Faleminderit që vizituat Nature.com.Ju jeni duke përdorur një version të shfletuesit me mbështetje të kufizuar CSS.Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer).Përveç kësaj, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne e shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Shfaq një karusel me tre rrëshqitje njëherësh.Përdorni butonat Previous dhe Next për të lëvizur nëpër tre rrëshqitje në të njëjtën kohë, ose përdorni butonat rrëshqitës në fund për të lëvizur nëpër tre rrëshqitje në të njëjtën kohë.
Me zhvillimin e materialeve të reja ultra të buta për pajisjet mjekësore dhe aplikimet biomjekësore, karakterizimi gjithëpërfshirës i vetive të tyre fizike dhe mekanike është i rëndësishëm dhe sfidues.Një teknikë nanoindallimi me mikroskop të forcës atomike (AFM) u aplikua për të karakterizuar modulin jashtëzakonisht të ulët të sipërfaqes së lenteve të kontaktit të ri lehfilcon A biomimetik silikoni hidrogel të veshur me një shtresë strukturash furçash të degëzuara polimerësh.Kjo metodë lejon përcaktimin e saktë të pikave të kontaktit pa efektet e nxjerrjes viskoze kur afrohen polimerët e degëzuar.Përveç kësaj, bën të mundur përcaktimin e karakteristikave mekanike të elementeve individuale të furçës pa efektin e poroelasticitetit.Kjo arrihet duke zgjedhur një sondë AFM me një dizajn (madhësia e majës, gjeometria dhe shpejtësia e sustave) që është veçanërisht e përshtatshme për matjen e vetive të materialeve të buta dhe mostrave biologjike.Kjo metodë përmirëson ndjeshmërinë dhe saktësinë për matjen e saktë të materialit shumë të butë lehfilcon A, i cili ka një modul elasticiteti jashtëzakonisht të ulët në sipërfaqe (deri në 2 kPa) dhe një elasticitet jashtëzakonisht të lartë në mjedisin ujor të brendshëm (pothuajse 100%). .Rezultatet e studimit sipërfaqësor jo vetëm që zbuluan vetitë e sipërfaqes ultra të butë të thjerrëzave lehfilcon A, por gjithashtu treguan se moduli i furçave të polimerit të degëzuar ishte i krahasueshëm me atë të substratit silikon-hidrogjen.Kjo teknikë e karakterizimit të sipërfaqes mund të aplikohet në materiale të tjera ultra të buta dhe pajisje mjekësore.
Vetitë mekanike të materialeve të dizajnuara për kontakt të drejtpërdrejtë me indet e gjalla shpesh përcaktohen nga mjedisi biologjik.Përputhja e përsosur e këtyre vetive të materialit ndihmon për të arritur karakteristikat e dëshiruara klinike të materialit pa shkaktuar reagime të pafavorshme qelizore1,2,3.Për materialet homogjene me shumicë, karakterizimi i vetive mekanike është relativisht i lehtë për shkak të disponueshmërisë së procedurave standarde dhe metodave të provës (p.sh., mikroindallimi4,5,6).Megjithatë, për materialet ultra të buta si xhel, hidrogel, biopolimerë, qeliza të gjalla, etj., këto metoda testimi në përgjithësi nuk janë të zbatueshme për shkak të kufizimeve të rezolucionit të matjes dhe johomogjenitetit të disa materialeve7.Me kalimin e viteve, metodat tradicionale të dhëmbëzimit janë modifikuar dhe përshtatur për të karakterizuar një gamë të gjerë materialesh të buta, por shumë metoda ende vuajnë nga mangësi serioze që kufizojnë përdorimin e tyre8,9,10,11,12,13.Mungesa e metodave të specializuara të provës që mund të karakterizojnë me saktësi dhe besueshmëri vetitë mekanike të materialeve supersoft dhe shtresave sipërfaqësore kufizon rëndë përdorimin e tyre në aplikime të ndryshme.
Në punën tonë të mëparshme, ne prezantuam lentet e kontaktit lehfilcon A (CL), një material i butë heterogjen me të gjitha vetitë e sipërfaqes ultra të buta që rrjedhin nga dizajne potencialisht biomimetike të frymëzuara nga sipërfaqja e kornesë së syrit.Ky biomaterial u zhvillua duke shartuar një shtresë polimeri të degëzuar dhe të ndërlidhur të poli(2-metakriloiloksietilfosforilkolinës (MPC)) (PMPC) në një hidrogel silikoni (SiHy) 15 i krijuar për pajisje mjekësore të bazuara në.Ky proces shartimi krijon një shtresë në sipërfaqe të përbërë nga një strukturë furçesh polimerike e degëzuar shumë e butë dhe shumë elastike.Puna jonë e mëparshme ka konfirmuar se struktura biomimetike e lehfilcon A CL ofron veti superiore sipërfaqësore të tilla si parandalimi i përmirësuar i lagështimit dhe ndotjes, rritja e lubrifikimit dhe reduktimi i ngjitjes së qelizave dhe baktereve15,16.Përveç kësaj, përdorimi dhe zhvillimi i këtij materiali biomimetik sugjeron gjithashtu zgjerim të mëtejshëm në pajisje të tjera biomjekësore.Prandaj, është thelbësore të karakterizohen vetitë e sipërfaqes së këtij materiali ultra të butë dhe të kuptohet ndërveprimi i tij mekanik me syrin, në mënyrë që të krijohet një bazë njohurish gjithëpërfshirëse për të mbështetur zhvillimet dhe aplikimet e ardhshme.Shumica e lenteve të kontaktit SiHy të disponueshme në treg përbëhen nga një përzierje homogjene polimeresh hidrofile dhe hidrofobike që formojnë një strukturë uniforme të materialit17.Janë kryer disa studime për të hetuar vetitë e tyre mekanike duke përdorur metodat tradicionale të provës së ngjeshjes, tërheqjes dhe mikroindentacionit18,19,20,21.Sidoqoftë, dizajni i ri biomimetik i lehfilcon A CL e bën atë një material unik heterogjen në të cilin vetitë mekanike të strukturave të furçës së degëzuar të polimerit ndryshojnë ndjeshëm nga ato të substratit bazë SiHy.Prandaj, është shumë e vështirë të përcaktohen saktë këto veti duke përdorur metoda konvencionale dhe të dhëmbëzuara.Një metodë premtuese përdor metodën e testimit të nanoindentacionit të zbatuar në mikroskopin e forcës atomike (AFM), një metodë që është përdorur për të përcaktuar vetitë mekanike të materialeve të buta viskoelastike si qelizat dhe indet biologjike, si dhe polimerët e butë22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.Në nanoindentacionin AFM, bazat e testimit të nanoindentacionit kombinohen me përparimet më të fundit në teknologjinë AFM për të siguruar ndjeshmëri më të madhe të matjes dhe testim të një game të gjerë materialesh në thelb super të buta31,32,33,34,35,36.Përveç kësaj, teknologjia ofron avantazhe të tjera të rëndësishme përmes përdorimit të gjeometrive të ndryshme.indenter dhe sonda dhe mundësia e testimit në media të ndryshme të lëngshme.
