Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Sınırlı CSS desteğine sahip bir tarayıcı sürümü kullanıyorsunuz.En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Ayrıca, sürekli destek sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan gösteriyoruz.
Aynı anda üç slayttan oluşan bir döngü görüntüler.Üç slaytta aynı anda ilerlemek için Önceki ve Sonraki düğmelerini kullanın veya aynı anda üç slaytta ilerlemek için sondaki kaydırma düğmelerini kullanın.
Tıbbi cihazlar ve biyomedikal uygulamalar için yeni ultra yumuşak malzemelerin geliştirilmesiyle, bunların fiziksel ve mekanik özelliklerinin kapsamlı karakterizasyonu hem önemli hem de zordur.Dallanmış polimer fırça yapılarından oluşan bir tabaka ile kaplanmış yeni lehfilcon A biyomimetik silikon hidrojel kontakt lensin son derece düşük yüzey modülünü karakterize etmek için değiştirilmiş bir atomik kuvvet mikroskobu (AFM) nanoindentasyon tekniği uygulandı.Bu yöntem, dallı polimerlere yaklaşırken viskoz ekstrüzyonun etkileri olmadan temas noktalarının kesin olarak belirlenmesine olanak tanır.Ek olarak, poroelastisitenin etkisi olmadan tek tek fırça elemanlarının mekanik özelliklerinin belirlenmesini mümkün kılar.Bu, özellikle yumuşak malzemelerin ve biyolojik numunelerin özelliklerini ölçmek için uygun bir tasarıma (uç boyutu, geometri ve yay hızı) sahip bir AFM probu seçilerek elde edilir.Bu yöntem, yüzey alanında son derece düşük bir esneklik modülüne (2 kPa'ya kadar) ve iç sulu ortamda (neredeyse %100) son derece yüksek bir esnekliğe sahip olan çok yumuşak malzeme lehfilcon A'nın doğru ölçümü için hassasiyeti ve doğruluğu artırır. .Yüzey çalışmasının sonuçları sadece lehfilcon A lensin ultra yumuşak yüzey özelliklerini ortaya çıkarmakla kalmadı, aynı zamanda dallı polimer fırçaların modülünün silikon-hidrojen substratınkiyle karşılaştırılabilir olduğunu da gösterdi.Bu yüzey karakterizasyon tekniği, diğer ultra yumuşak malzemelere ve tıbbi cihazlara uygulanabilir.
Canlı doku ile doğrudan temas için tasarlanan malzemelerin mekanik özellikleri genellikle biyolojik çevre tarafından belirlenir.Bu malzeme özelliklerinin mükemmel eşleşmesi, olumsuz hücresel tepkilere neden olmadan malzemenin istenen klinik özelliklerini elde etmeye yardımcı olur1,2,3.Toplu homojen malzemeler için, standart prosedürlerin ve test yöntemlerinin (örneğin, mikro girinti4,5,6) mevcudiyeti nedeniyle mekanik özelliklerin karakterizasyonu nispeten kolaydır.Ancak jeller, hidrojeller, biyopolimerler, canlı hücreler vb. gibi ultra yumuşak malzemeler için, ölçüm çözünürlüğü sınırlamaları ve bazı malzemelerin homojen olmaması nedeniyle bu test yöntemleri genellikle uygulanamaz7.Yıllar geçtikçe, geleneksel girinti yöntemleri değiştirilmiş ve çok çeşitli yumuşak malzemeleri karakterize edecek şekilde uyarlanmıştır, ancak birçok yöntem hala kullanımlarını sınırlayan ciddi eksikliklerden muzdarip8,9,10,11,12,13.Süper yumuşak malzemelerin ve yüzey katmanlarının mekanik özelliklerini doğru ve güvenilir bir şekilde karakterize edebilen özel test yöntemlerinin olmaması, çeşitli uygulamalarda kullanımlarını ciddi şekilde sınırlandırmaktadır.
Önceki çalışmalarımızda, gözün kornea yüzeyinden ilham alan potansiyel olarak biyomimetik tasarımlardan elde edilen tüm ultra yumuşak yüzey özelliklerine sahip yumuşak heterojen bir malzeme olan lehfilcon A (CL) kontakt lensini tanıtmıştık.Bu biyomateryal, tıbbi cihazlar için tasarlanmış bir silikon hidrojel (SiHy) 15 üzerine dallı, çapraz bağlı bir poli(2-metakriloksietiloksietilfosforilkolin (MPC)) (PMPC) polimer tabakası aşılanarak geliştirilmiştir.Bu aşılama işlemi yüzeyde çok yumuşak ve oldukça elastik dallı polimerik fırça yapısından oluşan bir tabaka oluşturur.Önceki çalışmalarımız, lehfilcon A CL'nin biyomimetik yapısının, gelişmiş ıslanma ve kirlenmeyi önleme, artan kayganlık ve azaltılmış hücre ve bakteri yapışması gibi üstün yüzey özellikleri sağladığını doğrulamıştır15,16.Ek olarak, bu biyomimetik malzemenin kullanımı ve geliştirilmesi, diğer biyomedikal cihazlara da daha fazla genişleme önermektedir.Bu nedenle, gelecekteki gelişmeleri ve uygulamaları desteklemek için kapsamlı bir bilgi tabanı oluşturmak amacıyla bu ultra yumuşak malzemenin yüzey özelliklerini karakterize etmek ve gözle mekanik etkileşimini anlamak çok önemlidir.Piyasada bulunan SiHy kontakt lenslerin çoğu, homojen bir malzeme yapısı oluşturan homojen bir hidrofilik ve hidrofobik polimer karışımından oluşur17.Geleneksel sıkıştırma, çekme ve mikro girinti test yöntemleri18,19,20,21kullanılarak mekanik özelliklerini araştırmak için çeşitli çalışmalar yapılmıştır.Bununla birlikte, lehfilcon A CL'nin yeni biyomimetik tasarımı, onu, dallı polimer fırça yapılarının mekanik özelliklerinin SiHy bazlı substratınkinden önemli ölçüde farklı olduğu benzersiz bir heterojen malzeme haline getirir.Bu nedenle, geleneksel ve girinti yöntemlerini kullanarak bu özellikleri doğru bir şekilde ölçmek çok zordur.Umut verici bir yöntem, biyolojik hücreler ve dokular gibi yumuşak viskoelastik malzemelerin ve yumuşak polimerlerin mekanik özelliklerini belirlemek için kullanılan bir yöntem olan atomik kuvvet mikroskobunda (AFM) uygulanan nanoindentasyon test yöntemini kullanır22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.AFM nanoindentasyonda, nanoindentasyon testinin temelleri AFM teknolojisindeki en son gelişmelerle birleştirilerek artırılmış ölçüm hassasiyeti ve çok çeşitli doğası gereği süper yumuşak malzemelerin test edilmesi31,32,33,34,35,36.Ayrıca teknoloji, farklı geometrilerin kullanılmasıyla başka önemli avantajlar da sunmaktadır.indenter ve prob ve çeşitli sıvı ortamlarda test etme imkanı.
