Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, gipakita namon ang site nga wala’y mga istilo ug JavaScript.
Nagpakita sa usa ka carousel sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.Gamita ang Kaniadto ug Sunod nga mga buton sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon, o gamita ang mga buton sa slider sa katapusan aron sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.
Uban sa pag-uswag sa mga bag-ong ultra-humok nga materyales alang sa mga medikal nga aparato ug biomedical nga aplikasyon, ang komprehensibo nga pagkilala sa ilang pisikal ug mekanikal nga mga kabtangan parehas nga hinungdanon ug mahagiton.Usa ka giusab nga atomic force microscopy (AFM) nanoindentation technique ang gigamit aron mailhan ang hilabihan ka ubos nga modulus sa nawong sa bag-ong lehfilcon Usa ka biomimetic silicone hydrogel contact lens nga adunay sapaw sa usa ka layer sa branched polymer brush structures.Gitugotan niini nga pamaagi ang tukma nga pagtino sa mga punto sa pagkontak nga wala’y epekto sa viscous extrusion kung moduol sa mga branched polymers.Dugang pa, kini nagpaposible sa pagtino sa mekanikal nga mga kinaiya sa indibidwal nga mga elemento sa brush nga walay epekto sa poroelasticity.Kini makab-ot pinaagi sa pagpili sa usa ka AFM probe uban sa usa ka disenyo (tip gidak-on, geometry ug spring rate) nga mao ang ilabi na nga angay alang sa pagsukod sa mga kabtangan sa humok nga mga materyales ug biological nga mga sample.Kini nga pamaagi nagpalambo sa pagkasensitibo ug katukma alang sa tukma nga pagsukod sa humok kaayo nga materyal nga lehfilcon A, nga adunay hilabihan ka ubos nga modulus sa elasticity sa ibabaw nga dapit (hangtod sa 2 kPa) ug usa ka hilabihan ka taas nga elasticity sa internal (halos 100%) sa tubig nga palibot .Ang mga resulta sa pagtuon sa ibabaw wala lamang nagpadayag sa mga ultra-humok nga nawong nga mga kabtangan sa lehfilcon A lens, apan nagpakita usab nga ang modulus sa branched polymer brushes ikatandi sa sa silicon-hydrogen substrate.Kini nga teknik sa pag-ila sa nawong mahimong magamit sa uban pang mga ultra-humok nga materyales ug medikal nga aparato.
Ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga materyales nga gidisenyo alang sa direkta nga kontak sa buhi nga tisyu kasagaran gitino sa biological nga palibot.Ang hingpit nga pagpares sa kini nga mga materyal nga kabtangan makatabang sa pagkab-ot sa gitinguha nga klinikal nga mga kinaiya sa materyal nga dili hinungdan sa dili maayo nga mga tubag sa cellular1,2,3.Alang sa kadaghanan nga homogenous nga mga materyales, ang pagkilala sa mekanikal nga mga kabtangan medyo dali tungod sa pagkaanaa sa mga sumbanan nga pamaagi ug mga pamaagi sa pagsulay (pananglitan, microindentation4,5,6).Bisan pa, alang sa mga ultra-humok nga materyales sama sa mga gel, hydrogel, biopolymer, buhi nga mga selula, ug uban pa, kini nga mga pamaagi sa pagsulay kasagaran dili magamit tungod sa mga limitasyon sa resolusyon sa pagsukod ug ang pagkadili managsama sa pipila nga mga materyales7.Sulod sa mga katuigan, ang tradisyonal nga mga pamaagi sa indentasyon giusab ug gipahiangay aron mailhan ang usa ka halapad nga humok nga mga materyales, apan daghang mga pamaagi ang nag-antos gihapon sa grabe nga mga kakulangan nga naglimite sa ilang paggamit8,9,10,11,12,13.Ang kakulang sa mga espesyal nga pamaagi sa pagsulay nga tukma ug kasaligan nga makaila sa mekanikal nga mga kabtangan sa mga supersoft nga materyales ug mga layer sa nawong grabe nga naglimite sa ilang paggamit sa lainlaing mga aplikasyon.
Sa among miaging trabaho, among gipaila ang lehfilcon A (CL) contact lens, usa ka humok nga heterogenous nga materyal nga adunay tanan nga mga ultra-humok nga mga kabtangan sa nawong nga nakuha gikan sa potensyal nga biomimetic nga mga disenyo nga giinspirar sa nawong sa cornea sa mata.Kini nga biomaterial gihimo pinaagi sa pagsumbak sa usa ka branched, cross-linked polymer layer sa poly(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) ngadto sa usa ka silicone hydrogel (SiHy) 15 nga gidisenyo alang sa medikal nga mga himan base sa.Kini nga proseso sa pagsumbak nagmugna og usa ka layer sa ibabaw nga gilangkoban sa usa ka humok kaayo ug kaayo pagkamaunat-unat branched polymeric brush istruktura.Ang among miaging trabaho nagpamatuod nga ang biomimetic nga istruktura sa lehfilcon A CL naghatag og labaw nga mga kabtangan sa nawong sama sa gipaayo nga pag-basa ug paglikay sa fouling, dugang nga lubricity, ug pagkunhod sa cell ug bacterial adhesion15,16.Dugang pa, ang paggamit ug pagpalambo niining biomimetic nga materyal nagsugyot usab og dugang nga pagpalapad sa ubang biomedical nga mga himan.Busa, hinungdanon nga mailhan ang mga kabtangan sa nawong sa kini nga ultra-humok nga materyal ug masabtan ang mekanikal nga interaksyon sa mata aron makahimo usa ka komprehensibo nga base sa kahibalo aron suportahan ang umaabot nga mga kalamboan ug aplikasyon.Kadaghanan sa komersiyal nga magamit nga SiHy contact lens gilangkuban sa usa ka homogenous nga sinagol nga hydrophilic ug hydrophobic polymers nga nagporma og uniporme nga materyal nga istruktura17.Daghang mga pagtuon ang gihimo aron masusi ang ilang mekanikal nga mga kabtangan gamit ang tradisyonal nga compression, tensile ug microindentation nga pamaagi sa pagsulay18,19,20,21.Bisan pa, ang nobela nga biomimetic nga disenyo sa lehfilcon A CL naghimo niini nga usa ka talagsaon nga heterogeneous nga materyal diin ang mekanikal nga mga kabtangan sa branched polymer brush nga mga istruktura lahi kaayo gikan sa base sa substrate sa SiHy.Busa, lisud kaayo ang tukma nga pag-ihap niini nga mga kabtangan gamit ang conventional ug indentation nga mga pamaagi.Ang usa ka promising nga pamaagi naggamit sa nanoindentation testing method nga gipatuman sa atomic force microscopy (AFM), usa ka pamaagi nga gigamit aron mahibal-an ang mekanikal nga mga kabtangan sa humok nga viscoelastic nga mga materyales sama sa biological nga mga selula ug mga tisyu, ingon man ang mga soft polymers22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.Sa AFM nanoindentation, ang mga sukaranan sa nanoindentation testing gihiusa uban sa pinakabag-o nga pag-uswag sa AFM nga teknolohiya aron mahatagan ang dugang nga pagkasensitibo sa pagsukod ug pagsulay sa usa ka halapad nga sakup sa kinaiyanhon nga supersoft nga mga materyales31,32,33,34,35,36.Dugang pa, ang teknolohiya nagtanyag sa ubang importante nga mga bentaha pinaagi sa paggamit sa lain-laing mga geometries.indenter ug probe ug ang posibilidad sa pagsulay sa lainlaing likido nga media.