Nanoindentacioni AFM mund të ndahet me kusht në tre komponentë kryesorë: (1) pajisje (sensorë, detektorë, sonda, etj.);(2) parametrat e matjes (të tilla si forca, zhvendosja, shpejtësia, madhësia e rampës, etj.);(3) Përpunimi i të dhënave (korrigjimi bazë, vlerësimi i pikës së prekjes, përshtatja e të dhënave, modelimi, etj.).Një problem domethënës me këtë metodë është se disa studime në literaturë që përdorin nanoindentacionin AFM raportojnë rezultate sasiore shumë të ndryshme për të njëjtin lloj kampioni/qelizë/material37,38,39,40,41.Për shembull, Lekka et al.U studiua dhe u krahasua ndikimi i gjeometrisë së sondës AFM në modulin e matur të Young-it të mostrave të hidrogelit mekanikisht homogjen dhe qelizave heterogjene.Ata raportojnë se vlerat e modulit varen shumë nga zgjedhja e konsolit dhe forma e majës, me vlerën më të lartë për një sondë në formë piramide dhe vlerën më të ulët prej 42 për një sondë sferike.Në mënyrë të ngjashme, Selhuber-Unkel et al.Është treguar se si shpejtësia e dhëmbëzimit, madhësia e dhëmbëzimit dhe trashësia e mostrave të poliakrilamidit (PAAM) ndikojnë në modulin e Young-it të matur me nanoindentacion ACM43.Një faktor tjetër ndërlikues është mungesa e materialeve standarde të testimit me modul jashtëzakonisht të ulët dhe procedurave falas të testimit.Kjo e bën shumë të vështirë marrjen e rezultateve të sakta me besim.Megjithatë, metoda është shumë e dobishme për matjet relative dhe vlerësimet krahasuese midis llojeve të ngjashme të mostrave, për shembull duke përdorur nanoindentacionin AFM për të dalluar qelizat normale nga qelizat e kancerit 44, 45 .
Gjatë testimit të materialeve të buta me nanoindentacion AFM, një rregull i përgjithshëm është përdorimi i një sondë me një konstante të ulët të sustës (k) që përputhet ngushtë me modulin e kampionit dhe një majë gjysmësferike/rrumbullake në mënyrë që sonda e parë të mos shpojë sipërfaqet e kampionit. kontakti i parë me materiale të buta.Është gjithashtu e rëndësishme që sinjali i devijimit i gjeneruar nga sonda të jetë mjaft i fortë për t'u zbuluar nga sistemi i detektorit lazer24,34,46,47.Në rastin e qelizave, indeve dhe xheleve heterogjene ultra të buta, një sfidë tjetër është tejkalimi i forcës ngjitëse midis sondës dhe sipërfaqes së mostrës për të siguruar matje të riprodhueshme dhe të besueshme48,49,50.Deri kohët e fundit, shumica e punës mbi nanoindentacionin AFM është përqendruar në studimin e sjelljes mekanike të qelizave biologjike, indeve, xhelit, hidrogeleve dhe biomolekulave duke përdorur sonda sferike relativisht të mëdha, zakonisht të referuara si sonda koloidale (CPs)., 47, 51, 52, 53, 54, 55. Këto majë kanë një rreze prej 1 deri në 50 µm dhe zakonisht bëhen nga qelqi borosilikat, polimetil metakrilat (PMMA), polistiren (PS), dioksid silikoni (SiO2) dhe diamant- si karboni (DLC).Megjithëse nanoindentacioni CP-AFM është shpesh zgjedhja e parë për karakterizimin e mostrës së butë, ajo ka problemet dhe kufizimet e veta.Përdorimi i majave sferike të mëdha me madhësi mikron rrit sipërfaqen totale të kontaktit të majës me kampionin dhe rezulton në një humbje të konsiderueshme të rezolucionit hapësinor.Për ekzemplarë të butë, johomogjenë, ku vetitë mekanike të elementeve lokale mund të ndryshojnë ndjeshëm nga mesatarja në një zonë më të gjerë, dhëmbëzimi i CP mund të fshehë çdo johomogjenitet në vetitë në një shkallë lokale52.Sondat koloidale zakonisht bëhen duke bashkangjitur sfera koloidale me madhësi mikron në konsolë pa majë duke përdorur ngjitës epoksi.Vetë procesi i prodhimit është i mbushur me shumë probleme dhe mund të çojë në mospërputhje në procesin e kalibrimit të sondës.Për më tepër, madhësia dhe masa e grimcave koloidale ndikojnë drejtpërdrejt në parametrat kryesorë të kalibrimit të konsolit, si frekuenca rezonante, ngurtësia e sustës dhe ndjeshmëria e devijimit56,57,58.Kështu, metodat e përdorura zakonisht për sondat konvencionale AFM, të tilla si kalibrimi i temperaturës, mund të mos ofrojnë një kalibrim të saktë për CP dhe mund të kërkohen metoda të tjera për të kryer këto korrigjime57, 59, 60, 61. Eksperimentet tipike të dhëmbëzimit të CP përdorin konsol devijime të mëdha për të studioni vetitë e mostrave të buta, gjë që krijon një problem tjetër gjatë kalibrimit të sjelljes jolineare të konsolit në devijime relativisht të mëdha62,63,64.Metodat moderne të futjes së sondës koloidale zakonisht marrin parasysh gjeometrinë e konsolit të përdorur për kalibrimin e sondës, por injorojnë ndikimin e grimcave koloidale, gjë që krijon pasiguri shtesë në saktësinë e metodës38,61.Në mënyrë të ngjashme, modulet elastike të llogaritura nga përshtatja e modelit të kontaktit varen drejtpërdrejt nga gjeometria e sondës së dhëmbëzimit dhe mospërputhja midis karakteristikave të sipërfaqes së majës dhe kampionit mund të çojë në pasaktësi27, 65, 66, 67, 68. Disa punë të fundit nga Spencer et al.Theksohen faktorët që duhet të merren parasysh kur karakterizohen furçat e buta polimer duke përdorur metodën e nanoindentacionit CP-AFM.Ata raportuan se mbajtja e një lëngu viskoz në furçat e polimerit si funksion i shpejtësisë rezulton në një rritje të ngarkesës së kokës dhe si rrjedhim matje të ndryshme të vetive të varura nga shpejtësia30,69,70,71.
