة التي يمكن أن تميز الخصائص الميكانيكية للمواد فائقة النعومة والطبقات السطحية بدقة وموثوقية يحد بشدة من استخدامها في التطبيقات المختلفة.
في عملنا السابق ، قدمنا ​​العدسة اللاصقة lehfilcon A (CL) ، وهي مادة ناعمة غير متجانسة مع جميع خصائص السطح فائقة النعومة المستمدة من تصميمات محاكية بيولوجية محتملة مستوحاة من سطح قرنية العين.تم تطوير هذه المادة الحيوية عن طريق تطعيم طبقة بوليمر متفرعة ومتشابكة من بولي (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) على هيدروجيل السيليكون (SiHy) المصمم للأجهزة الطبية على أساس.تخلق عملية التطعيم هذه طبقة على السطح تتكون من بنية فرشاة بوليمرية متفرعة ناعمة للغاية وعالية المرونة.أكد عملنا السابق أن بنية المحاكاة الحيوية لـ lehfilcon A CL توفر خصائص سطح فائقة مثل تحسين منع التبليل والقاذورات وزيادة التشحيم وتقليل التصاق الخلية والبكتيريا.بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام وتطوير مادة المحاكاة الحيوية هذه يشير أيضًا إلى مزيد من التوسع في الأجهزة الطبية الحيوية الأخرى.لذلك ، من الأهمية بمكان توصيف خصائص سطح هذه المادة فائقة النعومة وفهم تفاعلها الميكانيكي مع العين من أجل إنشاء قاعدة معرفية شاملة لدعم التطورات والتطبيقات المستقبلية.تتكون معظم عدسات SiHy اللاصقة المتوفرة تجاريًا من خليط متجانس من البوليمرات المحبة للماء والبوليمرات الكارهة للماء والتي تشكل بنية مادة موحدة.تم إجراء العديد من الدراسات للتحقيق في خواصها الميكانيكية باستخدام طرق اختبار الضغط والشد والإمساك الدقيقة التقليدية.ومع ذلك ، فإن التصميم الحيوي الجديد لـ lehfilcon A CL يجعلها مادة فريدة غير متجانسة تختلف فيها الخصائص الميكانيكية لهياكل فرشاة البوليمر المتفرعة اختلافًا كبيرًا عن تلك الموجودة في الركيزة الأساسية SiHy.لذلك ، من الصعب جدًا تحديد هذه الخصائص بدقة باستخدام الطرق التقليدية وطرق المسافة البادئة.طريقة واعدة تستخدم طريقة اختبار nanoindentation المطبقة في مجهر القوة الذرية (AFM) ، وهي طريقة تم استخدامها لتحديد الخواص الميكانيكية للمواد اللزجة المرنة مثل الخلايا والأنسجة البيولوجية ، وكذلك البوليمرات اللينة. .، 26،27،28،29،30.في AFM nanoindentation ، يتم دمج أساسيات اختبار nanoindentation مع أحدث التطورات في تقنية AFM لتوفير حساسية قياس متزايدة واختبار مجموعة واسعة من المواد فائقة النعومة بطبيعتها.بالإضافة إلى ذلك ، تقدم التقنية مزايا مهمة أخرى من خلال استخدام أشكال هندسية مختلفة.إندينتر والمسبار وإمكانية الاختبار في وسائط سائلة مختلفة.
يمكن تقسيم المسافة النانوية AFM بشكل مشروط إلى ثلاثة مكونات رئيسية: (1) المعدات (أجهزة الاستشعار ، أجهزة الكشف ، المجسات ، إلخ) ؛(2) معلمات القياس (مثل القوة والإزاحة والسرعة وحجم المنحدر وما إلى ذلك) ؛(3) معالجة البيانات (تصحيح خط الأساس ، تقدير نقطة اللمس ، ملاءمة البيانات ، النمذجة ، إلخ).هناك مشكلة كبيرة في هذه الطريقة وهي أن العديد من الدراسات في الأدبيات التي تستخدم AFM nanoindentation أبلغت عن نتائج كمية مختلفة جدًا لنفس العينة / الخلية / نوع المادة.على سبيل المثال ، Lekka et al.تمت دراسة ومقارنة تأثير هندسة مسبار AFM على معامل يونغ المقاس لعينات هيدروجيل المتجانسة ميكانيكيًا والخلايا غير المتجانسة.أفادوا أن قيم المعامل تعتمد بشكل كبير على اختيار الكابول وشكل الطرف ، مع أعلى قيمة للمسبار الهرمي وأقل قيمة 42 للمسبار الكروي.وبالمثل ، فإن Selhuber-Unkel et al.لقد تبين كيف تؤثر سرعة indenter وحجم indenter وسمك عينات بولي أكريلاميد (PAAM) على معامل يونغ المقاس بواسطة ACM43 nanoindentation.عامل معقد آخر هو عدم وجود مواد اختبار ذات معامل منخفض للغاية وإجراءات اختبار مجانية.هذا يجعل من الصعب للغاية الحصول على نتائج دقيقة بثقة.ومع ذلك ، فإن الطريقة مفيدة جدًا للقياسات النسبية والتقييمات المقارنة بين أنواع العينات المماثلة ، على سبيل المثال استخدام المسافة النانوية AFM للتمييز بين الخلايا الطبيعية والخلايا السرطانية 44 ، 45.