AFM nanoindentasyon koşullu olarak üç ana bileşene ayrılabilir: (1) ekipman (sensörler, dedektörler, problar, vb.);(2) ölçüm parametreleri (kuvvet, yer değiştirme, hız, rampa boyutu vb.);(3) Veri işleme (temel düzeltme, temas noktası tahmini, veri uydurma, modelleme vb.).Bu yöntemle ilgili önemli bir sorun, literatürde AFM nanoindentasyon kullanan birkaç çalışmanın aynı numune/hücre/malzeme türü37,38,39,40,41 için çok farklı nicel sonuçlar bildirmesidir.Örneğin, Lekka ve ark.AFM prob geometrisinin, mekanik olarak homojen hidrojel ve heterojen hücrelerin numunelerinin ölçülen Young modülü üzerindeki etkisi incelendi ve karşılaştırıldı.Modül değerlerinin konsol seçimine ve uç şekline büyük ölçüde bağlı olduğunu, piramit şeklindeki bir prob için en yüksek değere ve küresel bir prob için en düşük 42 değerine sahip olduğunu bildiriyorlar.Benzer şekilde Selhuber-Unkel ve ark.Poliakrilamid (PAAM) numunelerinin çentik hızının, çentik boyutunun ve kalınlığının ACM43 nanoindentasyon ile ölçülen Young modülünü nasıl etkilediği gösterilmiştir.Diğer bir karmaşıklaştırıcı faktör, standart son derece düşük modüllü test malzemelerinin ve ücretsiz test prosedürlerinin olmamasıdır.Bu, güvenle doğru sonuçlar almayı çok zorlaştırır.Bununla birlikte, yöntem, örneğin normal hücreleri kanser hücrelerinden 44, 45 ayırt etmek için AFM nanoindentasyon kullanarak benzer numune türleri arasındaki göreli ölçümler ve karşılaştırmalı değerlendirmeler için çok yararlıdır.
Yumuşak malzemeleri AFM nanoindentasyon ile test ederken, genel bir kural, numune modülüyle yakından eşleşen düşük yay sabitine (k) sahip bir prob ve ilk probun numune yüzeylerini delmemesi için yarım küre/yuvarlak uçlu bir prob kullanmaktır. yumuşak malzemelerle ilk temas.Sonda tarafından üretilen sapma sinyalinin lazer dedektör sistemi24,34,46,47 tarafından algılanacak kadar güçlü olması da önemlidir.Ultra yumuşak heterojen hücreler, dokular ve jeller söz konusu olduğunda, tekrarlanabilir ve güvenilir ölçümler48,49,50 sağlamak için prob ve numune yüzeyi arasındaki yapışma kuvvetinin üstesinden gelmek başka bir zorluktur.Yakın zamana kadar, AFM nanoindentasyon üzerindeki çalışmaların çoğu, genellikle koloidal problar (CP'ler) olarak adlandırılan nispeten büyük küresel problar kullanılarak biyolojik hücrelerin, dokuların, jellerin, hidrojellerin ve biyomoleküllerin mekanik davranışlarının incelenmesine odaklanmıştı., 47, 51, 52, 53, 54, 55. Bu uçların yarıçapı 1 ila 50 µm'dir ve genellikle borosilikat cam, polimetil metakrilat (PMMA), polistiren (PS), silikon dioksit (SiO2) ve elmas- karbon gibi (DLC) .CP-AFM nanoindentasyon genellikle yumuşak numune karakterizasyonu için ilk tercih olsa da, kendi sorunları ve sınırlamaları vardır.Büyük, mikron boyutlu küresel uçların kullanılması, ucun numune ile toplam temas alanını arttırır ve önemli ölçüde uzamsal çözünürlük kaybına neden olur.Yerel elemanların mekanik özelliklerinin daha geniş bir alandaki ortalamadan önemli ölçüde farklı olabileceği yumuşak, homojen olmayan numuneler için, CP girintisi, yerel bir ölçekte özelliklerde herhangi bir homojen olmayanlığı gizleyebilir52.Kolloidal problar tipik olarak mikron boyutlu koloidal kürelerin epoksi yapıştırıcılar kullanılarak uçsuz konsollara bağlanmasıyla yapılır.Üretim sürecinin kendisi birçok problemle doludur ve prob kalibrasyon sürecinde tutarsızlıklara yol açabilir.Ek olarak, koloidal parçacıkların boyutu ve kütlesi, konsolun rezonans frekansı, yay sertliği ve sapma hassasiyeti56,57,58gibi ana kalibrasyon parametrelerini doğrudan etkiler.Bu nedenle, sıcaklık kalibrasyonu gibi geleneksel AFM probları için yaygın olarak kullanılan yöntemler, CP için doğru bir kalibrasyon sağlamayabilir ve bu düzeltmeleri57, 59, 60, 61 gerçekleştirmek için başka yöntemler gerekebilir. konsolun doğrusal olmayan davranışını nispeten büyük sapmalarda62,63,64 kalibre ederken başka bir sorun oluşturan yumuşak numunelerin özelliklerini inceleyin.Modern koloidal prob girinti yöntemleri genellikle probu kalibre etmek için kullanılan konsolun geometrisini hesaba katar, ancak yöntemin doğruluğunda ek belirsizlik yaratan koloidal parçacıkların etkisini göz ardı eder38,61.Benzer şekilde, temas modeli uydurma tarafından hesaplanan elastik modüller doğrudan girinti sondasının geometrisine bağlıdır ve uç ile numune yüzey özellikleri arasındaki uyumsuzluk yanlışlıklara yol açabilir27, 65, 66, 67, 68. Spencer ve ark.CP-AFM nanoindentasyon yöntemini kullanarak yumuşak polimer fırçaları karakterize ederken dikkate alınması gereken faktörler vurgulanmıştır.Hızın bir fonksiyonu olarak polimer fırçalarda viskoz bir sıvının tutulmasının, kafa yükünde bir artışa ve dolayısıyla hıza bağlı özelliklerin farklı ölçümlerine30,69,70,71 yol açtığını bildirdiler.