Në këtë studim, ne kemi karakterizuar modulin e sipërfaqes së materialit ultra të butë, shumë elastik lehfilcon A CL duke përdorur një metodë të modifikuar të nanoindentacionit AFM.Duke pasur parasysh vetitë dhe strukturën e re të këtij materiali, diapazoni i ndjeshmërisë së metodës tradicionale të dhëmbëzimit është qartësisht i pamjaftueshëm për të karakterizuar modulin e këtij materiali jashtëzakonisht të butë, kështu që është e nevojshme të përdoret një metodë nanoindentacioni AFM me ndjeshmëri më të lartë dhe ndjeshmëri më të ulët.niveli.Pas rishikimit të mangësive dhe problemeve të teknikave ekzistuese të nanoindentacionit të sondave koloidale AFM, ne tregojmë pse zgjodhëm një sondë AFM më të vogël, të dizajnuar me porosi për të eliminuar ndjeshmërinë, zhurmën e sfondit, pikën e kontaktit, matjen e modulit të shpejtësisë së materialeve të buta heterogjene, siç është mbajtja e lëngjeve. varësia.dhe kuantifikimi i saktë.Përveç kësaj, ne ishim në gjendje të matim me saktësi formën dhe dimensionet e majës së dhëmbëzimit, duke na lejuar të përdorim modelin e përshtatjes së kon-sferës për të përcaktuar modulin e elasticitetit pa vlerësuar zonën e kontaktit të majës me materialin.Dy supozimet e nënkuptuara që përcaktohen në sasi në këtë punë janë vetitë plotësisht elastike të materialit dhe moduli i pavarur nga thellësia e dhëmbëzimit.Duke përdorur këtë metodë, ne fillimisht testuam standarde ultra të buta me një modul të njohur për të përcaktuar sasinë e metodës dhe më pas përdorëm këtë metodë për të karakterizuar sipërfaqet e dy materialeve të ndryshme të lenteve të kontaktit.Kjo metodë e karakterizimit të sipërfaqeve me nanoindentacion AFM me ndjeshmëri të shtuar pritet të jetë e zbatueshme për një gamë të gjerë materialesh ultrasoft heterogjene biomimetike me përdorim të mundshëm në pajisjet mjekësore dhe aplikimet biomjekësore.
Lentet e kontaktit Lehfilcon A (Alcon, Fort Worth, Teksas, SHBA) dhe substratet e tyre hidrogel silikoni u zgjodhën për eksperimente me nanoindentacion.Në eksperiment u përdor një montim lentesh i projektuar posaçërisht.Për të instaluar thjerrëzën për testim, ajo u vendos me kujdes në mbajtësen në formë kube, duke u siguruar që të mos hynte flluska ajri brenda dhe më pas u fiksua me skajet.Një vrimë në pajisjen në pjesën e sipërme të mbajtësit të lenteve siguron qasje në qendrën optike të lentës për eksperimente me nanoindentacion ndërsa e mban lëngun në vend.Kjo i mban lentet plotësisht të hidratuara.500 μl tretësirë ​​për paketimin e lenteve të kontaktit u përdorën si tretësirë ​​provë.Për të verifikuar rezultatet sasiore, hidroxhelat e paaktivizuar të poliakrilamidit (PAAM) të disponueshëm në treg u përgatitën nga një përbërje poliakrilamide-ko-metilen-bisakrilamide (100 mm enë Petrisoft Petri, Matrigen, Irvine, CA, USA), një modul i njohur elastik prej 1 kPa.Përdorni 4-5 pika (afërsisht 125 µl) solucion fiziologjik me fosfat (PBS nga Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, SHBA) dhe 1 pikë tretësirë ​​të lenteve të kontaktit Puremoist FREE OPTI (Alcon, Vaud, TX, USA).) në ndërfaqen AFM hidrogel-sondë.
Mostrat e nënshtresave Lehfilcon A CL dhe SiHy u vizualizuan duke përdorur një sistem të mikroskopit elektronik të skanimit të emetimit në terren (FEG SEM) FEI Quanta 250, i pajisur me një detektor të mikroskopit elektronik të transmisionit skanues (STEM).Për të përgatitur mostrat, thjerrëzat fillimisht u lanë me ujë dhe u prenë në pykë në formë byreku.Për të arritur një kontrast diferencial midis përbërësve hidrofilë dhe hidrofobikë të mostrave, u përdor një solucion i stabilizuar 0.10% i RuO4 si ngjyrues, në të cilin mostrat u zhytën për 30 min.Ngjyrosja lehfilcon A CL RuO4 është e rëndësishme jo vetëm për të arritur kontrast të përmirësuar diferencial, por gjithashtu ndihmon në ruajtjen e strukturës së furçave të polimerit të degëzuar në formën e tyre origjinale, të cilat më pas janë të dukshme në imazhet STEM.Më pas ato u lanë dhe u dehidratuan në një sërë përzierjesh etanol/ujë me përqendrim në rritje të etanolit.Mostrat u derdhën më pas me epoksi EMBed 812/Araldite, i cili u tha gjatë natës në 70°C.Blloqet e mostrave të marra nga polimerizimi i rrëshirës u prenë me një ultramikrotom dhe seksionet e hollë që rezultuan u vizualizuan me një detektor STEM në modalitetin e vakumit të ulët me një tension përshpejtues prej 30 kV.I njëjti sistem SEM u përdor për karakterizimin e detajuar të sondës PFQNM-LC-A-CAL AFM (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, SHBA).Imazhet SEM të sondës AFM u morën në një mënyrë tipike vakum të lartë me një tension përshpejtues prej 30 kV.Merrni imazhe në kënde dhe zmadhime të ndryshme për të regjistruar të gjitha detajet e formës dhe madhësisë së majës së sondës AFM.Të gjitha dimensionet e majës me interes në imazhet u matën në mënyrë dixhitale.
Një mikroskop i forcës atomike me Dimension FastScan Bio Icon (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) me modalitetin "PeakForce QNM in Fluid" u përdor për të vizualizuar dhe nanoindentifikuar lehfilcon A CL, substratin SiHy dhe mostrat e hidrogelit PAAm.Për eksperimentet e imazhit, një sondë PEAKFORCE-HIRS-FA (Bruker) me një rreze nominale të majës prej 1 nm u përdor për të kapur imazhe me rezolucion të lartë të kampionit me një shpejtësi skanimi prej 0,50 Hz.Të gjitha imazhet janë marrë në tretësirë ​​ujore.