Ang AFM nanoindentation mahimong kondisyon nga bahinon sa tulo ka nag-unang mga sangkap: (1) kagamitan (sensors, detector, probes, ug uban pa);(2) mga parameter sa pagsukod (sama sa puwersa, pagbakwit, katulin, gidak-on sa rampa, ug uban pa);(3) Pagproseso sa datos (baseline correction, touch point estimation, data fitting, modeling, etc.).Ang usa ka mahinungdanong problema niini nga pamaagi mao nga daghang mga pagtuon sa literatura nga naggamit sa AFM nanoindentation nagtaho nga lahi kaayo nga mga resulta sa quantitative alang sa parehas nga sample / cell / materyal nga tipo37,38,39,40,41.Pananglitan, Lekka et al.Ang impluwensya sa AFM probe geometry sa gisukod nga modulus sa Young sa mga sample sa mekanikal nga homogenous nga hydrogel ug heterogenous nga mga selula gitun-an ug gitandi.Gi-report nila nga ang mga kantidad sa modulus nagsalig kaayo sa pagpili sa cantilever ug porma sa tip, nga adunay labing kataas nga kantidad alang sa usa ka porma nga pyramid nga probe ug labing ubos nga kantidad nga 42 alang sa usa ka spherical probe.Sa susama, Selhuber-Unkel et al.Gipakita kung giunsa ang katulin sa indenter, gidak-on sa indenter ug gibag-on sa mga sample nga polyacrylamide (PAAM) makaapekto sa modulus sa Young nga gisukod sa ACM43 nanoindentation.Ang usa pa nga komplikado nga hinungdan mao ang kakulang sa sukaranan nga labi ka ubos nga modulus nga mga materyales sa pagsulay ug libre nga mga pamaagi sa pagsulay.Kini nakapalisud kaayo sa pagkuha sa tukma nga mga resulta uban ang pagsalig.Bisan pa, ang pamaagi mapuslanon kaayo alang sa mga paryente nga pagsukod ug pagtandi sa pagtandi tali sa parehas nga mga tipo sa sample, pananglitan gamit ang AFM nanoindentation aron mailhan ang normal nga mga selula gikan sa mga selula sa kanser 44, 45.
Kung gisulayan ang humok nga mga materyales nga adunay AFM nanoindentation, usa ka kinatibuk-an nga lagda mao ang paggamit sa usa ka probe nga adunay ubos nga spring constant (k) nga mohaum sa sample modulus ug usa ka hemispherical/round tip aron ang una nga probe dili motusok sa sample surface sa una nga kontak sa humok nga mga materyales.Importante usab nga ang deflection signal nga namugna sa probe igo nga lig-on nga mamatikdan sa laser detector system24,34,46,47.Sa kaso sa mga ultra-humok nga heterogeneous nga mga selula, mga tisyu ug mga gel, ang laing hagit mao ang pagbuntog sa pwersa sa adhesive tali sa probe ug sa sample nga nawong aron maseguro nga mabag-o ug kasaligan ang mga pagsukod48,49,50.Hangtud bag-o lang, kadaghanan sa trabaho sa AFM nanoindentation naka-focus sa pagtuon sa mekanikal nga kinaiya sa biological nga mga selula, tisyu, gels, hydrogels, ug biomolecules gamit ang medyo dako nga spherical probes, nga sagad gitawag nga colloidal probes (CPs)., 47, 51, 52, 53, 54, 55. Kini nga mga tip adunay radius nga 1 ngadto sa 50 µm ug kasagarang ginama gikan sa borosilicate glass, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), silicon dioxide (SiO2) ug diamond- sama sa carbon (DLC).Bisan kung ang CP-AFM nanoindentation kasagaran ang una nga kapilian alang sa humok nga sample characterization, kini adunay kaugalingon nga mga problema ug mga limitasyon.Ang paggamit sa dako, micron-kadako nga spherical nga mga tip nagdugang sa kinatibuk-ang contact area sa tip nga adunay sample ug miresulta sa usa ka mahinungdanon nga pagkawala sa spatial nga resolusyon.Para sa humok, dili managsama nga mga espesimen, diin ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga lokal nga elemento mahimong lahi kaayo gikan sa kasagaran sa usa ka mas lapad nga lugar, ang CP indentation makatago sa bisan unsang inhomogeneity sa mga kabtangan sa lokal nga sukod52.Ang mga colloidal probes kasagarang gihimo pinaagi sa pag-attach sa micron-sized nga colloidal spheres ngadto sa tipless cantilevers gamit ang epoxy adhesives.Ang proseso sa paghimo mismo puno sa daghang mga problema ug mahimong mosangput sa mga pagkasumpaki sa proseso sa pag-calibrate sa probe.Dugang pa, ang gidak-on ug masa sa colloidal nga mga partikulo direktang makaapekto sa mga nag-unang mga parameter sa pagkakalibrate sa cantilever, sama sa resonant frequency, spring stiffness, ug deflection sensitivity56,57,58.Busa, ang kasagarang gigamit nga mga pamaagi alang sa conventional AFM probes, sama sa temperature calibration, mahimong dili makahatag og tukma nga calibration para sa CP, ug ang ubang mga pamaagi mahimong gikinahanglan sa paghimo niini nga mga koreksyon57, 59, 60, 61. Ang kasagarang CP indentation nga mga eksperimento naggamit ug dagkong deviations cantilever sa tun-i ang mga kabtangan sa humok nga mga sample, nga nagmugna og lain nga problema kung ang pag-calibrate sa non-linear nga kinaiya sa cantilever sa medyo dako nga deviations62,63,64.Ang modernong colloidal probe indentation nga mga pamaagi kasagarang gikonsiderar ang geometry sa cantilever nga gigamit sa pag-calibrate sa probe, apan ibaliwala ang impluwensya sa colloidal nga mga partikulo, nga nagmugna og dugang nga walay kasiguroan sa katukma sa pamaagi38,61.Sa susama, ang pagkamaunat-unat nga moduli nga gikalkulo pinaagi sa contact model fitting direkta nga nagsalig sa geometry sa indentation probe, ug ang mismatch tali sa tip ug sample surface nga mga kinaiya mahimong mosangpot sa mga dili tukma27, 65, 66, 67, 68. Pipila ka bag-o nga trabaho ni Spencer et al.Ang mga hinungdan nga kinahanglan nga tagdon kung ang pagkilala sa humok nga polymer brush gamit ang CP-AFM nanoindentation nga pamaagi gipasiugda.Gitaho nila nga ang pagpabilin sa usa ka viscous fluid sa polymer brushes isip usa ka function sa speed moresulta sa pagtaas sa head loading ug busa lain-laing mga pagsukod sa speed dependent properties30,69,70,71.