عند اختبار المواد اللينة باستخدام المسافة النانوية AFM ، فإن القاعدة العامة هي استخدام مسبار به ثابت زنبركي منخفض (k) يتطابق بشكل وثيق مع معامل العينة وطرف نصف كروي / دائري بحيث لا يخترق المسبار الأول أسطح العينة على أول اتصال بالمواد اللينة.من المهم أيضًا أن تكون إشارة الانحراف الناتجة عن المسبار قوية بدرجة كافية ليتم اكتشافها بواسطة نظام كاشف الليزر.في حالة الخلايا والأنسجة والمواد الهلامية فائقة النعومة ، يتمثل التحدي الآخر في التغلب على القوة اللاصقة بين المسبار وسطح العينة لضمان قياسات قابلة للتكرار وموثوقة.حتى وقت قريب ، ركز معظم العمل على المسافة النانوية AFM على دراسة السلوك الميكانيكي للخلايا البيولوجية والأنسجة والمواد الهلامية والهيدروجيلات والجزيئات الحيوية باستخدام مجسات كروية كبيرة نسبيًا ، يشار إليها عادةً باسم تحقيقات الغروية (CPs).، 47 ، 51 ، 52 ، 53 ، 54 ، 55. هذه الأطراف لها نصف قطر من 1 إلى 50 ميكرومتر وعادة ما تكون مصنوعة من زجاج البورسليكات ، بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) ، البوليسترين (PS) ، ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) والماس- مثل الكربون (DLC).على الرغم من أن المسافة النانوية CP-AFM غالبًا ما تكون الخيار الأول لتوصيف العينة اللينة ، إلا أن لها مشاكلها وقيودها الخاصة.يؤدي استخدام أطراف كروية كبيرة الحجم بحجم ميكرون إلى زيادة مساحة التلامس الكلية للطرف مع العينة وينتج عنه فقد كبير في الدقة المكانية.بالنسبة للعينات اللينة غير المتجانسة ، حيث قد تختلف الخصائص الميكانيكية للعناصر المحلية اختلافًا كبيرًا عن المتوسط ​​على مساحة أوسع ، يمكن أن تخفي المسافة البادئة CP أي عدم تجانس في الخصائص على نطاق محلي.تصنع المجسات الغروانية عادةً عن طريق ربط المجالات الغروانية بحجم ميكرون إلى ناتئ بدون رأس باستخدام مواد لاصقة من الإيبوكسي.عملية التصنيع نفسها محفوفة بالعديد من المشاكل ويمكن أن تؤدي إلى تناقضات في عملية معايرة المسبار.بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر حجم وكتلة الجسيمات الغروية بشكل مباشر على معلمات المعايرة الرئيسية للناتئ ، مثل تردد الرنين ، وصلابة الزنبرك ، وحساسية الانحراف.وبالتالي ، قد لا توفر الطرق الشائعة الاستخدام لتحقيقات AFM التقليدية ، مثل معايرة درجة الحرارة ، معايرة دقيقة لـ CP ، وقد تكون هناك حاجة إلى طرق أخرى لإجراء هذه التصحيحات. دراسة خصائص العينات اللينة ، مما يخلق مشكلة أخرى عند معايرة السلوك غير الخطي للناتيل عند الانحرافات الكبيرة نسبيًا.عادةً ما تأخذ طرق المسافة البادئة للمسبار الغرواني الحديثة في الحسبان هندسة الكابول المستخدم لمعايرة المسبار ، ولكنها تتجاهل تأثير الجسيمات الغروية ، مما يخلق شكًا إضافيًا في دقة الطريقة.وبالمثل ، تعتمد المعاملات المرنة المحسوبة عن طريق تركيب نموذج التلامس بشكل مباشر على هندسة مسبار المسافة البادئة ، ويمكن أن يؤدي عدم التطابق بين خصائص سطح الطرف والعينة إلى عدم الدقة.يتم تمييز العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار عند توصيف فرش البوليمر الناعمة باستخدام طريقة تحديد المسافة النانوية CP-AFM.لقد ذكروا أن الاحتفاظ بالسائل اللزج في فرش البوليمر كدالة للسرعة ينتج عنه زيادة في تحميل الرأس وبالتالي قياسات مختلفة للخصائص التي تعتمد على السرعة.
في هذه الدراسة ، قمنا بتمييز معامل السطح للمادة فائقة النعومة عالية المرونة lehfilcon A CL باستخدام طريقة تحديد المسافة النانوية AFM المعدلة.نظرًا للخصائص والهيكل الجديد لهذه المادة ، من الواضح أن نطاق الحساسية لطريقة المسافة البادئة التقليدية غير كافٍ لتوصيف معامل هذه المادة الناعمة للغاية ، لذلك من الضروري استخدام طريقة تحديد المسافة النانوية AFM بحساسية أعلى وحساسية أقل.مستوى.بعد مراجعة أوجه القصور والمشاكل الموجودة في تقنيات تحديد المسافة النانوية لمسبار AFM الغرواني ، نوضح لماذا اخترنا مسبار AFM أصغر ومصمم خصيصًا للتخلص من الحساسية وضوضاء الخلفية وتحديد نقطة الاتصال وقياس معامل السرعة للمواد غير المتجانسة مثل احتباس السوائل الاعتماد.وتقدير دقيق.بالإضافة إلى ذلك ، تمكنا من قياس شكل وأبعاد طرف المسافة البادئة بدقة ، مما سمح لنا باستخدام نموذج مناسب للكرة المخروطية لتحديد معامل المرونة دون تقييم منطقة التلامس للطرف مع المادة.الافتراضان الضمنيان اللذان تم تحديدهما كميًا في هذا العمل هما خصائص المواد المرنة تمامًا ومعامل عمق المسافة البادئة.باستخدام هذه الطريقة ، اختبرنا أولاً معايير فائقة النعومة بمعامل معروف لتحديد الطريقة ، ثم استخدمنا هذه الطريقة لتوصيف أسطح مادتين مختلفتين من العدسات اللاصقة.من المتوقع أن تكون هذه الطريقة لتوصيف أسطح تحديد المسافة النانوية AFM ذات الحساسية المتزايدة قابلة للتطبيق على مجموعة واسعة من المواد فائقة النعومة غير المتجانسة بالمحاكاة الحيوية مع إمكانية استخدامها في الأجهزة الطبية والتطبيقات الطبية الحيوية.
تم اختيار العدسات اللاصقة Lehfilcon A (Alcon ، Fort Worth ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية) وركائز هيدروجيل السيليكون الخاصة بها لتجارب nanoindentation.تم استخدام حامل عدسة مصمم خصيصًا في التجربة.لتثبيت العدسة للاختبار ، تم وضعها بعناية على حامل على شكل قبة ، مع التأكد من عدم دخول فقاعات هواء إلى الداخل ، ثم تثبيتها بالحواف.يوفر الثقب الموجود في الجزء العلوي من حامل العدسة إمكانية الوصول إلى المركز البصري للعدسة لإجراء تجارب المسافة النانوية أثناء تثبيت السائل في مكانه.هذا يحافظ على العدسات رطبة بالكامل.تم استخدام 500 ميكرولتر من محلول تغليف العدسات اللاصقة كحل اختبار.للتحقق من النتائج الكمية ، تم تحضير هيدروجيل بولي أكريلاميد غير المنشط (PAAM) المتاح تجاريًا من تركيبة بولي أكريلاميد-كو-ميثيلين-بيساكريلاميد (100 مم Petrisoft Petri أطباق ، Matrigen ، Irvine ، CA ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، معامل مرن معروف من 1 كيلو باسكال.استخدم 4-5 قطرات (حوالي 125 ميكرولتر) من محلول الفوسفات الملحي المخزن (PBS من Corning Life Sciences ، Tewkesbury ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية) وقطرة واحدة من محلول العدسات اللاصقة Puremoist الخالي من OPTI (Alcon ، Vaud ، TX ، الولايات المتحدة الأمريكية).) في واجهة مسبار هيدروجيل AFM.