Bu çalışmada, modifiye edilmiş bir AFM nanoindentasyon yöntemi kullanarak ultra yumuşak yüksek elastik malzeme lehfilcon A CL'nin yüzey modülünü karakterize ettik.Bu malzemenin özellikleri ve yeni yapısı göz önüne alındığında, geleneksel girinti yönteminin hassasiyet aralığı, bu son derece yumuşak malzemenin modülünü karakterize etmek için açıkça yetersizdir, bu nedenle daha yüksek hassasiyete ve daha düşük hassasiyete sahip bir AFM nanoindentasyon yönteminin kullanılması gereklidir.seviye.Mevcut kolloidal AFM probu nanoindentasyon tekniklerinin eksikliklerini ve problemlerini gözden geçirdikten sonra, hassasiyeti, arka plan gürültüsünü, noktasal temas noktasını ortadan kaldırmak, sıvı tutma gibi yumuşak heterojen malzemelerin hız modülünü ölçmek için neden daha küçük, özel olarak tasarlanmış bir AFM probu seçtiğimizi gösteriyoruz. bağımlılık.ve doğru ölçüm.Ek olarak, girinti ucunun şeklini ve boyutlarını doğru bir şekilde ölçebildik, bu da ucun malzeme ile temas alanını değerlendirmeden esneklik modülünü belirlemek için koni-küre fit modelini kullanmamıza izin verdi.Bu çalışmada ölçülen iki örtülü varsayım, tamamen elastik malzeme özellikleri ve girinti derinliğinden bağımsız modüldür.Bu yöntemi kullanarak, önce yöntemi ölçmek için bilinen bir modüle sahip ultra yumuşak standartları test ettik ve ardından bu yöntemi iki farklı kontakt lens malzemesinin yüzeylerini karakterize etmek için kullandık.AFM nanoindentasyon yüzeylerini artan hassasiyetle karakterize etmeye yönelik bu yöntemin, tıbbi cihazlarda ve biyomedikal uygulamalarda kullanım potansiyeli olan çok çeşitli biyomimetik heterojen ultra yumuşak malzemelere uygulanabilir olması beklenmektedir.
Nanoindentasyon deneyleri için Lehfilcon A kontakt lensler (Alcon, Fort Worth, Texas, ABD) ve bunların silikon hidrojel substratları seçildi.Deneyde özel olarak tasarlanmış bir lens yuvası kullanıldı.Merceği test amacıyla takmak için, içine hava kabarcığı girmediğinden emin olarak kubbe şeklindeki sehpanın üzerine dikkatlice yerleştirildi ve ardından kenarlarla sabitlendi.Mercek tutucunun üst kısmındaki fikstürdeki bir delik, sıvıyı yerinde tutarken nanoindentasyon deneyleri için merceğin optik merkezine erişim sağlar.Bu, lenslerin tamamen nemli kalmasını sağlar.Test solüsyonu olarak 500 µl kontakt lens ambalaj solüsyonu kullanıldı.Kantitatif sonuçları doğrulamak için, ticari olarak temin edilebilen aktif olmayan poliakrilamid (PAAM) hidrojelleri, bilinen bir elastik modülü olan bir poliakrilamid-ko-metilen-bisakrilamid bileşiminden (100 mm Petrisoft Petri kapları, Matrigen, Irvine, CA, ABD) hazırlandı. kPa.4-5 damla (yaklaşık 125 µl) fosfat tamponlu salin (PBS, Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, ABD) ve 1 damla OPTI-FREE Puremoist kontakt lens solüsyonu (Alcon, Vaud, TX, ABD) kullanın.) AFM hidrojel probu arayüzünde.
Lehfilcon A CL ve SiHy substratlarının numuneleri, Taramalı Transmisyon Elektron Mikroskobu (STEM) detektörü ile donatılmış bir FEI Quanta 250 Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu (FEG SEM) sistemi kullanılarak görüntülendi.Numuneleri hazırlamak için önce lensler suyla yıkandı ve turta şeklinde dilimler halinde kesildi.Numunelerin hidrofilik ve hidrofobik bileşenleri arasında diferansiyel bir kontrast elde etmek için, numunelerin 30 dakika boyunca daldırıldığı bir boya olarak %0.10 stabilize RuO4 çözeltisi kullanıldı.Lehfilcon A CL RuO4 boyaması, yalnızca gelişmiş diferansiyel kontrast elde etmek için değil, aynı zamanda dallı polimer fırçaların yapısının daha sonra STEM görüntülerinde görülebilen orijinal biçiminde korunmasına da yardımcı olur.Daha sonra, artan etanol konsantrasyonu ile bir dizi etanol/su karışımı içinde yıkanmış ve dehidrate edilmiştir.Numuneler daha sonra gece boyunca 70°C'de sertleşen EMBed 812/Araldite epoksi ile dökülmüştür.Reçine polimerizasyonu ile elde edilen numune blokları bir ultramikrotom ile kesildi ve elde edilen ince kesitler, 30 kV hızlandırıcı bir voltajda düşük vakum modunda bir STEM detektörü ile görselleştirildi.Aynı SEM sistemi, PFQNM-LC-A-CAL AFM sondasının (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, ABD) ayrıntılı karakterizasyonu için kullanıldı.AFM probunun SEM görüntüleri, 30 kV hızlanan voltaj ile tipik bir yüksek vakum modunda elde edildi.AFM prob ucunun şekli ve boyutunun tüm ayrıntılarını kaydetmek için farklı açılarda ve büyütmelerde görüntüler elde edin.Görüntülerdeki tüm uç boyutları dijital olarak ölçüldü.