Sa kini nga pagtuon, among gihulagway ang modulus sa nawong sa ultra-humok kaayo nga pagkamaunat-unat nga materyal nga lehfilcon A CL gamit ang usa ka giusab nga pamaagi sa nanoindentation sa AFM.Tungod sa mga kabtangan ug bag-ong istruktura niini nga materyal, ang sensitivity range sa tradisyonal nga indentation nga pamaagi klaro nga dili igo aron mailhan ang modulus niining hilabihan ka humok nga materyal, mao nga gikinahanglan ang paggamit sa AFM nanoindentation nga pamaagi nga adunay mas taas nga pagkasensitibo ug ubos nga pagkasensitibo.lebel.Human sa pagrepaso sa mga kakulian ug mga problema sa kasamtangan nga colloidal AFM probe nanoindentation techniques, gipakita namo kung nganong gipili namo ang usa ka mas gamay, custom-designed AFM probe aron mawagtang ang pagkasensitibo, kasaba sa background, pinpoint nga punto sa kontak, pagsukod sa velocity modulus sa humok nga heterogeneous nga mga materyales sama sa fluid retention. pagsalig.ug tukma nga quantification.Dugang pa, nakahimo kami sa tukma nga pagsukod sa porma ug mga sukod sa tip sa indentation, nga nagtugot kanamo sa paggamit sa cone-sphere fit nga modelo aron mahibal-an ang modulus sa elasticity nga dili masusi ang contact area sa tip gamit ang materyal.Ang duha ka implicit nga mga pangagpas nga gi-quantified niini nga trabaho mao ang hingpit nga pagkamaunat-unat nga materyal nga mga kabtangan ug ang indentation depth-independent nga modulus.Gigamit kini nga pamaagi, una namong gisulayan ang mga ultra-humok nga mga sumbanan nga adunay nahibal-an nga modulus aron maihap ang pamaagi, ug dayon gigamit kini nga pamaagi aron mailhan ang mga nawong sa duha nga lainlaing mga materyales sa contact lens.Kini nga pamaagi sa pag-ila sa AFM nanoindentation nga mga ibabaw nga adunay dugang nga pagkasensitibo gilauman nga magamit sa usa ka halapad nga biomimetic heterogeneous ultrasoft nga mga materyales nga adunay potensyal nga paggamit sa mga medikal nga aparato ug biomedical nga aplikasyon.
Lehfilcon A contact lens (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) ug ang ilang silicone hydrogel substrates gipili alang sa nanoindentation experiments.Usa ka espesyal nga gidisenyo nga lens mount gigamit sa eksperimento.Aron ma-install ang lente alang sa pagsulay, kini maampingon nga gibutang sa pormag-simboryo nga baroganan, pagsiguro nga wala’y mga bula sa hangin nga nakasulod, ug dayon giayo sa mga sulud.Ang usa ka lungag sa kabit sa ibabaw sa lens holder naghatag og access sa optical center sa lens alang sa nanoindentation nga mga eksperimento samtang naggunit sa likido sa lugar.Kini nagpabilin sa mga lente nga hingpit nga hydrated.Ang 500 μl nga solusyon sa pagputos sa contact lens gigamit isip solusyon sa pagsulay.Aron mapamatud-an ang quantitative nga mga resulta, ang komersyal nga magamit nga non-activated polyacrylamide (PAAM) hydrogels giandam gikan sa usa ka polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide nga komposisyon (100 mm Petrisoft Petri dishes, Matrigen, Irvine, CA, USA), usa ka nailhan nga elastic modulus sa 1 kPa.Gamit ug 4-5 ka tulo (gibana-bana nga 125 µl) sa phosphate buffered saline (PBS gikan sa Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) ug 1 ka tulo sa OPTI-FREE Puremoist contact lens solution (Alcon, Vaud, TX, USA).) sa AFM hydrogel-probe interface.
Ang mga sample sa Lehfilcon A CL ug SiHy substrates gitan-aw gamit ang FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) nga sistema nga adunay gamit nga Scanning Transmission Electron Microscope (STEM) detector.Aron maandam ang mga sampol, ang mga lente gihugasan una sa tubig ug giputol sa porma nga pie nga mga wedge.Aron makab-ot ang kalainan tali sa hydrophilic ug hydrophobic nga mga sangkap sa mga sample, usa ka 0.10% nga stabilized nga solusyon sa RuO4 ang gigamit ingon usa ka tina, diin ang mga sample gipaunlod sa 30 min.Ang lehfilcon A CL RuO4 staining importante dili lamang aron makab-ot ang gipaayo nga kalainan sa kalainan, apan makatabang usab sa pagpreserbar sa istruktura sa mga branched polymer brush sa ilang orihinal nga porma, nga makita dayon sa mga hulagway sa STEM.Dayon sila gihugasan ug gi-dehydrate sa sunod-sunod nga ethanol/water mixtures uban sa nagkataas nga ethanol concentration.Ang mga sample dayon gisalibay gamit ang EMBed 812/Araldite epoxy, nga naayo sa tibuok gabii sa 70°C.Ang mga sample block nga nakuha pinaagi sa resin polymerization giputol sa usa ka ultramicrotome, ug ang resulta nga manipis nga mga seksyon makita sa usa ka STEM detector sa ubos nga vacuum mode sa usa ka pagpadali sa boltahe nga 30 kV.Ang parehas nga sistema sa SEM gigamit alang sa detalyado nga paghulagway sa PFQNM-LC-A-CAL AFM probe (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA).Ang mga imahe sa SEM sa AFM probe nakuha sa usa ka tipikal nga taas nga vacuum mode nga adunay usa ka paspas nga boltahe nga 30 kV.Pagkuha og mga hulagway sa lain-laing anggulo ug pagpadako aron marekord ang tanang detalye sa porma ug gidak-on sa tip sa AFM probe.Ang tanan nga tip nga sukod sa interes sa mga imahe gisukod sa digital.