تم تصور عينات من ركائز Lehfilcon A CL و SiHy باستخدام نظام المجهر الإلكتروني لمسح الانبعاث الميداني FEI Quanta 250 (FEG SEM) المجهز بجهاز كشف المجهر الإلكتروني (STEM).لتحضير العينات ، تم غسل العدسات أولاً بالماء وتقطيعها إلى أسافين على شكل فطيرة.لتحقيق تباين تفاضلي بين المكونات المحبة للماء والمضادة للماء للعينات ، تم استخدام محلول مستقر بنسبة 0.10 ٪ من RuO كصبغة ، حيث تم غمر العينات لمدة 30 دقيقة.يعد تلطيخ lehfilcon A CL RuO4 مهمًا ليس فقط لتحقيق تباين تفاضلي محسن ، ولكنه يساعد أيضًا في الحفاظ على بنية فرش البوليمر المتفرعة في شكلها الأصلي ، والتي يمكن رؤيتها بعد ذلك على صور STEM.تم بعد ذلك غسلها وتجفيفها في سلسلة من مخاليط الإيثانول / الماء مع زيادة تركيز الإيثانول.تم بعد ذلك صب العينات باستخدام EMBed 812 / Araldite epoxy ، والذي تم علاجه طوال الليل عند 70 درجة مئوية.تم قطع كتل العينات التي تم الحصول عليها عن طريق بلمرة الراتينج باستخدام فائق الجسيمات ، وتم تصور المقاطع الرقيقة الناتجة باستخدام كاشف STEM في وضع الفراغ المنخفض بجهد تسريع قدره 30 كيلو فولت.تم استخدام نفس نظام SEM للتوصيف التفصيلي لمسبار PFQNM-LC-A-CAL AFM (Bruker Nano ، سانتا باربرا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية).تم الحصول على صور SEM لمسبار AFM في وضع فراغ نموذجي مرتفع بجهد تسريع قدره 30 كيلو فولت.الحصول على صور في زوايا مختلفة والتكبير لتسجيل كل تفاصيل شكل وحجم طرف مسبار AFM.تم قياس جميع أبعاد الطرف ذات الأهمية في الصور رقميًا.
تم استخدام مجهر القوة الذرية FastScan Bio Icon (Bruker Nano ، سانتا باربرا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) مع وضع "PeakForce QNM in Fluid" لتصور وعينات lehfilcon A CL و SiHy و PAAm hydrogel.لتجارب التصوير ، تم استخدام مسبار PEAKFORCE-HIRS-FA (بروكر) بنصف قطر رمزي 1 نانومتر لالتقاط صور عالية الدقة للعينة بمعدل مسح قدره 0.50 هرتز.تم التقاط جميع الصور في محلول مائي.
أجريت تجارب المسافة النانوية AFM باستخدام مسبار PFQNM-LC-A-CAL (Bruker).يحتوي مسبار AFM على طرف من السيليكون على ناتئ نيتريد بسمك 345 نانومتر وطوله 54 ميكرون وعرضه 4.5 ميكرومتر مع تردد طنين يبلغ 45 كيلو هرتز.إنه مصمم خصيصًا لوصف وإجراء القياسات النانوية الكمية على العينات البيولوجية اللينة.تتم معايرة المستشعرات بشكل فردي في المصنع باستخدام إعدادات الزنبرك التي تمت معايرتها مسبقًا.كانت الثوابت الزنبركية للمسبارات المستخدمة في هذه الدراسة في حدود 0.05 - 0.1 نيوتن / م.لتحديد شكل وحجم الطرف بدقة ، تم تمييز المسبار بالتفصيل باستخدام SEM.على التين.يوضح الشكل 1 أ صورة مجهرية إلكترونية مسح ضوئي عالية الدقة وذات تكبير منخفض لمسبار PFQNM-LC-A-CAL ، مما يوفر رؤية شاملة لتصميم المسبار.على التين.يُظهر 1b عرضًا مكبّرًا لأعلى طرف المجس ، مما يوفر معلومات حول شكل الرأس وحجمه.في الطرف الأقصى ، الإبرة عبارة عن نصف كروي يبلغ قطره حوالي 140 نانومتر (الشكل 1 ج).أسفل هذا ، يتناقص الطرف إلى شكل مخروطي ، ويصل طوله المقاس إلى حوالي 500 نانومتر.خارج منطقة الاستدقاق ، يكون الطرف أسطوانيًا وينتهي بطول إجمالي يبلغ 1.18 ميكرومتر.هذا هو الجزء الوظيفي الرئيسي لطرف المسبار.بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام مسبار كبير من البوليسترين (PS) (Novascan Technologies ، Inc. ، Boone ، Iowa ، الولايات المتحدة الأمريكية) بقطر طرف يبلغ 45 ميكرومتر وثابت زنبركي قدره 2 نيوتن / متر للاختبار كمسبار غرواني.مع مسبار PFQNM-LC-A-CAL 140 نانومتر للمقارنة.