Lehfilcon A CL, SiHy substrat ve PAAm hidrojel numunelerini görselleştirmek ve nanoindentat etmek için "PeakForce QNM in Fluid" moduna sahip bir Dimension FastScan Bio Icon atomik kuvvet mikroskobu (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, ABD) kullanıldı.Görüntüleme deneyleri için, numunenin 0,50 Hz tarama hızında yüksek çözünürlüklü görüntülerini yakalamak için 1 nm nominal uç yarıçapına sahip bir PEAKFORCE-HIRS-FA probu (Bruker) kullanıldı.Tüm görüntüler sulu çözelti içinde alınmıştır.
AFM nanoindentasyon deneyleri, bir PFQNM-LC-A-CAL probu (Bruker) kullanılarak gerçekleştirildi.AFM probu, 345 nm kalınlığında, 54 µm uzunluğunda ve 4,5 µm genişliğinde, 45 kHz rezonans frekansına sahip bir nitrür konsol üzerinde bir silikon uca sahiptir.Yumuşak biyolojik numuneler üzerinde kantitatif nanomekanik ölçümleri karakterize etmek ve gerçekleştirmek için özel olarak tasarlanmıştır.Sensörler, önceden kalibre edilmiş yay ayarlarıyla fabrikada ayrı ayrı kalibre edilir.Bu çalışmada kullanılan probların yay sabitleri 0,05–0,1 N/m aralığındaydı.Ucun şeklini ve boyutunu doğru bir şekilde belirlemek için prob, SEM kullanılarak ayrıntılı olarak karakterize edildi.Şek.Şekil 1a, PFQNM-LC-A-CAL probunun yüksek çözünürlüklü, düşük büyütmeli taramalı elektron mikrografını gösterir ve prob tasarımının bütünsel bir görünümünü sağlar.Şek.Şekil 1b, ucun şekli ve boyutu hakkında bilgi sağlayan, prob ucunun üst kısmının büyütülmüş bir görünümünü göstermektedir.En uçta, iğne yaklaşık 140 nm çapında bir yarım küredir (Şekil 1c).Bunun altında uç, yaklaşık 500 nm'lik ölçülen bir uzunluğa ulaşarak konik bir şekle doğru incelir.İncelen bölgenin dışında, uç silindiriktir ve toplam uç uzunluğu 1,18 µm ile sonlanır.Bu, prob ucunun ana işlevsel kısmıdır.Ek olarak, kolloidal bir prob olarak test etmek için, uç çapı 45 µm ve yay sabiti 2 N/m olan büyük bir küresel polistiren (PS) probu (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, ABD) de kullanıldı.karşılaştırma için PFQNM-LC-A-CAL 140 nm prob ile.
Nanoindentasyon sırasında sıvının AFM probu ile polimer fırça yapısı arasında sıkışabileceği ve bunun da AFM probu yüzeye fiilen dokunmadan önce yukarı doğru bir kuvvet uygulayacağı bildirilmiştir69.Sıvı tutulmasından kaynaklanan bu viskoz ekstrüzyon etkisi, görünen temas noktasını değiştirebilir ve böylece yüzey modülü ölçümlerini etkileyebilir.Prob geometrisinin ve girinti hızının sıvı tutma üzerindeki etkisini incelemek için, 1 µm/s ve 2 µm/s sabit yer değiştirme hızlarında 140 nm çaplı bir prob kullanılarak lehfilcon A CL numuneleri için girinti kuvveti eğrileri çizilmiştir.prob çapı 45 µm, sabit kuvvet ayarı 6 nN, 1 µm/s'de elde edildi.140 nm çapında bir prob ile yapılan deneyler, üst göz kapağının fizyolojik aralığı (1-8 kPa) içinde bir temas basıncı oluşturmak üzere seçilen 1 µm/s'lik bir girinti hızında ve 300 pN'lik bir ayar kuvvetinde gerçekleştirildi.basınç 72. 1 kPa basınca sahip yumuşak hazır PAA hidrojel numuneleri, 140 nm çapında bir prob kullanılarak 1 μm/s hızında 50 pN'lik bir girinti kuvveti için test edildi.
PFQNM-LC-A-CAL probunun ucunun konik kısmının uzunluğu yaklaşık 500 nm olduğundan, < 500 nm herhangi bir girinti derinliği için, girinti sırasında probun geometrisinin doğru kalacağı güvenle varsayılabilir. koni şekli.Ek olarak, test edilen malzemenin yüzeyinin, aşağıdaki bölümlerde de doğrulanacak olan, geri dönüşümlü bir elastik davranış sergileyeceği varsayılmaktadır.Bu nedenle, ucun şekline ve boyutuna bağlı olarak, AFM nanoindentasyon deneylerimizi (NanoScope) işlemek için satıcının yazılımında bulunan ve Briscoe, Sebastian ve Adams tarafından geliştirilen koni küre uydurma modelini seçtik.Ayırma verileri analiz yazılımı, Bruker) 73. Model, küresel tepe kusurlu bir koni için kuvvet-yer değiştirme ilişkisini F(δ) tanımlar.Şek.Şekil 2, rijit bir koninin küresel bir uçla etkileşimi sırasındaki temas geometrisini göstermektedir; burada R, küresel ucun yarıçapı, a temas yarıçapı, b küresel ucun ucundaki temas yarıçapı, δ temas yarıçapı.girinti derinliği, θ koninin yarım açısıdır.Bu probun SEM görüntüsü, 140 nm çapındaki küresel ucun teğetsel olarak bir koni halinde birleştiğini açıkça göstermektedir, dolayısıyla burada b yalnızca R aracılığıyla tanımlanır, yani b = R cos θ.Satıcı tarafından sağlanan yazılım, a > b varsayılarak kuvvet ayırma verilerinden Young modülü (E) değerlerini hesaplamak için bir koni-küre ilişkisi sağlar.İlişki:
F girinti kuvveti, E Young modülü, ν Poisson oranıdır.Temas yarıçapı a aşağıdakiler kullanılarak tahmin edilebilir:
Dallanmış polimer fırçalardan oluşan bir yüzey tabakasına sahip bir Lefilcon kontakt lens malzemesine preslenmiş küresel uçlu sert bir koninin temas geometrisinin şeması.
a ≤ b ise, ilişki geleneksel bir küresel girinti için denkleme indirgenir;
Girintili probun PMPC polimer fırçasının dallı yapısı ile etkileşiminin temas yarıçapı a'nın küresel temas yarıçapı b'den daha büyük olmasına neden olacağına inanıyoruz.Bu nedenle, bu çalışmada gerçekleştirilen elastik modülün tüm kantitatif ölçümleri için, a > b durumu için elde edilen bağımlılığı kullandık.