Usa ka Dimensyon nga FastScan Bio Icon atomic force microscope (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) nga adunay "PeakForce QNM sa Fluid" nga mode gigamit sa paghanduraw ug nanoindentate lehfilcon A CL, SiHy substrate, ug PAAm hydrogel samples.Alang sa mga eksperimento sa imaging, usa ka PEAKFORCE-HIRS-FA probe (Bruker) nga adunay nominal tip radius nga 1 nm gigamit aron makuha ang taas nga resolusyon nga mga imahe sa sample sa usa ka rate sa pag-scan sa 0.50 Hz.Ang tanan nga mga imahe gikuha sa tubig nga solusyon.
Ang mga eksperimento sa nanoindentation sa AFM gihimo gamit ang PFQNM-LC-A-CAL probe (Bruker).Ang AFM probe adunay silicon tip sa nitride cantilever nga 345 nm ang gibag-on, 54 µm ang gitas-on ug 4.5 µm ang gilapdon nga adunay resonant frequency nga 45 kHz.Kini espesipikong gidesinyo sa pag-ila ug paghimo sa quantitative nanomechanical measurements sa soft biological samples.Ang mga sensor tagsa-tagsa nga na-calibrate sa pabrika nga adunay pre-calibrated spring settings.Ang spring constants sa mga probes nga gigamit niini nga pagtuon anaa sa range nga 0.05-0.1 N/m.Aron tukma nga mahibal-an ang porma ug gidak-on sa tumoy, ang probe gihulagway sa detalye gamit ang SEM.Sa fig.Ang Figure 1a nagpakita sa usa ka taas nga resolusyon, ubos nga magnification scanning electron micrograph sa PFQNM-LC-A-CAL probe, nga naghatag og usa ka holistic nga panglantaw sa disenyo sa probe.Sa fig.Gipakita sa 1b ang usa ka gipadak-an nga pagtan-aw sa tumoy sa tip sa probe, naghatag kasayuran bahin sa porma ug gidak-on sa tumoy.Sa tumoy nga tumoy, ang dagom usa ka hemisphere nga mga 140 nm ang diyametro (Fig. 1c).Ubos niini, ang tumoy mitul-id ngadto sa usa ka conical nga porma, nga moabot sa gisukod nga gitas-on nga gibana-bana nga 500 nm.Sa gawas sa tapering nga rehiyon, ang tumoy kay cylindrical ug natapos sa kinatibuk-ang gitas-on sa tip nga 1.18 µm.Kini ang nag-unang bahin sa pag-andar sa tip sa probe.Dugang pa, usa ka dako nga spherical polystyrene (PS) probe (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) nga adunay tip diameter nga 45 µm ug usa ka spring constant nga 2 N/m gigamit usab alang sa pagsulay isip colloidal probe.uban sa PFQNM-LC-A-CAL 140 nm probe alang sa pagtandi.
Gikataho nga ang likido mahimong ma-trap sa taliwala sa AFM probe ug sa polymer brush structure sa panahon sa nanoindentation, nga magpahamtang ug pataas nga puwersa sa AFM probe sa dili pa kini makahikap sa ibabaw69.Kini nga viscous extrusion nga epekto tungod sa fluid retention makapausab sa dayag nga punto sa kontak, sa ingon makaapekto sa surface modulus measurements.Aron matun-an ang epekto sa probe geometry ug indentation speed sa fluid retention, ang indentation force curves giplano alang sa lehfilcon A CL samples gamit ang 140 nm diameter probe sa kanunay nga displacement rates nga 1 µm/s ug 2 µm/s.probe diameter 45 µm, fixed force setting 6 nN nakab-ot sa 1 µm/s.Ang mga eksperimento nga adunay usa ka probe nga 140 nm ang diyametro gihimo sa usa ka tulin nga indentasyon nga 1 µm / s ug usa ka set nga puwersa nga 300 pN, gipili aron makahimo usa ka presyur sa pagkontak sa sulod sa physiological range (1-8 kPa) sa ibabaw nga eyelid.pressure 72. Ang humok nga andam nga mga sample sa PAA hydrogel nga adunay presyur nga 1 kPa gisulayan alang sa indentation force nga 50 pN sa gikusgon nga 1 μm / s gamit ang usa ka probe nga adunay diametro nga 140 nm.
Tungod kay ang gitas-on sa conical nga bahin sa tumoy sa PFQNM-LC-A-CAL probe mao ang gibana-bana nga 500 nm, alang sa bisan unsa nga indentation giladmon <500 nm mahimong luwas nga maghunahuna nga ang geometry sa probe sa panahon sa indentation magpabilin nga tinuod sa iyang porma sa cone.Dugang pa, gituohan nga ang nawong sa materyal nga gipailalom sa pagsulay magpakita sa usa ka mabalik nga pagkamaunat-unat nga tubag, nga mapamatud-an usab sa mosunod nga mga seksyon.Busa, depende sa porma ug gidak-on sa tip, gipili namo ang cone-sphere fitting model nga gihimo ni Briscoe, Sebastian ug Adams, nga anaa sa software sa vendor, aron maproseso ang among AFM nanoindentation experiments (NanoScope).Separation data analysis software, Bruker) 73. Ang modelo naghulagway sa force-displacement relationship F(δ) para sa usa ka cone nga adunay spherical apex defect.Sa fig.Gipakita sa Figure 2 ang contact geometry sa panahon sa interaksyon sa usa ka rigid cone nga adunay usa ka spherical tip, diin ang R mao ang radius sa spherical tip, a mao ang contact radius, b mao ang contact radius sa katapusan sa spherical tip, δ mao ang radius sa kontak.indentation depth, θ mao ang tunga nga anggulo sa kono.Ang SEM image niini nga probe tin-aw nga nagpakita nga ang 140 nm diameter spherical tip merges tangentially ngadto sa usa ka cone, busa dinhi ang b gihubit lamang pinaagi sa R, ie b = R cos θ.Ang software nga gihatag sa vendor naghatag usa ka cone-sphere nga relasyon aron makalkulo ang mga kantidad sa modulus (E) ni Young gikan sa datos sa pagbulag sa puwersa nga nagtuo nga usa ka > b.Relasyon:
diin ang F mao ang indentation force, E mao ang Young's modulus, ν ang Poisson's ratio.Ang contact radius a mahimong mabanabana gamit ang:
Scheme sa contact geometry sa usa ka rigid cone nga adunay spherical tip nga gipilit ngadto sa materyal sa usa ka Lefilcon contact lens nga adunay ibabaw nga layer sa branched polymer brush.
Kung ang a ≤ b, ang relasyon mokunhod ngadto sa equation alang sa usa ka conventional spherical indenter;
Kami nagtuo nga ang interaksyon sa indenting probe sa branched structure sa PMPC polymer brush maoy hinungdan sa contact radius a nga mas dako pa kay sa spherical contact radius b.Busa, alang sa tanang quantitative measurements sa elastic modulus nga gihimo niini nga pagtuon, among gigamit ang pagsalig nga nakuha para sa kaso a > b.