تم الإبلاغ عن أنه يمكن احتجاز السائل بين مسبار AFM وهيكل فرشاة البوليمر أثناء المسافة النانوية ، والتي ستؤدي إلى قوة صاعدة على مسبار AFM قبل أن تلمس السطح فعليًا.يمكن أن يؤدي تأثير البثق اللزج الناتج عن احتباس السوائل إلى تغيير نقطة التلامس الظاهرة ، وبالتالي التأثير على قياسات معامل السطح.لدراسة تأثير هندسة المجس وسرعة المسافة البادئة على احتباس السوائل ، تم رسم منحنيات قوة المسافة البادئة لعينات lehfilcon A CL باستخدام مسبار قطره 140 نانومتر بمعدلات إزاحة ثابتة تبلغ 1 ميكرومتر / ثانية و 2 ميكرومتر / ثانية.قطر المسبار 45 ميكرومتر ، ضبط القوة الثابتة 6 نانومتر يتم تحقيقه عند 1 ميكرومتر / ثانية.تم إجراء تجارب بمسبار يبلغ قطره 140 نانومتر بسرعة مسافة بادئة تبلغ 1 ميكرومتر / ثانية وقوة محددة تبلغ 300 نيوتن متر ، تم اختيارها لإنشاء ضغط تلامس ضمن النطاق الفسيولوجي (1-8 كيلو باسكال) للجفن العلوي.ضغط 72. عينات جاهزة لينة من هيدروجيل PAA مع ضغط 1 كيلو باسكال تم اختبارها لقوة المسافة البادئة 50 pN بسرعة 1 ميكرومتر / ثانية باستخدام مسبار بقطر 140 نانومتر.
نظرًا لأن طول الجزء المخروطي من طرف مسبار PFQNM-LC-A-CAL يبلغ 500 نانومتر تقريبًا ، فبالنسبة لأي عمق مسافة بادئة <500 نانومتر ، يمكن الافتراض بأمان أن هندسة المسبار أثناء المسافة البادئة ستظل صحيحة بالنسبة لها شكل مخروطي.بالإضافة إلى ذلك ، من المفترض أن سطح المادة قيد الاختبار سيظهر استجابة مرنة قابلة للانعكاس ، والتي سيتم تأكيدها أيضًا في الأقسام التالية.لذلك ، اعتمادًا على شكل الطرف وحجمه ، اخترنا نموذج تركيب الكرة المخروطية الذي طوره Briscoe و Sebastian و Adams ، والمتوفر في برنامج البائع ، لمعالجة تجارب AFM nanoindentation (NanoScope).برمجيات تحليل بيانات الفصل ، Bruker) 73. يصف النموذج العلاقة بين القوة والإزاحة F (δ) لمخروط به عيب في قمة كروية.على التين.يوضح الشكل 2 هندسة التلامس أثناء تفاعل مخروط صلب مع طرف كروي ، حيث R هو نصف قطر الطرف الكروي ، أ هو نصف قطر التلامس ، ب هو نصف قطر التلامس في نهاية الطرف الكروي ، هو نصف قطر الاتصال.عمق المسافة البادئة ، هو نصف زاوية المخروط.تُظهر صورة SEM لهذا المسبار بوضوح أن الطرف الكروي بقطر 140 نانومتر يندمج بشكل عرضي في مخروط ، لذلك يتم تعريف b هنا فقط من خلال R ، أي b = R cos θ.يوفر البرنامج الذي يوفره البائع علاقة كروية مخروطية لحساب قيم معامل يونغ (E) من بيانات فصل القوة بافتراض أ> ب.علاقة:
حيث F هي قوة المسافة البادئة ، E هي معامل يونغ ، ν هي نسبة بواسون.يمكن تقدير نصف قطر التلامس a باستخدام:
مخطط هندسة التلامس لمخروط صلب مع طرف كروي مضغوط في مادة عدسة Lefilcon اللاصقة مع طبقة سطحية من فرش بوليمر متفرعة.
إذا أ ≤ ب ، فإن العلاقة تختزل إلى معادلة المسافة البادئة الكروية التقليدية ؛
نعتقد أن تفاعل مسبار المسافة البادئة مع الهيكل المتفرّع لفرشاة بوليمر PMPC سيؤدي إلى أن يكون نصف قطر التلامس a أكبر من نصف قطر التلامس الكروي ب.لذلك ، بالنسبة لجميع القياسات الكمية لمعامل المرونة التي أجريت في هذه الدراسة ، استخدمنا الاعتماد الذي تم الحصول عليه للحالة أ> ب.
تم تصوير مواد المحاكاة الحيوية فائقة النعومة التي تمت دراستها في هذه الدراسة بشكل شامل باستخدام المسح المجهري الإلكتروني النافذ (STEM) للمقطع العرضي للعينة ومجهر القوة الذرية (AFM) للسطح.تم إجراء هذا التوصيف المفصل للسطح كامتداد لعملنا المنشور سابقًا ، والذي قررنا فيه أن بنية الفرشاة البوليمرية المتفرعة ديناميكيًا لسطح lehfilcon A CL المعدل بواسطة PMPC أظهر خصائص ميكانيكية مماثلة لأنسجة القرنية الأصلية 14.لهذا السبب ، نشير إلى أسطح العدسات اللاصقة كمواد بيولوجية.على التين.يُظهر الشكل 3 أ ، ب المقاطع العرضية لهياكل فرشاة بوليمر PMPC المتفرعة على سطح ركيزة lehfilcon A CL وركيزة SiHy غير معالجة ، على التوالي.تم تحليل أسطح كلتا العينتين بشكل أكبر باستخدام صور AFM عالية الدقة ، والتي أكدت بشكل أكبر نتائج تحليل STEM (الشكل 3 ج ، د).مجتمعة ، تعطي هذه الصور طولًا تقريبيًا لهيكل فرشاة البوليمر المتفرعة PMPC عند 300-400 نانومتر ، وهو أمر بالغ الأهمية لتفسير قياسات المسافة النانوية AFM.ملاحظة رئيسية أخرى مستمدة من الصور هي أن البنية السطحية الكلية لمادة المحاكاة الحيوية CL تختلف شكليًا عن تلك الموجودة في مادة الركيزة SiHy.يمكن أن يصبح هذا الاختلاف في التشكل السطحي واضحًا أثناء تفاعلهم الميكانيكي مع مسبار AFM البادئة وبالتالي في قيم المعامل المقاسة.
صور مقطعية STEM لـ (أ) lehfilcon A CL و (ب) SiHy الركيزة.شريط النطاق ، 500 نانومتر.صور AFM لسطح الركيزة lehfilcon A CL (c) والركيزة SiHy الأساسية (d) (3 ميكرومتر × 3 ميكرومتر).