Bu çalışmada incelenen ultra yumuşak biyomimetik materyaller, numune kesitinin taramalı transmisyon elektron mikroskobu (STEM) ve yüzeyin atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak kapsamlı bir şekilde görüntülendi.Bu ayrıntılı yüzey karakterizasyonu, PMPC ile modifiye edilmiş lehfilcon A CL yüzeyinin dinamik olarak dallanmış polimerik fırça yapısının doğal kornea dokusuna 14 benzer mekanik özellikler gösterdiğini belirlediğimiz daha önce yayınlanmış çalışmamızın bir uzantısı olarak yapıldı.Bu nedenle kontakt lens yüzeylerine biyomimetik malzemeler14 diyoruz.Şek.Şekil 3a,b, sırasıyla bir lehfilcon A CL substratının ve işlenmemiş bir SiHy substratının yüzeyi üzerindeki dallı PMPC polimer fırça yapılarının enine kesitlerini gösterir.Her iki numunenin yüzeyleri, STEM analizinin sonuçlarını daha da doğrulayan yüksek çözünürlüklü AFM görüntüleri kullanılarak daha fazla analiz edildi (Şekil 3c, d).Birlikte ele alındığında, bu görüntüler, AFM nanoindentasyon ölçümlerini yorumlamak için kritik olan 300-400 nm'de PMPC dallı polimer fırça yapısının yaklaşık uzunluğunu verir.Görüntülerden elde edilen bir başka önemli gözlem, CL biyomimetik malzemesinin genel yüzey yapısının, SiHy substrat malzemesininkinden morfolojik olarak farklı olmasıdır.Yüzey morfolojilerindeki bu fark, girintili AFM probu ile mekanik etkileşimleri sırasında ve ardından ölçülen modül değerlerinde belirgin hale gelebilir.
(A) lehfilcon A CL ve (b) SiHy substratının kesitsel STEM görüntüleri.Ölçek çubuğu, 500 nm.Lehfilcon A CL substratının (c) ve baz SiHy substratının (d) (3 µm x 3 µm) yüzeyinin AFM görüntüleri.
Biyo-ilham alan polimerler ve polimer fırça yapıları doğal olarak yumuşaktır ve çeşitli biyomedikal uygulamalarda geniş çapta araştırılmış ve kullanılmıştır74,75,76,77.Bu nedenle, mekanik özelliklerini doğru ve güvenilir bir şekilde ölçebilen AFM nanoindentasyon yöntemini kullanmak önemlidir.Ancak aynı zamanda, bu ultra yumuşak malzemelerin son derece düşük elastik modül, yüksek sıvı içeriği ve yüksek elastikiyet gibi benzersiz özellikleri, genellikle girintili probun doğru malzemesini, şeklini ve şeklini seçmeyi zorlaştırır.boyut.Bu, girintinin numunenin yumuşak yüzeyini delmemesi için önemlidir, bu da yüzeyle temas noktasının ve temas alanının belirlenmesinde hatalara yol açacaktır.
Bunun için ultra yumuşak biyomimetik malzemelerin (lehfilcon A CL) morfolojisinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması esastır.Görüntüleme yöntemi kullanılarak elde edilen dallı polimer fırçaların boyutu ve yapısı hakkında bilgi, AFM nanoindentasyon teknikleri kullanılarak yüzeyin mekanik karakterizasyonu için temel oluşturur.Mikron boyutlu küresel koloidal problar yerine, biyolojik numunelerin 78, 79, 80 mekanik özelliklerinin kantitatif haritalaması için özel olarak tasarlanmış, uç çapı 140 nm olan PFQNM-LC-A-CAL silikon nitrür probu (Bruker) seçtik. , 81, 82, 83, 84 Geleneksel koloidal problara kıyasla nispeten keskin probların kullanılmasının gerekçesi, malzemenin yapısal özellikleri ile açıklanabilir.Şekil 3a'da gösterilen CL lehfilcon A yüzeyindeki dallı polimer fırçalarla prob ucu boyutunun (~140 nm) karşılaştırılması, ucun bu fırça yapılarıyla doğrudan temas edecek kadar büyük olduğu sonucuna varılabilir. ucun onları delme şansını azaltır.Bu noktayı açıklamak için, Şekil 4'te lehfilcon A CL'nin ve AFM probunun girintili ucunun (ölçeğe göre çizilmiş) bir STEM görüntüsü gösterilmektedir.
Lehfilcon A CL'nin ve bir ACM girinti probunun (ölçeğe göre çizilmiş) STEM görüntüsünü gösteren şematik.
Ek olarak, 140 nm'lik uç boyutu, daha önce CP-AFM nanoindentasyon yöntemi69,71 tarafından üretilen polimer fırçalar için bildirilen yapışkan ekstrüzyon etkilerinin riskini ortadan kaldıracak kadar küçüktür.Bu AFM ucunun özel koni küresel şekli ve nispeten küçük boyutu nedeniyle (Şekil 1), lehfilcon A CL nanoindentasyon tarafından üretilen kuvvet eğrisinin doğasının girinti hızına veya yükleme/boşaltma hızına bağlı olmayacağını varsayıyoruz. .Bu nedenle poroelastik etkilerden etkilenmez.Bu hipotezi test etmek için lehfilcon A CL numuneleri, bir PFQNM-LC-A-CAL probu kullanılarak sabit bir maksimum kuvvette, ancak iki farklı hızda girintilendi ve ortaya çıkan çekme ve geri çekme kuvveti eğrileri kuvveti (nN) çizmek için kullanıldı. ayırmada (µm) Şekil 5a'da gösterilmiştir.Yükleme ve boşaltma sırasındaki kuvvet eğrilerinin tamamen örtüştüğü açıktır ve şekilde sıfır girinti derinliğindeki kuvvet kesme kuvvetinin girinti hızıyla arttığına dair net bir kanıt yoktur, bu da tek tek fırça elemanlarının poroelastik bir etki olmadan karakterize edildiğini düşündürür.Buna karşılık, sıvı tutma etkileri (viskoz ekstrüzyon ve poroelastisite etkileri), aynı girinti hızında 45 µm çaplı AFM probu için belirgindir ve Şekil 5b'de gösterildiği gibi, germe ve geri çekme eğrileri arasındaki histerezis ile vurgulanır.Bu sonuçlar hipotezi desteklemekte ve 140 nm çaplı probların bu tür yumuşak yüzeyleri karakterize etmek için iyi bir seçim olduğunu düşündürmektedir.