Eksperimentet e nanoindentacionit AFM u kryen duke përdorur një sondë PFQNM-LC-A-CAL (Bruker).Sonda AFM ka një majë silikoni në një konsol nitridi 345 nm i trashë, 54 µm i gjatë dhe 4,5 µm i gjerë me një frekuencë rezonante prej 45 kHz.Është projektuar posaçërisht për të karakterizuar dhe kryer matje sasiore nanomekanike në mostrat e buta biologjike.Sensorët janë kalibruar në mënyrë individuale në fabrikë me cilësime susta të parakalibruara.Konstantet e sustës së sondave të përdorura në këtë studim ishin në intervalin 0,05-0,1 N/m.Për të përcaktuar me saktësi formën dhe madhësinë e majës, sonda u karakterizua në detaje duke përdorur SEM.Në fig.Figura 1a tregon një mikrografë elektronike skanuese me rezolucion të lartë dhe zmadhim të ulët të sondës PFQNM-LC-A-CAL, duke ofruar një pamje tërësore të dizajnit të sondës.Në fig.1b tregon një pamje të zgjeruar të majës së majës së sondës, duke ofruar informacion rreth formës dhe madhësisë së majës.Në skajin ekstrem, gjilpëra është një hemisferë me diametër rreth 140 nm (Fig. 1c).Nën këtë, maja bie në formë konike, duke arritur një gjatësi të matur prej afërsisht 500 nm.Jashtë rajonit konik, maja është cilindrike dhe përfundon në një gjatësi totale të majës prej 1,18 µm.Kjo është pjesa kryesore funksionale e majës së sondës.Përveç kësaj, një sondë e madhe sferike e polistirenit (PS) (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, SHBA) me një diametër maje prej 45 µm dhe një konstante sustë prej 2 N/m u përdor gjithashtu për testim si një sondë koloidale.me sondë PFQNM-LC-A-CAL 140 nm për krahasim.
Është raportuar se lëngu mund të bllokohet midis sondës AFM dhe strukturës së furçës polimer gjatë nanoindentacionit, e cila do të ushtrojë një forcë lart në sondën AFM përpara se të prekë sipërfaqen69.Ky efekt viskoz i nxjerrjes për shkak të mbajtjes së lëngjeve mund të ndryshojë pikën e dukshme të kontaktit, duke ndikuar kështu në matjet e modulit të sipërfaqes.Për të studiuar efektin e gjeometrisë së sondës dhe shpejtësisë së dhëmbëzimit në mbajtjen e lëngjeve, lakoret e forcës së dhëmbëzimit u hartuan për mostrat lehfilcon A CL duke përdorur një sondë me diametër 140 nm me shpejtësi zhvendosjeje konstante prej 1 µm/s dhe 2 µm/s.diametri i sondës 45 µm, vendosja e forcës fikse 6 nN e arritur në 1 µm/s.Eksperimentet me një sondë 140 nm në diametër u kryen me një shpejtësi të dhëmbëzimit prej 1 µm/s dhe një forcë të caktuar prej 300 pN, e zgjedhur për të krijuar një presion kontakti brenda intervalit fiziologjik (1-8 kPa) të qepallës së sipërme.presioni 72. Mostrat e buta të gatshme të hidrogelit PAA me presion 1 kPa u testuan për një forcë dhëmbëzimi prej 50 pN me shpejtësi 1 μm/s duke përdorur një sondë me diametër 140 nm.
Meqenëse gjatësia e pjesës konike të majës së sondës PFQNM-LC-A-CAL është afërsisht 500 nm, për çdo thellësi të dhëmbëzimit < 500 nm mund të supozohet me siguri se gjeometria e sondës gjatë dhëmbëzimit do të mbetet e vërtetë ndaj saj. formë koni.Përveç kësaj, supozohet se sipërfaqja e materialit në provë do të shfaqë një përgjigje elastike të kthyeshme, e cila do të konfirmohet gjithashtu në seksionet në vijim.Prandaj, në varësi të formës dhe madhësisë së majës, ne zgjodhëm modelin e montimit të sferës konike të zhvilluar nga Briscoe, Sebastian dhe Adams, i cili është i disponueshëm në softuerin e shitësit, për të përpunuar eksperimentet tona të nanoindentacionit AFM (NanoScope).Softueri i analizës së të dhënave të ndarjes, Bruker) 73. Modeli përshkruan marrëdhënien forcë-zhvendosje F(δ) për një kon me një defekt të majës sferike.Në fig.Figura 2 tregon gjeometrinë e kontaktit gjatë bashkëveprimit të një koni të ngurtë me një majë sferike, ku R është rrezja e majës sferike, a është rrezja e kontaktit, b është rrezja e kontaktit në fund të majës sferike, δ është rrezja e majës sferike. rrezja e kontaktit.thellësia e dhëmbëzimit, θ është gjysmëkëndi i konit.Imazhi SEM i kësaj sondë tregon qartë se maja sferike me diametër 140 nm bashkohet në mënyrë tangjenciale në një kon, kështu që këtu b përcaktohet vetëm përmes R, dmth b = R cos θ.Softueri i furnizuar nga shitësi ofron një marrëdhënie kon-sferë për të llogaritur vlerat e modulit (E) të Young nga të dhënat e ndarjes së forcës duke supozuar një > b.Marrëdhënia:
ku F është forca e dhëmbëzimit, E është moduli i Young-it, ν është raporti i Poisson-it.Rrezja e kontaktit a mund të vlerësohet duke përdorur:
Skema e gjeometrisë së kontaktit të një koni të ngurtë me një majë sferike të shtypur në materialin e një lente kontakti Lefilcon me një shtresë sipërfaqësore furçash polimer të degëzuar.
Nëse a ≤ b, relacioni zvogëlohet në ekuacionin për një indentues sferik konvencional;
Ne besojmë se ndërveprimi i sondës hyrëse me strukturën e degëzuar të furçës polimer PMPC do të bëjë që rrezja e kontaktit a të jetë më e madhe se rrezja sferike e kontaktit b.Prandaj, për të gjitha matjet sasiore të modulit elastik të kryera në këtë studim, kemi përdorur varësinë e përftuar për rastin a > b.