Ang ultrasoft biomimetic nga mga materyales nga gitun-an niini nga pagtuon komprehensibo nga gihulagway gamit ang scanning transmission electron microscopy (STEM) sa sample cross section ug atomic force microscopy (AFM) sa ibabaw.Kining detalyado nga pag-ila sa nawong gihimo isip usa ka extension sa among gipatik nga trabaho kaniadto, diin among gitino nga ang dynamically branched polymeric brush structure sa PMPC-modified lehfilcon A CL surface nagpakita sa susama nga mekanikal nga mga kabtangan sa lumad nga corneal tissue 14.Tungod niini nga hinungdan, among gi-refer ang contact lens surfaces isip biomimetic materials14.Sa fig.Ang 3a,b nagpakita sa mga cross section sa branched PMPC polymer brush structures sa ibabaw sa usa ka lehfilcon A CL substrate ug usa ka wala matambalan nga SiHy substrate, matag usa.Ang mga ibabaw sa duha ka mga sample dugang nga gisusi gamit ang high-resolution nga mga hulagway sa AFM, nga dugang nga nagpamatuod sa mga resulta sa STEM analysis (Fig. 3c, d).Gikuha, kini nga mga hulagway naghatag og gibana-bana nga gitas-on sa PMPC branched polymer brush structure sa 300-400 nm, nga kritikal sa paghubad sa AFM nanoindentation measurements.Ang laing importante nga obserbasyon nga nakuha gikan sa mga hulagway mao nga ang kinatibuk-ang estraktura sa nawong sa CL biomimetic nga materyal kay lahi sa morphologically kay sa SiHy substrate nga materyal.Kini nga kalainan sa ilang ibabaw nga morphology mahimong makita sa panahon sa ilang mekanikal nga interaksyon sa indenting AFM probe ug pagkahuman sa gisukod nga mga kantidad sa modulus.
Cross-sectional STEM nga mga hulagway sa (a) lehfilcon A CL ug (b) SiHy substrate.Scale bar, 500 nm.Ang mga hulagway sa AFM sa nawong sa lehfilcon A CL substrate (c) ug ang base nga SiHy substrate (d) (3 µm × 3 µm).
Ang bioinspired polymers ug polymer brush structures kay humok ug kaylap nga gitun-an ug gigamit sa nagkalain-laing biomedical nga aplikasyon74,75,76,77.Busa, importante nga gamiton ang AFM nanoindentation nga pamaagi, nga tukma ug kasaligan nga pagsukod sa ilang mekanikal nga mga kabtangan.Apan sa samang higayon, ang talagsaon nga mga kabtangan niining mga ultra-humok nga mga materyales, sama sa hilabihan ka ubos nga elastic modulus, taas nga liquid content ug taas nga elasticity, kasagaran nagpalisud sa pagpili sa husto nga materyal, porma ug porma sa indenting probe.gidak-on.Importante kini aron ang indenter dili makalusot sa humok nga nawong sa sample, nga mosangpot sa mga sayup sa pagtino sa punto sa kontak sa nawong ug sa lugar sa kontak.
Alang niini, ang usa ka komprehensibo nga pagsabut sa morpolohiya sa ultra-humok nga biomimetic nga mga materyales (lehfilcon A CL) hinungdanon.Ang kasayuran bahin sa gidak-on ug istruktura sa mga branched polymer brush nga nakuha gamit ang pamaagi sa imaging naghatag sukaranan alang sa mekanikal nga pagkilala sa nawong gamit ang mga teknik sa nanoindentation sa AFM.Imbis nga micron-sized spherical colloidal probes, gipili namo ang PFQNM-LC-A-CAL silicon nitride probe (Bruker) nga adunay tip diameter nga 140 nm, espesyal nga gidisenyo alang sa quantitative mapping sa mekanikal nga mga kabtangan sa biological samples 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 Ang katarungan sa paggamit sa medyo mahait nga mga pagsusi kon itandi sa naandan nga colloidal probes mahimong ipasabut sa mga bahin sa istruktura sa materyal.Ang pagtandi sa gidak-on sa tip sa probe (~ 140 nm) sa mga branched polymer brush sa ibabaw sa CL lehfilcon A, nga gipakita sa Fig. 3a, mahimo nga makahinapos nga ang tumoy igo nga igo aron direktang makontak kini nga mga istruktura sa brush, nga nagpamenos sa kahigayonan sa tumoy sa pagtusok pinaagi kanila.Sa pag-ilustrar niini nga punto, sa Fig. 4 usa ka STEM nga hulagway sa lehfilcon A CL ug ang indenting tip sa AFM probe (gidrowing sa sukdanan).
Schematic nga nagpakita sa STEM nga hulagway sa lehfilcon A CL ug usa ka ACM indentation probe (gidrowing sa sukdanan).
Dugang pa, ang gidak-on sa tip sa 140 nm gamay ra aron malikayan ang peligro sa bisan unsang mga sticky extrusion nga epekto nga gitaho kaniadto alang sa mga polymer brush nga gihimo sa CP-AFM nanoindentation method69,71.Nagtuo kami nga tungod sa espesyal nga cone-spherical nga porma ug medyo gamay nga gidak-on niini nga tip sa AFM (Fig. 1), ang kinaiya sa force curve nga namugna sa lehfilcon A CL nanoindentation dili magdepende sa indentation speed o ang loading / unloading speed. .Busa, kini dili apektado sa poroelastic epekto.Aron sulayan kini nga pangagpas, ang lehfilcon A CL nga mga sample gi-indent sa usa ka fixed maximum force gamit ang PFQNM-LC-A-CAL probe, apan sa duha ka lain-laing mga tulin, ug ang resulta nga tensile ug retract force curves gigamit sa pagplano sa pwersa (nN) sa pagbulag (µm) gipakita sa Figure 5a.Kini mao ang tin-aw nga ang kusog curves sa panahon sa loading ug unloading bug-os nga nagsapaw, ug walay tin-aw nga ebidensya nga ang puwersa shear sa zero indentation giladmon nagdugang uban sa indentation speed sa numero, nga nagsugyot nga ang tagsa-tagsa nga mga elemento sa brush gihulagway nga walay poroelastic nga epekto.Sa kasukwahi, ang fluid retention effects (viscous extrusion ug poroelasticity effects) makita alang sa 45 μm diameter AFM probe sa parehas nga indentation speed ug gipasiugda sa hysteresis tali sa stretch ug retract curves, sama sa gipakita sa Figure 5b.Kini nga mga resulta nagsuporta sa pangagpas ug nagsugyot nga ang 140 nm diameter probes usa ka maayong pagpili alang sa pag-ila sa ingon nga humok nga mga ibabaw.
lehfilcon A CL indentation force curves gamit ang ACM;(a) gamit ang usa ka probe nga adunay diyametro nga 140 nm sa duha ka rate sa pagkarga, nga nagpakita sa pagkawala sa usa ka poroelastic nga epekto sa panahon sa indentation sa ibabaw;(b) gamit ang mga probes nga adunay diyametro nga 45 µm ug 140 nm.s nagpakita sa mga epekto sa viscous extrusion ug poroelasticity alang sa dako nga probes itandi sa gagmay nga mga probes.