ACM kullanılarak lehfilcon A CL girinti kuvveti eğrileri;(a) iki yükleme hızında 140 nm çapında bir prob kullanarak yüzey girintisi sırasında poroelastik etkinin olmadığını gösterir;(b) 45 µm ve 140 nm çapında problar kullanarak.s, daha küçük problara kıyasla büyük problar için viskoz ekstrüzyon ve poroelastisitenin etkilerini gösterir.
Ultra yumuşak yüzeyleri karakterize etmek için, AFM nanoindentasyon yöntemleri, incelenen malzemenin özelliklerini incelemek için en iyi proba sahip olmalıdır.Ucun şekline ve boyutuna ek olarak, AFM detektör sisteminin hassasiyeti, test ortamında uç sapmasına karşı hassasiyeti ve konsolun sertliği, nanoindentasyonun doğruluğunu ve güvenilirliğini belirlemede önemli bir rol oynar.ölçümler.AFM sistemimiz için, Pozisyona Duyarlı Dedektör (PSD) algılama limiti yaklaşık 0,5 mV'dir ve önceden kalibre edilmiş yay hızına ve PFQNM-LC-A-CAL probunun hesaplanan sıvı saptırma hassasiyetine bağlıdır. teorik yük hassasiyeti.0,1 pN'den küçüktür.Bu nedenle, bu yöntem, herhangi bir çevresel gürültü bileşeni olmadan ≤ 0,1 pN minimum girinti kuvvetinin ölçülmesine izin verir.Ancak mekanik titreşim ve akışkan dinamiği gibi faktörler nedeniyle bir AFM sisteminin çevresel gürültüyü bu düzeye indirmesi neredeyse imkansızdır.Bu faktörler, AFM nanoindentasyon yönteminin genel hassasiyetini sınırlar ve ayrıca yaklaşık ≤ 10 pN'lik bir arka plan gürültü sinyaliyle sonuçlanır.Yüzey karakterizasyonu için lehfilcon A CL ve SiHy substrat örnekleri, SEM karakterizasyonu için 140 nm'lik bir prob kullanılarak tamamen hidratlı koşullar altında girintilendi ve ortaya çıkan kuvvet eğrileri, kuvvet (pN) ve basınç arasında üst üste bindirildi.Ayırma grafiği (µm) Şekil 6a'da gösterilmektedir.SiHy baz alt tabaka ile karşılaştırıldığında, lehfilcon A CL kuvvet eğrisi, çatallı polimer fırçayla temas noktasında başlayan ve ucun alttaki malzeme ile temasını işaretleyen eğimde keskin bir değişiklikle biten bir geçiş aşamasını açıkça gösterir.Kuvvet eğrisinin bu geçiş kısmı, gerilim eğrisini yakından takip eden sıkıştırma eğrisi ve fırça yapısı ile hacimli SiHy malzemesi arasındaki mekanik özelliklerdeki kontrast ile kanıtlandığı gibi, dallı polimer fırçanın yüzeydeki gerçekten elastik davranışını vurgular.Lefilcon'u karşılaştırırken.PCS'nin STEM görüntüsündeki (Şekil 3a) dallı bir polimer fırçanın ortalama uzunluğunun ve Şekil 3a'daki apsis boyunca kuvvet eğrisinin ayrılması.Şekil 6a, yöntemin ucu ve yüzeyin en tepesine ulaşan dallı polimeri tespit edebildiğini göstermektedir.Fırça yapıları arasındaki temas.Ek olarak, kuvvet eğrilerinin yakın örtüşmesi, sıvı tutma etkisinin olmadığını gösterir.Bu durumda iğne ile numune yüzeyi arasında kesinlikle bir yapışma olmaz.İki numune için kuvvet eğrilerinin en üstteki bölümleri, alt tabaka malzemelerinin mekanik özelliklerinin benzerliğini yansıtacak şekilde üst üste gelir.
(a) lehfilcon A CL substratları ve SiHy substratları için AFM nanoindentasyon kuvvet eğrileri, (b) arka plan gürültü eşiği yöntemini kullanarak temas noktası tahminini gösteren kuvvet eğrileri.
Kuvvet eğrisinin daha ince ayrıntılarını incelemek için, lehfilcon A CL örneğinin gerilim eğrisi, y ekseni boyunca maksimum 50 pN kuvvetle Şekil 6b'de yeniden çizilmiştir.Bu grafik, orijinal arka plan gürültüsü hakkında önemli bilgiler sağlar.Gürültü, temas noktasını doğru bir şekilde belirlemek ve girinti derinliğini hesaplamak için kullanılan ±10 pN aralığındadır.Literatürde bildirildiği gibi, temas noktalarının tanımlanması, modül85 gibi malzeme özelliklerini doğru bir şekilde değerlendirmek için kritik öneme sahiptir.Kuvvet eğrisi verilerinin otomatik olarak işlenmesini içeren bir yaklaşım, yumuşak malzemeler86 için veri uydurma ve nicel ölçümler arasında gelişmiş bir uyum göstermiştir.Bu çalışmada, temas noktası seçimimiz nispeten basit ve nesnel, ancak sınırlamaları var.Temas noktasını belirlemeye yönelik muhafazakar yaklaşımımız, daha küçük girinti derinlikleri (< 100 nm) için biraz fazla tahmin edilen modül değerlerine neden olabilir.Algoritma tabanlı temas noktası tespiti ve otomatik veri işlemenin kullanımı, yöntemimizi daha da geliştirmek için gelecekte bu çalışmanın bir devamı olabilir.Bu nedenle, ±10 pN mertebesindeki gerçek arka plan gürültüsü için, temas noktasını Şekil 6b'de ≥10 pN değerinde x ekseni üzerindeki ilk veri noktası olarak tanımlarız.Daha sonra, 10 pN'lik gürültü eşiğine uygun olarak, ~0,27 µm seviyesindeki dikey bir çizgi, yüzeyle temas noktasını işaretler ve ardından gerilme eğrisi, substrat ~270 nm'lik girinti derinliğini karşılayana kadar devam eder.İlginç bir şekilde, görüntüleme yöntemi kullanılarak ölçülen dallı polimer fırça özelliklerinin (300-400 nm) boyutuna bağlı olarak, CL lehfilcon A örneğinin girinti derinliği, arka plan gürültü eşiği yöntemi kullanılarak gözlemlenen yaklaşık 270 nm'dir ve bu, şuna çok yakındır: STEM ile ölçüm boyutu.Bu sonuçlar, AFM prob ucunun şeklinin ve boyutunun bu çok yumuşak ve oldukça elastik dallı polimer fırça yapısının girintisi için uyumluluğunu ve uygulanabilirliğini daha da doğrulamaktadır.Bu veriler ayrıca temas noktalarını belirlemek için arka plan gürültüsünü bir eşik olarak kullanma yöntemimizi destekleyen güçlü kanıtlar sağlar.Bu nedenle, matematiksel modelleme ve kuvvet eğrisi uyumundan elde edilen herhangi bir nicel sonuç nispeten doğru olmalıdır.