البوليمرات المستوحاة من الحيوية وهياكل فرشاة البوليمر ناعمة بطبيعتها وقد تمت دراستها على نطاق واسع واستخدامها في العديد من التطبيقات الطبية الحيوية.لذلك ، من المهم استخدام طريقة AFM nanoindentation ، والتي يمكنها قياس خصائصها الميكانيكية بدقة وموثوقية.ولكن في الوقت نفسه ، فإن الخصائص الفريدة لهذه المواد فائقة النعومة ، مثل معامل المرونة المنخفض للغاية ، والمحتوى العالي من السوائل والمرونة العالية ، غالبًا ما تجعل من الصعب اختيار المادة المناسبة وشكل وشكل المسبار البادئة.مقاس.هذا مهم حتى لا يخترق indenter السطح الناعم للعينة ، مما قد يؤدي إلى أخطاء في تحديد نقطة التلامس مع السطح ومنطقة التلامس.
لهذا ، يعد الفهم الشامل لمورفولوجيا مواد المحاكاة الحيوية فائقة النعومة (lehfilcon A CL) أمرًا ضروريًا.توفر المعلومات حول حجم وهيكل فرش البوليمر المتفرعة التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة التصوير الأساس للتوصيف الميكانيكي للسطح باستخدام تقنيات AFM nanoindentation.بدلاً من المجسات الكروية الغروانية بحجم ميكرون ، اخترنا مسبار نيتريد السيليكون PFQNM-LC-A-CAL (Bruker) بقطر طرف يبلغ 140 نانومتر ، مصمم خصيصًا لرسم الخرائط الكمية للخصائص الميكانيكية للعينات البيولوجية 78 ، 79 ، 80 ، 81 ، 82 ، 83 ، 84 يمكن تفسير الأساس المنطقي لاستخدام مجسات حادة نسبيًا مقارنة بالمسابير الغروانية التقليدية من خلال السمات الهيكلية للمادة.بمقارنة حجم طرف المجس (140 نانومتر تقريبًا) مع فرش البوليمر المتفرعة على سطح CL lehfilcon A ، الموضح في الشكل 3 أ ، يمكن استنتاج أن الطرف كبير بما يكفي للتلامس المباشر مع هياكل الفرشاة هذه ، والتي يقلل من فرصة ثقب الطرف من خلالها.لتوضيح هذه النقطة ، في الشكل 4 صورة STEM لـ lehfilcon A CL وطرف المسافة البادئة لمسبار AFM (مرسوم على مقياس).
رسم تخطيطي يوضح صورة STEM لـ lehfilcon A CL ومسبار مسافة بادئة ACM (مرسوم على مقياس).
بالإضافة إلى ذلك ، فإن حجم الطرف البالغ 140 نانومتر صغير بما يكفي لتجنب مخاطر أي من تأثيرات البثق اللزجة التي تم الإبلاغ عنها مسبقًا لفرش البوليمر التي تم إنتاجها بواسطة طريقة تحديد المسافة النانوية CP-AFM.نفترض أنه نظرًا للشكل الكروي المخروطي الخاص والحجم الصغير نسبيًا لطرف AFM هذا (الشكل 1) ، فإن طبيعة منحنى القوة الناتج عن lehfilcon A CL nanoindentation لن تعتمد على سرعة المسافة البادئة أو سرعة التحميل / التفريغ .لذلك ، لا يتأثر بتأثيرات البوليمر.لاختبار هذه الفرضية ، تم وضع مسافة بادئة لعينات lehfilcon A CL بقوة قصوى ثابتة باستخدام مسبار PFQNM-LC-A-CAL ، ولكن بسرعتين مختلفتين ، وتم استخدام منحنيات قوة الشد والتراجع الناتجة لرسم القوة (nN) في الفصل (ميكرومتر) يظهر في الشكل 5 أ.من الواضح أن منحنيات القوة أثناء التحميل والتفريغ تتداخل تمامًا ، ولا يوجد دليل واضح على أن قص القوة عند عمق المسافة البادئة الصفرية يزداد مع سرعة المسافة البادئة في الشكل ، مما يشير إلى أن عناصر الفرشاة الفردية تميزت بدون تأثير مرن.على النقيض من ذلك ، فإن تأثيرات احتباس السوائل (تأثيرات البثق اللزج والمرونة المسامية) واضحة لمسبار AFM بقطر 45 ميكرومتر بنفس سرعة المسافة البادئة ويتم تمييزها بالتباطؤ بين منحنيات التمدد والتراجع ، كما هو موضح في الشكل 5 ب.تدعم هذه النتائج الفرضية وتشير إلى أن مجسات قطرها 140 نانومتر تعد خيارًا جيدًا لتوصيف هذه الأسطح الناعمة.
منحنيات قوة المسافة البادئة lehfilcon A CL باستخدام ACM ؛(أ) استخدام مسبار يبلغ قطره 140 نانومتر بمعدلي تحميل ، مما يدل على عدم وجود تأثير مطاطي أثناء تثليم السطح ؛(ب) استخدام مجسات بقطر 45 ميكرومتر و 140 نانومتر.تُظهر الصورة تأثيرات البثق اللزج والمرونة المسامية للمجسات الكبيرة مقارنة بالمجسات الأصغر.