Aron mailhan ang mga ultrasoft surface, ang mga pamaagi sa nanoindentation sa AFM kinahanglan adunay labing kaayo nga pagsusi aron matun-an ang mga kabtangan sa materyal nga gitun-an.Dugang pa sa porma ug gidak-on sa tip, ang pagkasensitibo sa sistema sa AFM detector, pagkasensitibo sa pagtipas sa tip sa palibot sa pagsulay, ug ang pagkagahi sa cantilever adunay hinungdanon nga papel sa pagtino sa katukma ug kasaligan sa nanoindentation.pagsukod.Para sa among AFM system, ang Position Sensitive Detector (PSD) nga limitasyon sa detection gibana-bana nga 0.5 mV ug gibase sa pre-calibrated spring rate ug ang kalkulado nga fluid deflection sensitivity sa PFQNM-LC-A-CAL probe, nga katumbas sa teoretikal nga pagkasensitibo sa pagkarga.ubos pa kay sa 0.1 pN.Busa, kini nga pamaagi nagtugot sa pagsukod sa usa ka minimum nga pwersa sa indentation ≤ 0.1 pN nga walay bisan unsang bahin sa kasaba sa peripheral.Bisan pa, hapit imposible alang sa usa ka sistema sa AFM nga makunhuran ang kasaba sa peripheral sa kini nga lebel tungod sa mga hinungdan sama sa mekanikal nga pagkurog ug dinamikong likido.Kini nga mga hinungdan naglimite sa kinatibuk-ang pagkasensitibo sa pamaagi sa nanoindentation sa AFM ug nagresulta usab sa usa ka signal sa kasaba sa background nga gibana-bana nga ≤ 10 pN.Alang sa pag-ila sa nawong, ang lehfilcon A CL ug SiHy substrate nga mga sample gi-indent ubos sa hingpit nga hydrated nga mga kondisyon gamit ang 140 nm probe alang sa SEM characterization, ug ang resulta nga mga kurba sa pwersa gipatong sa taliwala sa pwersa (pN) ug pressure.Ang separation plot (µm) gipakita sa Figure 6a.Kung itandi sa base nga substrate sa SiHy, ang lehfilcon A CL force curve tin-aw nga nagpakita sa usa ka transitional phase nga nagsugod sa punto sa pagkontak sa forked polymer brush ug nagtapos sa usa ka mahait nga pagbag-o sa slope marking contact sa tip sa nagpahiping materyal.Kini nga transisyonal nga bahin sa kurba sa puwersa nagpasiugda sa tinuod nga pagkamaunat-unat nga kinaiya sa branched polymer brush sa ibabaw, ingon nga ebidensya sa compression curve hugot nga nagsunod sa tension curve ug ang kalainan sa mekanikal nga mga kabtangan tali sa brush structure ug bulky SiHy nga materyal.Kung itandi ang lefilcon.Pagbulag sa kasagaran nga gitas-on sa usa ka branched polymer brush sa STEM nga larawan sa PCS (Fig. 3a) ug ang force curve niini ubay sa abscissa sa Fig. 3a.Ang 6a nagpakita nga ang pamaagi makahimo sa pag-ila sa tumoy ug sa branched nga polimer nga nakaabot sa pinakataas nga bahin sa nawong.Pagkontak tali sa mga istruktura sa brush.Dugang pa, ang suod nga pagsapaw sa mga kurba sa puwersa nagpaila nga wala’y epekto sa pagpadayon sa likido.Sa kini nga kaso, wala’y hingpit nga pagdikit tali sa dagom ug sa nawong sa sample.Ang pinakataas nga mga seksyon sa mga kurba sa pwersa alang sa duha ka mga sample nagsapaw, nga nagpakita sa pagkaparehas sa mekanikal nga mga kabtangan sa mga materyal nga substrate.
(a) AFM nanoindentation force curves para sa lehfilcon A CL substrates ug SiHy substrates, (b) force curves nga nagpakita sa contact point estimation gamit ang background noise threshold method.
Aron matun-an ang mas maayo nga mga detalye sa kurba sa puwersa, ang kurba sa tension sa sample sa lehfilcon A CL giplano pag-usab sa Fig. 6b nga adunay pinakataas nga puwersa nga 50 pN sa daplin sa y-axis.Kini nga graph naghatag ug importanteng impormasyon bahin sa orihinal nga kasaba sa background.Ang kasaba anaa sa sakup nga ± 10 pN, nga gigamit aron tukma nga mahibal-an ang punto sa pagkontak ug makalkulo ang giladmon sa indentation.Ingon sa gitaho sa literatura, ang pag-ila sa mga punto sa pagkontak hinungdanon aron tukma nga masusi ang materyal nga mga kabtangan sama sa modulus85.Ang usa ka pamaagi nga naglambigit sa awtomatik nga pagproseso sa datos sa kurba sa puwersa nagpakita ug mas maayo nga pagkahaom tali sa data haom ug quantitative measurements alang sa humok nga mga materyales86.Niini nga buluhaton, ang atong pagpili sa mga punto sa kontak medyo yano ug tumong, apan kini adunay mga limitasyon.Ang among konserbatibo nga pamaagi sa pagtino sa punto sa kontak mahimong moresulta sa gamay nga sobra nga pagtantiya sa mga kantidad sa modulus alang sa mas gagmay nga mga giladmon sa indentation (<100 nm).Ang paggamit sa algorithm-based touchpoint detection ug automated data processing mahimo nga usa ka pagpadayon niini nga trabaho sa umaabot aron sa dugang pagpalambo sa atong pamaagi.Busa, alang sa intrinsic nga kasaba sa background sa han-ay sa ± 10 pN, among gihubit ang contact point isip unang data point sa x-axis sa Figure 6b nga adunay kantidad nga ≥10 pN.Dayon, uyon sa noise threshold sa 10 pN, usa ka bertikal nga linya sa lebel sa ~ 0.27 µm nagtimaan sa punto sa pagkontak sa ibabaw, human niini ang stretching curve nagpadayon hangtud nga ang substrate makatagbo sa indentation nga giladmon sa ~ 270 nm.Makapainteres, base sa gidak-on sa branched polymer brush features (300-400 nm) nga gisukod gamit ang imaging method, ang indentation depth sa CL lehfilcon Usa ka sample nga naobserbahan gamit ang background noise threshold method maoy mga 270 nm, nga duol kaayo sa ang gidak-on sa pagsukod gamit ang STEM.Kini nga mga resulta dugang nga nagpamatuod sa pagkaangay ug paggamit sa porma ug gidak-on sa AFM probe tip alang sa indentation niini nga humok kaayo ug kaayo pagkamaunat-unat branched polymer brush istruktura.Naghatag usab kini nga datos ug lig-on nga ebidensya aron suportahan ang among pamaagi sa paggamit sa kasaba sa background ingon usa ka sukdanan sa pagpunting sa mga punto sa kontak.Busa, ang bisan unsang quantitative nga mga resulta nga makuha gikan sa mathematical modeling ug force curve fitting kinahanglan nga medyo tukma.