AFM nanoindentasyon yöntemleriyle yapılan kantitatif ölçümler, tamamen veri seçimi ve müteakip analiz için kullanılan matematiksel modellere bağlıdır.Bu nedenle, belirli bir model seçmeden önce girinti seçimi, malzeme özellikleri ve etkileşimlerinin mekaniği ile ilgili tüm faktörleri dikkate almak önemlidir.Bu durumda uç geometrisi, SEM mikrografları (Şekil 1) kullanılarak dikkatli bir şekilde karakterize edildi ve sonuçlara göre, sert koni ve küresel uç geometrisine sahip 140 nm çaplı AFM nano girintili prob, lehfilcon A CL79 numunelerini karakterize etmek için iyi bir seçimdir. .Dikkatlice değerlendirilmesi gereken bir diğer önemli faktör, test edilen polimer malzemenin esnekliğidir.Nanoindentasyonun ilk verileri (Şekil 5a ve 6a), gerilme ve sıkıştırma eğrilerinin üst üste binmesinin özelliklerini, yani malzemenin tam elastik geri kazanımını açıkça özetlemesine rağmen, temas noktalarının tamamen elastik doğasını doğrulamak son derece önemlidir. .Bu amaçla, tam hidrasyon koşulları altında 1 um/s'lik bir girinti hızında lehfilkon ACL numunesinin yüzeyinde aynı yerde iki ardışık girinti gerçekleştirildi.Ortaya çıkan kuvvet eğrisi verileri, şekil 2'de gösterilmiştir.7 ve beklendiği gibi, iki baskının genişleme ve sıkıştırma eğrileri, dallı polimer fırça yapısının yüksek elastikiyetini vurgulayarak hemen hemen aynıdır.
Lehfilcon A CL yüzeyinde aynı konumdaki iki girinti kuvveti eğrisi, lens yüzeyinin ideal esnekliğini gösterir.
Sırasıyla prob ucunun ve lehfilcon A CL yüzeyinin SEM ve STEM görüntülerinden elde edilen bilgilere dayanarak, koni-küre modeli, AFM prob ucu ile test edilen yumuşak polimer malzeme arasındaki etkileşimin makul bir matematiksel temsilidir.Ek olarak, bu koni-küre modeli için, baskılı malzemenin elastik özellikleri hakkındaki temel varsayımlar bu yeni biyomimetik malzeme için geçerlidir ve elastik modülü ölçmek için kullanılır.
Girinti probu özellikleri (şekil, boyut ve yay sertliği), hassasiyet (arka plan gürültüsü ve temas noktası tahmini) ve veri uydurma modelleri (niceliksel modül ölçümleri) dahil olmak üzere AFM nanoindentasyon yöntemi ve bileşenlerinin kapsamlı bir değerlendirmesinden sonra, yöntem kullanılmış.Kantitatif sonuçları doğrulamak için piyasada bulunan ultra yumuşak numuneleri karakterize edin.1 kPa'lık bir elastik modüle sahip ticari bir poliakrilamid (PAAM) hidrojel, 140 nm'lik bir prob kullanılarak sulu koşullar altında test edildi.Modül testi ve hesaplamalarının detayları Ek Bilgilerde verilmiştir.Sonuçlar, ölçülen ortalama modülün 0,92 kPa olduğunu ve bilinen modülden %RSD ve yüzde (%) sapmanın %10'dan az olduğunu gösterdi.Bu sonuçlar, ultra yumuşak malzemelerin modüllerini ölçmek için bu çalışmada kullanılan AFM nanoindentasyon yönteminin doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini doğrulamaktadır.Lehfilcon A CL numunelerinin ve SiHy baz substratının yüzeyleri, ultra yumuşak yüzeyin görünür temas modülünü girinti derinliğinin bir fonksiyonu olarak incelemek için aynı AFM nanoindentasyon yöntemi kullanılarak ayrıca karakterize edildi.300 pN'lik bir kuvvette, 1 µm/s'lik bir hızda ve tam hidrasyonda her tipten üç numune için (n = 3; numune başına bir girinti) çentik kuvveti ayırma eğrileri oluşturulmuştur.Girinti kuvveti paylaşım eğrisi, bir koni-küre modeli kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanmıştır.Girinti derinliğine bağlı modül elde etmek için, temas noktasından başlayarak her 20 nm'lik artışta kuvvet eğrisinin 40 nm genişliğinde bir kısmı ayarlandı ve kuvvet eğrisinin her adımında modülün değerleri ölçüldü.Spin Cy ve ark.Koloidal AFM prob nanoindentasyonu kullanılarak poli(lauril metakrilat) (P12MA) polimer fırçaların modül gradyanını karakterize etmek için benzer bir yaklaşım kullanılmıştır ve bunlar Hertz temas modelini kullanan verilerle tutarlıdır.Bu yaklaşım, görünür temas modülü/derinlik gradyanını gösteren Şekil 8'de gösterildiği gibi, görünür temas modülüne (kPa) karşı girinti derinliğine (nm) ilişkin bir çizim sağlar.CL lehfilcon A numunesinin hesaplanan elastik modülü, numunenin üst 100 nm'si içinde 2–3 kPa aralığındadır ve bunun ötesinde derinlikle artmaya başlar.Öte yandan, SiHy bazlı substratı yüzeyinde fırça benzeri bir film olmadan test ederken, 300 pN'lik bir kuvvette elde edilen maksimum girinti derinliği 50 nm'den azdır ve verilerden elde edilen modül değeri yaklaşık 400 kPa'dır. , dökme malzemeler için Young modülü değerleri ile karşılaştırılabilir.