لتوصيف الأسطح فائقة النعومة ، يجب أن تحتوي طرق تحديد المسافة النانوية في AFM على أفضل مسبار لدراسة خصائص المادة قيد الدراسة.بالإضافة إلى شكل الطرف وحجمه ، تلعب حساسية نظام كاشف AFM ، والحساسية لانحراف الطرف في بيئة الاختبار ، وصلابة ناتئ دورًا مهمًا في تحديد دقة وموثوقية تحديد المسافة النانوية.قياسات.بالنسبة لنظام AFM الخاص بنا ، يبلغ حد الكشف عن الموضع الحساس (PSD) حوالي 0.5 مللي فولت ويستند إلى معدل الزنبرك الذي تمت معايرته مسبقًا وحساسية انحراف السوائل المحسوبة لمسبار PFQNM-LC-A-CAL ، والذي يتوافق مع حساسية الحمل النظري.أقل من 0.1 pN.لذلك ، تسمح هذه الطريقة بقياس قوة المسافة البادئة الدنيا ≤ 0.1 pN بدون أي مكون ضوضاء محيطي.ومع ذلك ، يكاد يكون من المستحيل لنظام AFM تقليل الضوضاء المحيطية إلى هذا المستوى بسبب عوامل مثل الاهتزاز الميكانيكي وديناميكيات السوائل.تحد هذه العوامل من الحساسية الكلية لطريقة المسافة النانوية AFM وتؤدي أيضًا إلى إشارة ضوضاء خلفية تبلغ حوالي 10 pN.لتوصيف السطح ، تم وضع مسافة بادئة لعينات الركيزة lehfilcon A CL و SiHy تحت ظروف رطبة تمامًا باستخدام مسبار 140 نانومتر لتوصيف SEM ، وتم فرض منحنيات القوة الناتجة بين القوة (pN) والضغط.يظهر مخطط الفصل (ميكرومتر) في الشكل 6 أ.مقارنةً بالركيزة الأساسية SiHy ، يُظهر منحنى القوة lehfilcon A CL بوضوح مرحلة انتقالية تبدأ عند نقطة التلامس مع فرشاة البوليمر المتشعبة وتنتهي بتغيير حاد في ملامسة المنحدر التي تشير إلى ملامسة الطرف مع المادة الأساسية.يسلط هذا الجزء الانتقالي من منحنى القوة الضوء على السلوك المرن حقًا لفرشاة البوليمر المتفرعة على السطح ، كما يتضح من منحنى الضغط الذي يتبع عن كثب منحنى التوتر والتباين في الخواص الميكانيكية بين بنية الفرشاة ومواد SiHy الضخمة.عند المقارنة بين lefilcon.فصل متوسط ​​طول فرشاة البوليمر المتفرعة في صورة STEM الخاصة بـ PCS (الشكل 3 أ) ومنحنى قوتها على طول الإحداثي في ​​الشكل 3 أ.يوضح الشكل 6 أ أن الطريقة قادرة على اكتشاف الطرف والبوليمر المتفرّع الذي يصل إلى أعلى السطح.الاتصال بين هياكل الفرشاة.بالإضافة إلى ذلك ، يشير التداخل الوثيق لمنحنيات القوة إلى عدم وجود تأثير للاحتفاظ بالسوائل.في هذه الحالة ، لا يوجد أي التصاق مطلقًا بين الإبرة وسطح العينة.تتداخل المقاطع العلوية لمنحنيات القوة للعينتين ، مما يعكس تشابه الخواص الميكانيكية لمواد الركيزة.
(أ) منحنيات القوة nanoindentation AFM لركائز lehfilcon A CL وركائز SiHy ، (ب) منحنيات القوة التي تظهر تقدير نقطة الاتصال باستخدام طريقة عتبة الضوضاء الخلفية.
من أجل دراسة التفاصيل الدقيقة لمنحنى القوة ، أعيد رسم منحنى الشد لعينة lehfilcon A CL في الشكل 6 ب بقوة قصوى قدرها 50 pN على طول المحور y.يوفر هذا الرسم البياني معلومات مهمة حول ضوضاء الخلفية الأصلية.الضوضاء في نطاق ± 10 pN ، والتي تستخدم لتحديد نقطة الاتصال بدقة وحساب عمق المسافة البادئة.كما ورد في الأدبيات ، يعد تحديد نقاط الاتصال أمرًا بالغ الأهمية لتقييم خصائص المواد بدقة مثل المعامل 85.أظهر النهج الذي يتضمن المعالجة التلقائية لبيانات منحنى القوة توافقًا محسنًا بين ملاءمة البيانات والقياسات الكمية للمواد اللينة.في هذا العمل ، يكون اختيارنا لنقاط الاتصال بسيطًا وموضوعيًا نسبيًا ، لكن له حدوده.قد يؤدي نهجنا المحافظ في تحديد نقطة الاتصال إلى قيم معامل مبالغ فيها قليلاً لأعماق مسافة بادئة أصغر (<100 نانومتر).يمكن أن يكون استخدام الكشف عن نقاط اللمس المعتمد على الخوارزمية والمعالجة الآلية للبيانات استمرارًا لهذا العمل في المستقبل لزيادة تحسين طريقتنا.وبالتالي ، بالنسبة لضوضاء الخلفية الجوهرية بترتيب ± 10 pN ، نحدد نقطة الاتصال كأول نقطة بيانات على المحور السيني في الشكل 6 ب بقيمة ≥10 pN.بعد ذلك ، وفقًا لعتبة الضوضاء البالغة 10 pN ، يشير الخط العمودي عند مستوى ~ 0.27 ميكرومتر إلى نقطة التلامس مع السطح ، وبعد ذلك يستمر منحنى التمدد حتى تلتقي الركيزة بعمق المسافة البادئة ~ 270 نانومتر.ومن المثير للاهتمام ، استنادًا إلى حجم ميزات فرشاة البوليمر المتفرعة (300-400 نانومتر) التي تم قياسها باستخدام طريقة التصوير ، أن عمق المسافة البادئة لعينة CL lehfilcon A التي تمت ملاحظتها باستخدام طريقة عتبة الضوضاء الخلفية يبلغ حوالي 270 نانومتر ، وهو قريب جدًا من حجم القياس باستخدام STEM.تؤكد هذه النتائج أيضًا التوافق والتطبيق لشكل وحجم طرف مسبار AFM من أجل وضع مسافة بادئة لهيكل فرشاة البوليمر المتفرعة شديدة المرونة وعالية المرونة.توفر هذه البيانات أيضًا دليلًا قويًا لدعم طريقتنا في استخدام ضوضاء الخلفية كعتبة لتحديد نقاط الاتصال.وبالتالي ، فإن أي نتائج كمية يتم الحصول عليها من النمذجة الرياضية وتركيب منحنى القوة يجب أن تكون دقيقة نسبيًا.