Ang quantitative nga mga pagsukod pinaagi sa AFM nanoindentation nga mga pamaagi hingpit nga nagsalig sa mga modelo sa matematika nga gigamit alang sa pagpili sa datos ug sa sunod nga pagtuki.Busa, importante nga tagdon ang tanan nga mga butang nga may kalabutan sa pagpili sa indenter, materyal nga mga kabtangan ug ang mga mekaniko sa ilang interaksyon sa dili pa mopili sa usa ka partikular nga modelo.Sa kini nga kaso, ang tip geometry maampingon nga gihulagway gamit ang SEM micrographs (Fig. 1), ug base sa mga resulta, ang 140 nm diameter AFM nanoindenting probe nga adunay usa ka hard cone ug spherical tip geometry usa ka maayong pagpili alang sa pag-ila sa lehfilcon A CL79 nga mga sample .Ang usa pa ka hinungdanon nga hinungdan nga kinahanglan nga susihon pag-ayo mao ang pagkamaunat sa materyal nga polimer nga gisulayan.Bisan tuod ang inisyal nga data sa nanoindentation (Fig. 5a ug 6a) tin-aw nga naglatid sa mga bahin sa nagsapaw-sapaw sa tension ug compression curves, ie, ang bug-os nga pagkamaunat-unat pagkaayo sa materyal, kini mao ang hilabihan importante sa pagmatuod sa lunsay pagkamaunat-unat nga kinaiya sa mga kontak. .Niini nga katuyoan, duha ka sunud-sunod nga mga indentasyon ang gihimo sa parehas nga lokasyon sa ibabaw sa sample sa lehfilcon A CL sa usa ka rate sa indentation nga 1 µm / s sa ilawom sa tibuuk nga kondisyon sa hydration.Ang resulta nga force curve data gipakita sa fig.7 ug, sama sa gipaabot, ang pagpalapad ug compression curves sa duha ka mga pag-imprinta halos managsama, nga nagpasiugda sa taas nga elasticity sa branched polymer brush structure.
Duha ka indentation force curve sa parehas nga lokasyon sa ibabaw sa lehfilcon A CL nagpakita sa sulundon nga elasticity sa nawong sa lens.
Base sa impormasyon nga nakuha gikan sa SEM ug STEM nga mga hulagway sa probe tip ug lehfilcon A CL surface, matag usa, ang cone-sphere nga modelo usa ka makatarunganon nga representasyon sa matematika sa interaksyon tali sa tip sa AFM probe ug sa soft polymer nga materyal nga gisulayan.Dugang pa, alang niining cone-sphere nga modelo, ang sukaranang mga pangagpas mahitungod sa pagkamaunat-unat nga mga kabtangan sa gipatik nga materyal tinuod alang niining bag-ong biomimetic nga materyal ug gigamit sa pag-ihap sa elastic modulus.
Human sa usa ka komprehensibo nga ebalwasyon sa AFM nanoindentation nga pamaagi ug sa mga sangkap niini, lakip na ang indentation probe properties (porma, gidak-on, ug spring stiffness), sensitivity (background noise ug contact point estimation), ug data fitting models (quantitative modulus measurements), ang pamaagi mao ang gigamit.pag-ila sa komersiyal nga magamit nga mga ultra-humok nga mga sample aron mapamatud-an ang mga resulta sa quantitative.Ang usa ka komersyal nga polyacrylamide (PAAM) hydrogel nga adunay usa ka elastic modulus nga 1 kPa gisulayan ubos sa hydrated nga mga kondisyon gamit ang usa ka 140 nm probe.Ang mga detalye sa pagsulay sa module ug mga kalkulasyon gihatag sa Supplementary Information.Gipakita sa mga resulta nga ang kasagaran nga modulus nga gisukod mao ang 0.92 kPa, ug ang %RSD ug porsyento (%) pagtipas gikan sa nahibal-an nga modulus ubos sa 10%.Kini nga mga resulta nagpamatuod sa katukma ug reproducibility sa AFM nanoindentation nga pamaagi nga gigamit niini nga buhat aron sa pagsukod sa moduli sa ultrasoft nga mga materyales.Ang mga ibabaw sa lehfilcon A CL samples ug ang SiHy base substrate dugang nga gihulagway gamit ang sama nga AFM nanoindentation nga pamaagi aron tun-an ang dayag nga contact modulus sa ultrasoft surface isip usa ka function sa indentation depth.Ang indentation force separation curves gihimo para sa tulo ka specimens sa matag tipo (n = 3; usa ka indentation kada specimen) sa puwersa nga 300 pN, speed nga 1 µm/s, ug full hydration.Ang indentation force sharing curve gibanabana gamit ang cone-sphere model.Aron makuha ang modulus nga nagsalig sa giladmon sa indentation, usa ka 40 nm nga lapad nga bahin sa kurba sa puwersa ang gibutang sa matag pag-uswag sa 20 nm sugod sa punto sa pagkontak, ug gisukod ang mga kantidad sa modulus sa matag lakang sa kurba sa puwersa.Spin Cy et al.Ang usa ka susama nga pamaagi gigamit aron mailhan ang modulus gradient sa poly(lauryl methacrylate) (P12MA) polymer brush gamit ang colloidal AFM probe nanoindentation, ug kini nahiuyon sa datos gamit ang Hertz contact model.Kini nga pamaagi naghatag ug laraw sa dayag nga contact modulus (kPa) kumpara sa indentation depth (nm), sama sa gipakita sa Figure 8, nga naghulagway sa dayag nga contact modulus/depth gradient.Ang kalkulado nga elastic modulus sa CL lehfilcon A nga sample anaa sa han-ay sa 2-3 kPa sulod sa ibabaw nga 100 nm sa sample, sa unahan niini nagsugod sa pagdugang sa giladmon.Sa laing bahin, kung gisulayan ang base nga substrate sa SiHy nga wala’y brush-like film sa ibabaw, ang labing kataas nga giladmon sa indentation nga nakab-ot sa kusog nga 300 pN dili mubu sa 50 nm, ug ang kantidad sa modulus nga nakuha gikan sa datos mga 400 kPa. , nga ikatandi sa mga kantidad sa modulus ni Young alang sa daghang mga materyales.