Materialet biomimetike ultrasoft të studiuara në këtë studim u imazhuan në mënyrë gjithëpërfshirëse duke përdorur mikroskopin elektronik të transmisionit skanues (STEM) të seksionit kryq të mostrës dhe mikroskopin e forcës atomike (AFM) të sipërfaqes.Ky karakterizim i detajuar i sipërfaqes u krye si një zgjatje e punës sonë të botuar më parë, në të cilën përcaktuam se struktura e furçës polimerike të degëzuar dinamikisht e sipërfaqes lehfilcon A CL të modifikuar me PMPC shfaqi veti mekanike të ngjashme me indin e kornesë vendase 14 .Për këtë arsye, ne i referohemi sipërfaqeve të lenteve të kontaktit si materiale biomimetike14.Në fig.3a,b tregojnë seksione tërthore të strukturave të degëzuara të furçës polimer PMPC në sipërfaqen e një nënshtrese lehfilcon A CL dhe një substrate SiHy të patrajtuar, respektivisht.Sipërfaqet e të dy mostrave u analizuan më tej duke përdorur imazhe AFM me rezolucion të lartë, të cilat konfirmuan më tej rezultatet e analizës STEM (Fig. 3c, d).Të marra së bashku, këto imazhe japin një gjatësi të përafërt të strukturës së furçës polimer të degëzuar PMPC në 300–400 nm, e cila është kritike për interpretimin e matjeve të nanoindentacionit AFM.Një tjetër vëzhgim kyç i nxjerrë nga imazhet është se struktura e përgjithshme e sipërfaqes së materialit biomimetik CL është morfologjikisht e ndryshme nga ajo e materialit të substratit SiHy.Ky ndryshim në morfologjinë e tyre sipërfaqësore mund të bëhet i dukshëm gjatë ndërveprimit të tyre mekanik me sondën AFM të futur dhe më pas në vlerat e modulit të matur.
Imazhet STEM me prerje tërthore të (a) lehfilcon A CL dhe (b) substratit SiHy.Shiriti i shkallës, 500 nm.Imazhet AFM të sipërfaqes së substratit lehfilcon A CL (c) dhe nënshtresës bazë SiHy (d) (3 µm × 3 µm).
Polimerët e frymëzuar nga bio dhe strukturat e furçave të polimerit janë në thelb të buta dhe janë studiuar gjerësisht dhe përdoren në aplikime të ndryshme biomjekësore74,75,76,77.Prandaj, është e rëndësishme të përdoret metoda e nanoindentacionit AFM, e cila mund të matë me saktësi dhe besueshmëri vetitë e tyre mekanike.Por në të njëjtën kohë, vetitë unike të këtyre materialeve ultra të buta, të tilla si moduli jashtëzakonisht i ulët elastik, përmbajtja e lartë e lëngjeve dhe elasticiteti i lartë, shpesh e bëjnë të vështirë zgjedhjen e materialit, formës dhe formës së duhur të sondës së dhëmbëzuar.madhësia.Kjo është e rëndësishme në mënyrë që dhëmbëzimi të mos shpojë sipërfaqen e butë të kampionit, gjë që do të çonte në gabime në përcaktimin e pikës së kontaktit me sipërfaqen dhe zonën e kontaktit.
Për këtë, një kuptim gjithëpërfshirës i morfologjisë së materialeve biomimetike ultra të buta (lehfilcon A CL) është thelbësor.Informacioni rreth madhësisë dhe strukturës së furçave të polimerit të degëzuar të marra duke përdorur metodën e imazhit siguron bazën për karakterizimin mekanik të sipërfaqes duke përdorur teknikat e nanoindentacionit AFM.Në vend të sondave koloidale sferike me madhësi mikron, ne zgjodhëm sondën e nitridit të silikonit PFQNM-LC-A-CAL (Bruker) me një diametër maje prej 140 nm, i projektuar posaçërisht për hartimin sasior të vetive mekanike të mostrave biologjike 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 Arsyeja për përdorimin e sondave relativisht të mprehta në krahasim me sondat konvencionale koloidale mund të shpjegohet nga veçoritë strukturore të materialit.Duke krahasuar madhësinë e majës së sondës (~140 nm) me furçat e polimerit të degëzuar në sipërfaqen e CL lehfilcon A, të paraqitur në Fig. 3a, mund të konkludohet se maja është mjaft e madhe për të ardhur në kontakt të drejtpërdrejtë me këto struktura furçash, të cilat zvogëlon mundësinë e shpimit të majës nëpër to.Për të ilustruar këtë pikë, në Fig. 4 është një imazh STEM i lehfilcon A CL dhe majës së dhëmbëzuar të sondës AFM (e tërhequr në shkallë).
Skematika që tregon imazhin STEM të lehfilcon A CL dhe një sondë të dhëmbëzimit ACM (të vizatuar në shkallë).
Përveç kësaj, madhësia e majës prej 140 nm është mjaft e vogël për të shmangur rrezikun e ndonjë prej efekteve ngjitëse të nxjerrjes të raportuara më parë për furçat polimere të prodhuara me metodën e nanoindentacionit CP-AFM69,71.Supozojmë se për shkak të formës së veçantë kon-sferike dhe madhësisë relativisht të vogël të kësaj maje AFM (Fig. 1), natyra e kurbës së forcës së krijuar nga nanoindentacioni lehfilcon A CL nuk do të varet nga shpejtësia e dhëmbëzimit ose shpejtësia e ngarkimit/shkarkimit .Prandaj, nuk ndikohet nga efektet poroelastike.Për të testuar këtë hipotezë, mostrat e lehfilcon A CL u futën me një forcë maksimale fikse duke përdorur një sondë PFQNM-LC-A-CAL, por me dy shpejtësi të ndryshme, dhe kurbat e forcës tërheqëse dhe tërheqëse që rezultuan u përdorën për të grafikuar forcën (nN) në ndarje (µm) është paraqitur në figurën 5a.Është e qartë se kurbat e forcës gjatë ngarkimit dhe shkarkimit mbivendosen plotësisht, dhe nuk ka asnjë provë të qartë që prerja e forcës në thellësinë zero të dhëmbëzimit rritet me shpejtësinë e dhëmbëzimit në figurë, duke sugjeruar që elementët individualë të furçës janë karakterizuar pa një efekt poroelastik.Në të kundërt, efektet e mbajtjes së lëngjeve (ekstrudimi viskoz dhe efektet e poroelasticitetit) janë të dukshme për sondën AFM me diametër 45 µm me të njëjtën shpejtësi të dhëmbëzimit dhe theksohen nga histereza midis kthesave të shtrirjes dhe tërheqjes, siç tregohet në figurën 5b.Këto rezultate mbështesin hipotezën dhe sugjerojnë se sondat me diametër 140 nm janë një zgjedhje e mirë për karakterizimin e sipërfaqeve të tilla të buta.
lehfilcon Lakorja e forcës së dhëmbëzimit CL duke përdorur ACM;(a) duke përdorur një sondë me diametër 140 nm me dy shpejtësi ngarkimi, duke demonstruar mungesën e një efekti poroelastik gjatë dhëmbëzimit të sipërfaqes;(b) duke përdorur sonda me diametër 45 µm dhe 140 nm.s tregojnë efektet e nxjerrjes viskoze dhe poroelasticitetit për sondat e mëdha në krahasim me sondat më të vogla.