Modülü ölçmek için koni-küre geometrisi ile AFM nanoindentasyon yöntemi kullanılarak lehfilcon A CL ve SiHy substratları için görünür temas modülü (kPa) ve girinti derinliği (nm).
Yeni biyomimetik dallı polimer fırça yapısının en üst yüzeyi son derece düşük bir elastisite modülü (2-3 kPa) sergiler.Bu, STEM görüntüsünde gösterildiği gibi çatallı polimer fırçanın serbest asılı ucuyla eşleşecektir.CL'nin dış kenarında bir katsayı gradyanı olduğuna dair bazı kanıtlar olsa da, ana yüksek katsayılı substrat daha etkilidir.Bununla birlikte, yüzeyin üst 100 nm'si, dallanmış polimer fırçanın toplam uzunluğunun %20'si dahilindedir, bu nedenle, bu girinti derinliği aralığında ölçülen modül değerlerinin nispeten doğru olduğunu ve güçlü bir şekilde olmadığını varsaymak mantıklıdır. alt nesnenin etkisine bağlıdır.
SiHy substratlarının yüzeyine aşılanmış dallı PMPC polimer fırça yapılarından oluşan lehfilcon A kontakt lenslerin benzersiz biyomimetik tasarımı nedeniyle, geleneksel ölçüm yöntemlerini kullanarak yüzey yapılarının mekanik özelliklerini güvenilir bir şekilde karakterize etmek çok zordur.Burada, yüksek su içeriğine ve son derece yüksek esnekliğe sahip lefilcon A gibi ultra yumuşak malzemeleri doğru bir şekilde karakterize etmek için gelişmiş bir AFM nanoindentasyon yöntemi sunuyoruz.Bu yöntem, uç boyutu ve geometrisi, basılacak ultra yumuşak yüzey özelliklerinin yapısal boyutlarına uyacak şekilde dikkatlice seçilen bir AFM probunun kullanımına dayanmaktadır.Prob ve yapı arasındaki bu boyut kombinasyonu, poroelastik etkilerden bağımsız olarak dallı polimer fırça elemanlarının düşük modüllü ve doğal elastik özelliklerini ölçmemize izin vererek artan hassasiyet sağlar.Sonuçlar, lens yüzeyinin benzersiz dallı PMPC polimer fırçalarının sulu bir ortamda test edildiğinde son derece düşük bir elastik modüle (2 kPa'ya kadar) ve çok yüksek bir esnekliğe (yaklaşık %100) sahip olduğunu gösterdi.AFM nanoindentasyonunun sonuçları ayrıca biyomimetik lens yüzeyinin görünen temas modülü/derinlik gradyanını (30 kPa/200 nm) karakterize etmemizi sağladı.Bu gradyan, dallı polimer fırçalar ile SiHy substratı arasındaki modül farkından veya polimer fırçaların dallı yapısından/yoğunluğundan veya bunların bir kombinasyonundan kaynaklanıyor olabilir.Bununla birlikte, yapı ve özellikler arasındaki ilişkiyi, özellikle de fırça dallarının mekanik özellikler üzerindeki etkisini tam olarak anlamak için daha derinlemesine çalışmalara ihtiyaç vardır.Benzer ölçümler, diğer ultra yumuşak malzemelerin ve tıbbi cihazların yüzeyinin mekanik özelliklerini karakterize etmeye yardımcı olabilir.
Mevcut çalışma sırasında oluşturulan ve/veya analiz edilen veri kümeleri, makul talep üzerine ilgili yazarlardan temin edilebilir.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. ve Haugen, HJ Biyomalzemelerin yüzeylerinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine biyolojik reaksiyonlar.Kimyasal.toplum.Ed.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM ve Liu, X. Doku mühendisliği için insan kaynaklı biyomalzemelerin geliştirilmesi.programlama.polimer.Bilim.53, 86 (2016).
Sadtler, K. ve ark.Rejeneratif tıpta biyomalzemelerin tasarımı, klinik uygulaması ve bağışıklık tepkisi.Ulusal Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK ve Farr GM Yük ve yer değiştirme ölçümleriyle girinti deneylerini kullanarak sertlik ve elastik modülü belirlemek için geliştirilmiş bir yöntem.J. Alma Mater.depolama tankı.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Girinti sertlik testinin tarihsel kökenleri.gidilen okul.Bilim.teknolojiler.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Makro, Mikro ve Nano Ölçekte Girinti Sertliği Ölçümleri: Eleştirel Bir İnceleme.kabile.Wright.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD ve Clapperich, SM Yüzey algılama hataları, yumuşak malzemelerin nanoindentasyonunda modülün fazla tahmin edilmesine yol açar.J. Mecha.Davranış.Biyomedikal Bilim.gidilen okul.2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR ve Yahya M.Yu.Heterojen nanokompozitlerin mekanik özelliklerinin deneysel ve hesaplamalı yöntemlerle belirlenmesi için nanoindentasyon yönteminin değerlendirilmesi.Bilim.Ev 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR ve Owart, TS Yumuşak viskoelastik jellerin girinti ve optimizasyona dayalı ters sonlu eleman analizi ile mekanik karakterizasyonu.J. Mecha.Davranış.Biyomedikal Bilim.gidilen okul.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J ve Chaneler D. Uyumlu ölçüm sistemleri kullanılarak viskoelastisite belirlemesinin optimizasyonu.Yumuşak Madde 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. ve Pellillo, E. Polimerik yüzeylerin nanoindentasyonu.J. Fizik.D. Fizik için başvurun.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. ve Van Vliet KJ Yüksek elastik polimerlerin ve biyolojik dokuların viskoelastik mekanik özelliklerinin şok girintisi kullanılarak karakterizasyonu.Biyomalzemeler Dergisi.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Genişletilmiş Borodich-Galanov (BG) yöntemi ve derin girinti kullanılarak yumuşak malzemelerin elastik modülü ve yapışma işinin değerlendirilmesi.kürk.gidilen okul.129, 198–213 (2019).
Shi, X. ve ark.Silikon hidrojel kontakt lenslerin biyomimetik polimerik yüzeylerinin nano ölçekli morfolojisi ve mekanik özellikleri.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).