Dayag nga contact modulus (kPa) kumpara sa indentation depth (nm) alang sa lehfilcon A CL ug SiHy substrates gamit ang AFM nanoindentation method nga adunay cone-sphere geometry aron masukod ang modulus.
Ang pinakataas nga nawong sa nobela nga biomimetic branched polymer brush structure nagpakita sa hilabihan ka ubos nga modulus sa elasticity (2-3 kPa).Kini motakdo sa libre nga nagbitay nga tumoy sa forked polymer brush sama sa gipakita sa STEM image.Samtang adunay pipila ka ebidensya sa usa ka modulus gradient sa gawas nga ngilit sa CL, ang nag-unang taas nga modulus substrate mas maimpluwensyahan.Bisan pa, ang kinatas-an nga 100 nm sa nawong naa sa sulod sa 20% sa kinatibuk-ang gitas-on sa branched polymer brush, mao nga makatarunganon nga hunahunaon nga ang gisukod nga mga kantidad sa modulus sa kini nga sakup sa giladmon sa indentation medyo tukma ug dili kusog. depende sa epekto sa ubos nga butang.
Tungod sa talagsaon nga biomimetic nga disenyo sa lehfilcon A contact lens, nga gilangkuban sa branched PMPC polymer brush structures nga gisumbak ngadto sa ibabaw sa SiHy substrates, lisud kaayo nga masaligan nga mailhan ang mekanikal nga mga kabtangan sa ilang mga istruktura sa ibabaw gamit ang tradisyonal nga mga pamaagi sa pagsukod.Dinhi among gipresentar ang usa ka advanced nga AFM nanoindentation nga pamaagi alang sa tukma nga paghulagway sa mga ultra-humok nga mga materyales sama sa lefilcon A nga adunay taas nga sulod sa tubig ug hilabihan ka taas nga elasticity.Kini nga pamaagi gibase sa paggamit sa usa ka AFM probe kansang tip nga gidak-on ug geometry maampingong gipili aron mohaum sa structural nga mga sukod sa ultra-humok nga mga bahin sa nawong nga i-imprinta.Kini nga kombinasyon sa mga dimensyon tali sa probe ug istruktura naghatag og dugang nga pagkasensitibo, nga nagtugot kanato sa pagsukod sa ubos nga modulus ug kinaiyanhon nga pagkamaunat-unat nga mga kabtangan sa branched polymer brush nga mga elemento, bisan unsa pa ang mga epekto sa poroelastic.Ang mga resulta nagpakita nga ang talagsaon nga branched PMPC polymer brush nga kinaiya sa lens surface adunay hilabihan ka ubos nga elastic modulus (hangtod sa 2 kPa) ug taas kaayo nga elasticity (halos 100%) kung gisulayan sa tubig nga palibot.Ang mga resulta sa AFM nanoindentation nagtugot usab kanamo nga mailhan ang dayag nga contact modulus/depth gradient (30 kPa/200 nm) sa biomimetic lens surface.Kini nga gradient mahimong tungod sa modulus nga kalainan tali sa branched polymer brush ug sa SiHy substrate, o ang branched structure/density sa polymer brush, o kombinasyon niini.Bisan pa, gikinahanglan ang dugang nga lawom nga mga pagtuon aron hingpit nga masabtan ang relasyon tali sa istruktura ug mga kabtangan, labi na ang epekto sa pagsanga sa brush sa mekanikal nga mga kabtangan.Ang susamang mga sukod makatabang sa pag-ila sa mekanikal nga mga kabtangan sa nawong sa ubang mga ultra-humok nga materyales ug medikal nga mga himan.
Ang mga datos nga namugna ug/o gi-analisa sa panahon sa kasamtangan nga pagtuon anaa gikan sa tagsa-tagsa ka mga tagsulat sa makatarunganong hangyo.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. ug Haugen, HJ Biological nga mga reaksyon sa pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa mga nawong sa biomaterial.Kemikal.katilingban.Ed.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM ug Liu, X. Pagpauswag sa mga biomaterial nga nakuha sa tawo alang sa tissue engineering.programming.polimer.ang siyensya.53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al.Disenyo, pagpatuman sa klinikal, ug pagtubag sa immune sa mga biomaterial sa tambal nga regenerative.Pambansang Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK ug Farr GM Usa ka gipaayo nga pamaagi sa pagtino sa katig-a ug pagkamaunat-unat nga modulus gamit ang mga eksperimento sa indentation nga adunay mga pagsukod sa load ug displacement.J. Alma mater.tangke sa pagtipig.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Makasaysayanong sinugdanan sa indentation hardness testing.alma mater.ang siyensya.mga teknolohiya.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Indentation Hardness Measurements sa Macro-, Micro-, ug Nanoscale: Usa ka Kritikal nga Pagrepaso.tribo.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD ug Clapperich, SM Surface detection errors mosangpot sa modulus overestimation sa nanoindentation sa humok nga mga materyales.J. Mecha.Paggawi.Biomedical Science.alma mater.2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR ug Yahya M.Yu.Pag-evaluate sa nanoindentation nga pamaagi alang sa pagtino sa mekanikal nga mga kinaiya sa heterogeneous nanocomposites gamit ang experimental ug computational nga mga pamaagi.ang siyensya.Balay 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, ug Owart, TS Mechanical nga kinaiya sa humok nga viscoelastic gels pinaagi sa indentation ug optimization-based inverse finite element analysis.J. Mecha.Paggawi.Biomedical Science.alma mater.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J ug Chaneler D. Pag-optimize sa determinasyon sa viscoelasticity gamit ang compatible nga mga sistema sa pagsukod.Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. ug Pellillo, E. Nanoindentation sa polymeric ibabaw.J. Pisika.D. Pag-aplay alang sa pisika.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. ug Van Vliet KJ Characterization sa viscoelastic mechanical properties sa highly elastic polymers ug biological tissues gamit ang shock indentation.Journal sa Biomaterials.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Evaluation sa elastic modulus ug adhesion work sa humok nga mga materyales gamit ang extended Borodich-Galanov (BG) nga pamaagi ug lawom nga indentation.balhibo.alma mater.129, 198–213 (2019).
Shi, X. ug uban pa.Nanoscale morphology ug mekanikal nga mga kabtangan sa biomimetic polymeric ibabaw sa silicone hydrogel contact lens.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).