Për të karakterizuar sipërfaqet ultrasoft, metodat e nanoindentacionit AFM duhet të kenë sondën më të mirë për të studiuar vetitë e materialit në studim.Përveç formës dhe madhësisë së majës, ndjeshmëria e sistemit të detektorit AFM, ndjeshmëria ndaj devijimit të majës në mjedisin e provës dhe ngurtësia e konsolit luajnë një rol të rëndësishëm në përcaktimin e saktësisë dhe besueshmërisë së nanoindentacionit.matjet.Për sistemin tonë AFM, kufiri i zbulimit të Detektorit të Ndjeshëm të Pozicionit (PSD) është afërsisht 0,5 mV dhe bazohet në shpejtësinë e sustave të parakalibruar dhe ndjeshmërinë e llogaritur të devijimit të lëngut të sondës PFQNM-LC-A-CAL, e cila korrespondon me ndjeshmëria teorike e ngarkesës.është më pak se 0,1 pN.Prandaj, kjo metodë lejon matjen e një force minimale të dhëmbëzimit ≤ 0,1 pN pa asnjë komponent të zhurmës periferike.Megjithatë, është pothuajse e pamundur që një sistem AFM të reduktojë zhurmën periferike në këtë nivel për shkak të faktorëve të tillë si dridhjet mekanike dhe dinamika e lëngjeve.Këta faktorë kufizojnë ndjeshmërinë e përgjithshme të metodës së nanoindentacionit AFM dhe gjithashtu rezultojnë në një sinjal zhurme në sfond prej afërsisht ≤ 10 pN.Për karakterizimin e sipërfaqes, mostrat e substratit lehfilcon A CL dhe SiHy u futën në kushte plotësisht të hidratuara duke përdorur një sondë 140 nm për karakterizimin e SEM, dhe kthesat e forcës që rezultuan u mbivendosën midis forcës (pN) dhe presionit.Grafiku i ndarjes (µm) është paraqitur në figurën 6a.Krahasuar me nënshtresën bazë SiHy, kurba e forcës lehfilcon A CL tregon qartë një fazë kalimtare që fillon në pikën e kontaktit me furçën e polimerit me pirun dhe përfundon me një ndryshim të mprehtë në kontaktin e shënjimit të pjerrësisë së majës me materialin themelor.Kjo pjesë kalimtare e kurbës së forcës nxjerr në pah sjelljen vërtet elastike të furçës së polimerit të degëzuar në sipërfaqe, siç dëshmohet nga kurba e ngjeshjes që ndjek nga afër kurbën e tensionit dhe kontrasti në vetitë mekanike midis strukturës së furçës dhe materialit të rëndë SiHy.Kur krahasojmë lefilcon.Ndarja e gjatësisë mesatare të një furçe polimeri të degëzuar në imazhin STEM të PCS (Fig. 3a) dhe kurba e saj e forcës përgjatë abshisës në Fig. 3a.6a tregon se metoda është në gjendje të zbulojë majën dhe polimerin e degëzuar që arrin në majë të sipërfaqes.Kontakti midis strukturave të furçave.Përveç kësaj, mbivendosja e ngushtë e kurbave të forcës tregon se nuk ka efekt të mbajtjes së lëngjeve.Në këtë rast, nuk ka absolutisht asnjë ngjitje midis gjilpërës dhe sipërfaqes së mostrës.Seksionet më të sipërme të kurbave të forcës për dy mostrat mbivendosen, duke reflektuar ngjashmërinë e vetive mekanike të materialeve të nënshtresës.
(a) Lakoret e forcës së nanoindentacionit AFM për nënshtresat lehfilcon A CL dhe nënshtresat SiHy, (b) kurbat e forcës që tregojnë vlerësimin e pikës së kontaktit duke përdorur metodën e pragut të zhurmës së sfondit.
Për të studiuar detajet më të imta të kurbës së forcës, kurba e tensionit të kampionit lehfilcon A CL është rigrafuar në Fig. 6b me një forcë maksimale prej 50 pN përgjatë boshtit y.Ky grafik ofron informacion të rëndësishëm në lidhje me zhurmën origjinale të sfondit.Zhurma është në intervalin ±10 pN, e cila përdoret për të përcaktuar me saktësi pikën e kontaktit dhe për të llogaritur thellësinë e dhëmbëzimit.Siç raportohet në literaturë, identifikimi i pikave të kontaktit është kritik për të vlerësuar me saktësi vetitë e materialit si moduli85.Një qasje që përfshin përpunimin automatik të të dhënave të kurbës së forcës ka treguar një përshtatje të përmirësuar midis përshtatjes së të dhënave dhe matjeve sasiore për materialet e buta86.Në këtë punë, zgjedhja jonë e pikave të kontaktit është relativisht e thjeshtë dhe objektive, por ka kufizimet e veta.Qasja jonë konservatore për përcaktimin e pikës së kontaktit mund të rezultojë në vlera paksa të mbivlerësuara të modulit për thellësi më të vogla të dhëmbëzimit (< 100 nm).Përdorimi i zbulimit të pikës së kontaktit të bazuar në algoritëm dhe përpunimi i automatizuar i të dhënave mund të jetë një vazhdim i kësaj pune në të ardhmen për të përmirësuar më tej metodën tonë.Kështu, për zhurmën e brendshme të sfondit të rendit ±10 pN, ne përcaktojmë pikën e kontaktit si pikën e parë të të dhënave në boshtin x në figurën 6b me një vlerë prej ≥10 pN.Më pas, në përputhje me pragun e zhurmës prej 10 pN, një vijë vertikale në nivelin ~0,27 µm shënon pikën e kontaktit me sipërfaqen, pas së cilës kurba e shtrirjes vazhdon derisa nënshtresa të arrijë thellësinë e dhëmbëzimit prej ~270 nm.Është interesante, bazuar në madhësinë e tipareve të furçës së polimerit të degëzuar (300-400 nm) të matura duke përdorur metodën e imazhit, thellësia e dhëmbëzimit të CL lehfilcon Një mostër e vëzhguar duke përdorur metodën e pragut të zhurmës së sfondit është rreth 270 nm, që është shumë afër madhësia e matjes me STEM.Këto rezultate konfirmojnë më tej përputhshmërinë dhe zbatueshmërinë e formës dhe madhësisë së majës së sondës AFM për futjen e kësaj strukture furçesh polimer të degëzuar shumë të butë dhe shumë elastik.Këto të dhëna gjithashtu ofrojnë prova të forta për të mbështetur metodën tonë të përdorimit të zhurmës së sfondit si një prag për përcaktimin e pikave të kontaktit.Kështu, çdo rezultat sasior i marrë nga modelimi matematik dhe përshtatja e kurbës së forcës duhet të jetë relativisht i saktë.