تعتمد القياسات الكمية بواسطة طرق تحديد المسافة النانوية في AFM بشكل كامل على النماذج الرياضية المستخدمة في اختيار البيانات والتحليل اللاحق.لذلك ، من المهم مراعاة جميع العوامل المتعلقة باختيار indenter وخصائص المواد وآليات تفاعلها قبل اختيار نموذج معين.في هذه الحالة ، تم تمييز هندسة الطرف بعناية باستخدام صورة مجهرية SEM (الشكل 1) ، وبناءً على النتائج ، يعد مسبار تحديد المسافة النانوي بقطر 140 نانومتر مع هندسة مخروطية صلبة وطرف كروي خيارًا جيدًا لتوصيف عينات lehfilcon A CL79 .عامل مهم آخر يجب تقييمه بعناية هو مرونة مادة البوليمر التي يتم اختبارها.على الرغم من أن البيانات الأولية للمسافة النانوية (الشكلان 5 أ و 6 أ) تحدد بوضوح ميزات تداخل منحنيات التوتر والضغط ، أي الاسترداد المرن الكامل للمادة ، فمن المهم للغاية تأكيد الطبيعة المرنة البحتة لجهات الاتصال .تحقيقا لهذه الغاية ، تم إجراء اثنين من المسافات البادئة المتتالية في نفس الموقع على سطح عينة lehfilcon A CL بمعدل مسافة بادئة 1 ميكرومتر / ثانية في ظل ظروف ترطيب كاملة.تظهر بيانات منحنى القوة الناتجة في الشكل.كما هو متوقع ، فإن منحنيات التمدد والضغط للطبعتين متطابقة تقريبًا ، مما يبرز المرونة العالية لهيكل فرشاة البوليمر المتفرعة.
يشير منحني قوة المسافة البادئة في نفس الموقع على سطح lehfilcon A CL إلى المرونة المثالية لسطح العدسة.
استنادًا إلى المعلومات التي تم الحصول عليها من صور SEM و STEM لطرف المجس وسطح lehfilcon A CL ، على التوالي ، فإن نموذج الكرة المخروطية هو تمثيل رياضي معقول للتفاعل بين طرف مسبار AFM ومادة البوليمر اللينة التي يتم اختبارها.بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لنموذج الكرة المخروطية هذا ، فإن الافتراضات الأساسية حول الخصائص المرنة للمادة المطبوعة تنطبق على مادة المحاكاة الحيوية الجديدة هذه وتستخدم لتحديد معامل المرونة.
بعد إجراء تقييم شامل لطريقة تحديد المسافة البادئة AFM ومكوناتها ، بما في ذلك خصائص مسبار المسافة البادئة (الشكل والحجم وصلابة الزنبرك) ، والحساسية (ضوضاء الخلفية وتقدير نقطة الاتصال) ، ونماذج ملاءمة البيانات (قياسات المعامل الكمي) ، كانت الطريقة مستخدم.وصف العينات فائقة النعومة المتاحة تجاريًا للتحقق من النتائج الكمية.تم اختبار هيدروجيل بولي أكريلاميد تجاري (PAAM) مع معامل مرونة 1 كيلو باسكال تحت ظروف رطبة باستخدام مسبار 140 نانومتر.يتم توفير تفاصيل اختبار الوحدة والحسابات في المعلومات التكميلية.وأظهرت النتائج أن متوسط ​​المعامل المقاس كان 0.92 كيلو باسكال ، وأن نسبة RSD والنسبة المئوية (٪) للانحراف عن المعامل المعروف كانت أقل من 10٪.تؤكد هذه النتائج دقة واستنساخ طريقة AFM nanoindentation المستخدمة في هذا العمل لقياس معايير المواد فائقة النعومة.تم تمييز أسطح عينات lehfilcon A CL والركيزة الأساسية SiHy باستخدام نفس طريقة تحديد المسافة النانوية AFM لدراسة معامل التلامس الظاهر للسطح فائق النعومة كدالة لعمق المسافة البادئة.تم إنشاء منحنيات فصل قوة المسافة البادئة لثلاث عينات من كل نوع (ن = 3 ؛ مسافة بادئة واحدة لكل عينة) بقوة 300 pN ، وسرعة 1 ميكرومتر / ثانية ، وترطيب كامل.تم تقريب منحنى مشاركة قوة المسافة البادئة باستخدام نموذج الكرة المخروطية.للحصول على معامل يعتمد على عمق المسافة البادئة ، تم تعيين جزء بعرض 40 نانومتر من منحنى القوة عند كل زيادة قدرها 20 نانومتر بدءًا من نقطة التلامس ، وقياس قيم المعامل في كل خطوة من منحنى القوة.سبين سي وآخرون.تم استخدام نهج مماثل لتوصيف التدرج المعامل لفرش بوليمر بولي (لوريل ميثاكريلات) (P12MA) باستخدام المسافة النانوية لمسبار AFM الغرواني ، وهي متوافقة مع البيانات باستخدام نموذج تلامس هيرتز.يوفر هذا النهج مخططًا لمعامل التلامس الظاهر (kPa) مقابل عمق المسافة البادئة (نانومتر) ، كما هو موضح في الشكل 8 ، والذي يوضح معامل التلامس الظاهر / تدرج العمق.يتراوح معامل المرونة المحسوب لعينة CL lehfilcon A في حدود 2-3 كيلو باسكال ضمن 100 نانومتر العلوي من العينة ، والتي بعد ذلك تبدأ في الزيادة مع العمق.من ناحية أخرى ، عند اختبار الركيزة الأساسية SiHy بدون فيلم يشبه الفرشاة على السطح ، يكون الحد الأقصى لعمق المسافة البادئة المحقق بقوة 300 pN أقل من 50 نانومتر ، وقيمة المعامل التي تم الحصول عليها من البيانات حوالي 400 كيلو باسكال ، والتي يمكن مقارنتها بقيم معامل يونج للمواد السائبة.
معامل التلامس الظاهري (kPa) مقابل عمق المسافة البادئة (نانومتر) لركائز lehfilcon A CL و SiHy باستخدام طريقة AFM nanoindentation مع هندسة الكرة المخروطية لقياس المعامل.
يُظهر السطح العلوي لهيكل الفرشاة البوليمرية المتفرعة المحاكاة الحيوية الجديدة معامل مرونة منخفضًا للغاية (2-3 كيلو باسكال).سيطابق هذا الطرف المعلق المجاني لفرشاة البوليمر المتشعبة كما هو موضح في صورة STEM.في حين أن هناك بعض الأدلة على وجود تدرج معياري عند الحافة الخارجية لـ CL ، فإن الركيزة الرئيسية ذات المعامل المرتفع تكون أكثر تأثيرًا.ومع ذلك ، فإن أعلى 100 نانومتر من السطح يقع في نطاق 20٪ من الطول الإجمالي لفرشاة البوليمر المتفرعة ، لذلك من المعقول أن نفترض أن القيم المقاسة للمعامل في نطاق عمق المسافة البادئة هذا دقيقة نسبيًا وليست بقوة تعتمد على تأثير الكائن السفلي.