Matjet sasiore me metodat e nanoindentacionit AFM varen plotësisht nga modelet matematikore të përdorura për përzgjedhjen e të dhënave dhe analizën pasuese.Prandaj, është e rëndësishme të merren parasysh të gjithë faktorët që lidhen me zgjedhjen e dhëmbëzimit, vetitë e materialit dhe mekanikën e ndërveprimit të tyre përpara se të zgjidhni një model të veçantë.Në këtë rast, gjeometria e majës u karakterizua me kujdes duke përdorur mikrografë SEM (Fig. 1), dhe bazuar në rezultatet, sonda nanoindentuese AFM me diametër 140 nm me një kon të fortë dhe gjeometrinë e majës sferike është një zgjedhje e mirë për karakterizimin e mostrave lehfilcon A CL79. .Një faktor tjetër i rëndësishëm që duhet vlerësuar me kujdes është elasticiteti i materialit polimer që testohet.Megjithëse të dhënat fillestare të nanoindentacionit (Fig. 5a dhe 6a) përshkruajnë qartë tiparet e mbivendosjes së kurbave të tensionit dhe të ngjeshjes, dmth., rikuperimi i plotë elastik i materialit, është jashtëzakonisht e rëndësishme të konfirmohet natyra e pastër elastike e kontakteve. .Për këtë qëllim, dy dhëmbëzime të njëpasnjëshme u kryen në të njëjtin vend në sipërfaqen e kampionit lehfilcon A CL me një shpejtësi të dhëmbëzimit prej 1 µm/s në kushte hidratimi të plotë.Të dhënat e kurbës së forcës rezultuese janë paraqitur në fig.7 dhe, siç pritej, kthesat e zgjerimit dhe të ngjeshjes së dy printimeve janë pothuajse identike, duke theksuar elasticitetin e lartë të strukturës së furçës së polimerit të degëzuar.
Dy kurba të forcës së dhëmbëzimit në të njëjtin vend në sipërfaqen e lehfilcon A CL tregojnë elasticitetin ideal të sipërfaqes së thjerrëzave.
Bazuar në informacionin e marrë nga imazhet SEM dhe STEM të majës së sondës dhe sipërfaqes lehfilcon A CL, përkatësisht, modeli kon-sferë është një paraqitje e arsyeshme matematikore e ndërveprimit midis majës së sondës AFM dhe materialit të butë polimer që testohet.Për më tepër, për këtë model kon-sfere, supozimet themelore rreth vetive elastike të materialit të shtypur janë të vërteta për këtë material të ri biomimetik dhe përdoren për të përcaktuar sasinë e modulit elastik.
Pas një vlerësimi gjithëpërfshirës të metodës së nanoindentacionit AFM dhe përbërësve të saj, duke përfshirë vetitë e sondës së dhëmbëzimit (formën, madhësinë dhe ngurtësinë e sustave), ndjeshmërinë (zhurmën e sfondit dhe vlerësimin e pikës së kontaktit) dhe modelet e përshtatjes së të dhënave (matjet e modulit sasior), metoda u të përdorura.karakterizojnë mostrat ultra të buta të disponueshme në treg për të verifikuar rezultatet sasiore.Një hidrogel poliakrilamid tregtar (PAAM) me një modul elastik prej 1 kPa u testua në kushte të hidratuara duke përdorur një sondë 140 nm.Detajet e testimit dhe llogaritjeve të modulit janë dhënë në Informacionin Suplementar.Rezultatet treguan se moduli mesatar i matur ishte 0.92 kPa, dhe devijimi %RSD dhe përqindja (%) nga moduli i njohur ishin më pak se 10%.Këto rezultate konfirmojnë saktësinë dhe riprodhueshmërinë e metodës së nanoindentacionit AFM të përdorur në këtë punë për të matur modulët e materialeve ultrasoft.Sipërfaqet e mostrave lehfilcon A CL dhe nënshtresa bazë SiHy u karakterizuan më tej duke përdorur të njëjtën metodë nanoindentacioni AFM për të studiuar modulin e dukshëm të kontaktit të sipërfaqes ultrasoft si funksion i thellësisë së dhëmbëzimit.Lakoret e ndarjes së forcës së dhëmbëzimit u krijuan për tre ekzemplarë të secilit lloj (n = 3; një dhëmbëzim për mostër) me një forcë prej 300 pN, një shpejtësi prej 1 µm/s dhe hidratim të plotë.Kurba e ndarjes së forcës së dhëmbëzimit u përafrua duke përdorur një model kon-sferë.Për të marrë modulin në varësi të thellësisë së dhëmbëzimit, një pjesë e gjerë 40 nm e kurbës së forcës u vendos në çdo rritje prej 20 nm duke filluar nga pika e kontaktit dhe u mat vlerat e modulit në çdo hap të lakores së forcës.Spin Cy et al.Një qasje e ngjashme është përdorur për të karakterizuar gradientin e modulit të furçave polimer polimer (P12MA) duke përdorur nanoindallimin e sondës AFM koloidale dhe ato janë në përputhje me të dhënat duke përdorur modelin e kontaktit Hertz.Kjo qasje ofron një grafik të modulit të kontaktit të dukshëm (kPa) kundrejt thellësisë së dhëmbëzimit (nm), siç tregohet në figurën 8, e cila ilustron modulin e dukshëm të kontaktit/gradientin e thellësisë.Moduli i llogaritur elastik i kampionit CL lehfilcon A është në intervalin 2–3 kPa brenda 100 nm të sipërm të kampionit, përtej të cilit fillon të rritet me thellësi.Nga ana tjetër, gjatë testimit të nënshtresës bazë SiHy pa një film si furçë në sipërfaqe, thellësia maksimale e dhëmbëzimit e arritur me një forcë prej 300 pN është më pak se 50 nm dhe vlera e modulit të marrë nga të dhënat është rreth 400 kPa. , e cila është e krahasueshme me vlerat e modulit të Young për materialet me shumicë.