نظرًا للتصميم الحيوي الفريد لعدسات lehfilcon A اللاصقة ، والتي تتكون من هياكل فرشاة بوليمر PMPC متفرعة مطعمة على سطح ركائز SiHy ، من الصعب جدًا تحديد الخصائص الميكانيكية لهياكل أسطحها باستخدام طرق القياس التقليدية.نقدم هنا طريقة تحديد المسافة النانوية المتقدمة AFM لتوصيف المواد فائقة النعومة بدقة مثل lefilcon A ذات المحتوى المائي العالي والمرونة العالية للغاية.تعتمد هذه الطريقة على استخدام مسبار AFM الذي يتم اختيار حجم طرفه وهندسته بعناية لمطابقة الأبعاد الهيكلية لخصائص السطح فائقة النعومة ليتم طبعها.يوفر هذا المزيج من الأبعاد بين المسبار والهيكل حساسية متزايدة ، مما يسمح لنا بقياس المعامل المنخفض والخصائص المرنة الكامنة لعناصر فرشاة البوليمر المتفرعة ، بغض النظر عن التأثيرات المطاطية.أظهرت النتائج أن فرش بوليمر PMPC المتفرعة المميزة لسطح العدسة لها معامل مرونة منخفض للغاية (يصل إلى 2 كيلو باسكال) ومرونة عالية جدًا (حوالي 100٪) عند اختبارها في بيئة مائية.سمحت لنا نتائج AFM nanoindation أيضًا بتوصيف معامل التلامس الظاهر / تدرج العمق (30 كيلو باسكال / 200 نانومتر) لسطح العدسة المحاكاة الحيوية.قد يكون هذا التدرج ناتجًا عن اختلاف المعامل بين فرش البوليمر المتفرعة وركيزة SiHy ، أو الهيكل / الكثافة المتفرعة لفرش البوليمر ، أو توليفة منها.ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات المتعمقة لفهم العلاقة بين الهيكل والخصائص بشكل كامل ، وخاصة تأثير تفرعات الفرشاة على الخواص الميكانيكية.يمكن أن تساعد القياسات المماثلة في تحديد الخصائص الميكانيكية لسطح المواد فائقة النعومة والأجهزة الطبية.
تتوفر مجموعات البيانات التي تم إنشاؤها و / أو تحليلها أثناء الدراسة الحالية من المؤلفين المعنيين بناءً على طلب معقول.
Rahmati، M.، Silva، EA، Reseland، JE، Hayward، K. and Haugen، HJ التفاعلات البيولوجية على الخواص الفيزيائية والكيميائية لأسطح المواد الحيوية.المواد الكيميائية.مجتمع.إد.49 ، 5178-5224 (2020).
Chen، FM and Liu، X. تحسين المواد الحيوية المشتقة من الإنسان لهندسة الأنسجة.برمجة.بوليمر.العلم.53 ، 86 (2016).
سادتلر ، ك وآخرون.التصميم والتنفيذ السريري والاستجابة المناعية للمواد الحيوية في الطب التجديدي.ناشيونال مات القس 1 ، 16040 (2016).
Oliver WK and Farr GM طريقة محسنة لتحديد معامل الصلابة والمرونة باستخدام تجارب المسافة البادئة مع قياسات الحمل والإزاحة.J. ألما ماتر.خزان.7 ، 1564-1583 (2011).
والي ، SM الأصول التاريخية لاختبار صلابة المسافة البادئة.ألما ماتر.العلم.التقنيات.28 ، 1028-1044 (2012).
Broitman ، E. قياسات صلابة المسافة البادئة في المقياس الكلي والجزئي والنانوي: مراجعة نقدية.قبيلة.رايت.65 ، 1-18 (2017).
تؤدي أخطاء Kaufman و JD و Clapperich و SM في الكشف عن السطح إلى المبالغة في تقدير المعامل في المسافة النانوية للمواد اللينة.J. ميكا.سلوك.علم الطب الحيوي.ألما ماتر.2 ، 312-317 (2009).
Karimzade A.، Koloor SSR، Ayatollakhi MR، Bushroa AR and Yahya M.Yu.تقييم طريقة المسافة النانوية لتحديد الخصائص الميكانيكية للمركبات النانوية غير المتجانسة باستخدام الطرق التجريبية والحسابية.العلم.البيت 9 ، 15763 (2019).
Liu، K.، VanLendingham، MR، and Owart، TS التوصيف الميكانيكي للمواد الهلامية المرنة اللزجة عن طريق المسافة البادئة وتحليل العناصر المحدودة المعكوسة القائمة على التحسين.J. ميكا.سلوك.علم الطب الحيوي.ألما ماتر.2 ، 355-363 (2009).
Andrews JW و Bowen J و Chaneler D. تحسين تحديد اللزوجة باستخدام أنظمة قياس متوافقة.المادة الناعمة 9 ، 5581-5593 (2013).
Briscoe، BJ، Fiori، L. and Pellillo، E. nanoindentation للأسطح البوليمرية.J. الفيزياء.د- التقدم للفيزياء.31 ، 2395 (1998).
Miyailovich AS و Tsin B. و Fortunato D. و Van Vliet KJ توصيف الخواص الميكانيكية اللزجة المرنة للبوليمرات عالية المرونة والأنسجة البيولوجية باستخدام المسافة البادئة للصدمة.مجلة المواد الحيوية.71 ، 388-397 (2018).
Perepelkin NV ، Kovalev AE ، Gorb SN ، Borodich FM تقييم معامل المرونة وعمل الالتصاق للمواد اللينة باستخدام طريقة Borodich-Galanov (BG) الممتدة والمسافة البادئة العميقة.الفراء.ألما ماتر.129 ، 198-213 (2019).
شي ، إكس وآخرون.علم التشكل النانوي والخصائص الميكانيكية للأسطح البوليمرية المحاكية للعدسات اللاصقة سيليكون هيدروجيل.لانجموير 37 ، 13961–13967 (2021).