Moduli i dukshëm i kontaktit (kPa) kundrejt thellësisë së dhëmbëzimit (nm) për nënshtresat lehfilcon A CL dhe SiHy duke përdorur metodën e nanoindentacionit AFM me gjeometrinë e sferës konike për të matur modulin.
Sipërfaqja më e sipërme e strukturës së re të furçës polimer të degëzuar biomimetike shfaq një modul elasticiteti jashtëzakonisht të ulët (2-3 kPa).Kjo do të përputhet me skajin e varur të lirë të furçës së polimerit të pirun siç tregohet në imazhin STEM.Ndërsa ka disa dëshmi të një gradienti të modulit në skajin e jashtëm të CL, substrati kryesor me modul të lartë është më ndikues.Megjithatë, 100 nm e sipërme e sipërfaqes është brenda 20% të gjatësisë totale të furçës së polimerit të degëzuar, kështu që është e arsyeshme të supozohet se vlerat e matura të modulit në këtë diapazon të thellësisë së dhëmbëzimit janë relativisht të sakta dhe jo fort varen nga efekti i objektit të poshtëm.
Për shkak të dizajnit unik biomimetik të lenteve të kontaktit lehfilcon A, të përbëra nga struktura të degëzuara me furçë polimer PMPC të shartuara në sipërfaqen e nënshtresave SiHy, është shumë e vështirë të karakterizohen me besueshmëri vetitë mekanike të strukturave të tyre sipërfaqësore duke përdorur metodat tradicionale të matjes.Këtu ne paraqesim një metodë të avancuar të nanoindentacionit AFM për karakterizimin e saktë të materialeve ultra të buta si lefilcon A me përmbajtje të lartë uji dhe elasticitet jashtëzakonisht të lartë.Kjo metodë bazohet në përdorimin e një sondë AFM, madhësia dhe gjeometria e majës së së cilës janë zgjedhur me kujdes që të përputhen me dimensionet strukturore të veçorive të sipërfaqes ultra të butë që do të shtypen.Ky kombinim i dimensioneve midis sondës dhe strukturës siguron ndjeshmëri të shtuar, duke na lejuar të matim modulin e ulët dhe vetitë e natyrshme elastike të elementeve të furçës së degëzuar të polimerit, pavarësisht nga efektet poroelastike.Rezultatet treguan se furçat unike të polimerit PMPC të degëzuara, karakteristike për sipërfaqen e lenteve, kishin një modul elastik jashtëzakonisht të ulët (deri në 2 kPa) dhe elasticitet shumë të lartë (gati 100%) kur testoheshin në një mjedis ujor.Rezultatet e nanoindentacionit AFM na lejuan gjithashtu të karakterizonim modulin e dukshëm të kontaktit/gradientin e thellësisë (30 kPa/200 nm) të sipërfaqes së lenteve biomimetike.Ky gradient mund të jetë për shkak të ndryshimit të modulit midis furçave të polimerit të degëzuar dhe nënshtresës SiHy, ose strukturës/dendësisë së degëzuar të furçave të polimerit, ose një kombinimi të tyre.Megjithatë, nevojiten studime të mëtejshme të thelluara për të kuptuar plotësisht marrëdhënien midis strukturës dhe vetive, veçanërisht efektin e degëzimit të furçës në vetitë mekanike.Matje të ngjashme mund të ndihmojnë në karakterizimin e vetive mekanike të sipërfaqes së materialeve të tjera ultra të buta dhe pajisjeve mjekësore.
Të dhënat e gjeneruara dhe/ose të analizuara gjatë studimit aktual janë në dispozicion nga autorët përkatës me kërkesë të arsyeshme.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. dhe Haugen, HJ Reaksionet biologjike ndaj vetive fizike dhe kimike të sipërfaqeve të biomaterialeve.Kimike.shoqëria.Ed.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM dhe Liu, X. Përmirësimi i biomaterialeve që rrjedhin nga njeriu për inxhinierinë e indeve.programimit.polimer.shkenca.53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al.Projektimi, zbatimi klinik dhe përgjigja imune e biomaterialeve në mjekësinë rigjeneruese.National Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK dhe Farr GM Një metodë e përmirësuar për përcaktimin e fortësisë dhe modulit elastik duke përdorur eksperimente të dhëmbëzimit me matjet e ngarkesës dhe zhvendosjes.J. Alma Mater.rezervuari i magazinimit.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Origjina historike e testimit të fortësisë së dhëmbëzimit.alma mater.shkenca.teknologjive.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Matjet e fortësisë së dhëmbëzimit në shkallën makro, mikro dhe nano: Një rishikim kritik.fisi.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD dhe Clapperich, SM Gabimet e zbulimit të sipërfaqes çojnë në mbivlerësim të modulit në nanoindentimin e materialeve të buta.J. Mecha.Sjellje.Shkenca Biomjekësore.alma mater.2, 312-317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollahhi MR, Bushroa AR dhe Yahya M.Yu.Vlerësimi i metodës së nanoindentacionit për përcaktimin e karakteristikave mekanike të nanokompoziteve heterogjene duke përdorur metoda eksperimentale dhe llogaritëse.shkenca.Shtëpia 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR dhe Owart, TS Karakterizimi mekanik i xhelit të butë viskoelastik me anë të analizës së elementeve të fundme të anasjellta të inversit dhe optimizimit.J. Mecha.Sjellje.Shkenca Biomjekësore.alma mater.2, 355-363 (2009).
Andrews JW, Bowen J dhe Chaneler D. Optimizimi i përcaktimit të viskoelasticitetit duke përdorur sisteme matëse të pajtueshme.Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. dhe Pellillo, E. Nanoindentation e sipërfaqeve polimerike.J. Fizikë.D. Aplikoni për fizikë.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. dhe Van Vliet KJ Karakterizimi i vetive mekanike viskoelastike të polimereve dhe indeve biologjike shumë elastike duke përdorur dhëmbëzimin e goditjes.Journal of Biomaterials.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Vlerësimi i modulit elastik dhe punës së ngjitjes së materialeve të buta duke përdorur metodën e zgjeruar Borodich-Galanov (BG) dhe dhëmbëzimin e thellë.gëzof.alma mater.129, 198–213 (2019).
Shi, X. et al.Morfologjia e shkallës nano dhe vetitë mekanike të sipërfaqeve polimerike biomimetike të lenteve të kontaktit me hidrogel silikoni.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).