Дзякуй за наведванне сайта Nature.com. Вы карыстаецеся версіяй браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS. Для найлепшага карыстання рэкамендуем выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Адлюстроўвае карусель з трох слайдаў адначасова. Выкарыстоўвайце кнопкі «Папярэдні» і «Наступны», каб перамяшчацца паміж трыма слайдамі адначасова, або выкарыстоўвайце кнопкі-паўзункі ў канцы, каб перамяшчацца паміж трыма слайдамі адначасова.
З распрацоўкай новых ультрамяккіх матэрыялаў для медыцынскіх прылад і біямедыцынскіх ужыванняў, усебаковая характарыстыка іх фізічных і механічных уласцівасцей з'яўляецца адначасова важнай і складанай. Для характарыстыкі надзвычай нізкага модуля паверхні новай біяміметычнай сілікон-гідрагелевай кантактнай лінзы lehfilcon A, пакрытай пластом разгалінаваных палімерных шчоткавых структур, быў ужыты мадыфікаваны метад нанаўціскання з дапамогай атамна-сілавой мікраскапіі (АСМ). Гэты метад дазваляе дакладна вызначаць кропкі кантакту без эфектаў вязкай экструзіі пры набліжэнні да разгалінаваных палімераў. Акрамя таго, ён дае магчымасць вызначаць механічныя характарыстыкі асобных элементаў шчоткі без эфекту пораэластычнасці. Гэта дасягаецца шляхам выбару АСМ-зонда з канструкцыяй (памер наканечніка, геаметрыя і шчыльнасць спружыны), якая асабліва падыходзіць для вымярэння ўласцівасцей мяккіх матэрыялаў і біялагічных узораў. Гэты метад павышае адчувальнасць і дакладнасць для дакладнага вымярэння вельмі мяккага матэрыялу lehfilcon A, які мае надзвычай нізкі модуль пругкасці на паверхні (да 2 кПа) і надзвычай высокую пругкасць ва ўнутраным (амаль 100%) водным асяроддзі. Вынікі даследавання паверхні не толькі паказалі ўласцівасці ультрамяккай паверхні лінзы lehfilcon A, але і паказалі, што модуль разгалінаваных палімерных шчотак параўнальны з модулем крэмніева-вадароднай падкладкі. Гэты метад характарыстыкі паверхні можа быць ужыты да іншых ультрамяккіх матэрыялаў і медыцынскіх прылад.
Механічныя ўласцівасці матэрыялаў, прызначаных для непасрэднага кантакту з жывой тканінай, часта вызначаюцца біялагічным асяроддзем. Ідэальнае супадзенне гэтых уласцівасцей матэрыялу дапамагае дасягнуць жаданых клінічных характарыстык матэрыялу, не выклікаючы неспрыяльных клеткавых рэакцый1,2,3. Для аб'ёмных аднародных матэрыялаў характарыстыка механічных уласцівасцей адносна простая дзякуючы наяўнасці стандартных працэдур і метадаў выпрабаванняў (напрыклад, мікраўцісканне4,5,6). Аднак для ультрамяккіх матэрыялаў, такіх як гелі, гідрагелі, біяпалімеры, жывыя клеткі і г.д., гэтыя метады выпрабаванняў звычайна не прымяняюцца з-за абмежаванняў раздзяляльнай здольнасці вымярэнняў і неаднароднасці некаторых матэрыялаў7. На працягу многіх гадоў традыцыйныя метады ўціскання былі мадыфікаваны і адаптаваны для характарыстыкі шырокага спектру мяккіх матэрыялаў, але многія метады ўсё яшчэ пакутуюць ад сур'ёзных недахопаў, якія абмяжоўваюць іх выкарыстанне8,9,10,11,12,13. Адсутнасць спецыялізаваных метадаў выпрабаванняў, якія могуць дакладна і надзейна характарызаваць механічныя ўласцівасці звышмяккіх матэрыялаў і паверхневых слаёў, моцна абмяжоўвае іх выкарыстанне ў розных сферах прымянення.
У папярэдняй працы мы прадставілі кантактную лінзу lehfilcon A (CL) — мяккі гетэрагенны матэрыял з усімі ўласцівасцямі ультрамяккай паверхні, атрыманымі з патэнцыйна біяміметычных дызайнаў, натхнёных паверхняй рагавіцы вока. Гэты біяматэрыял быў распрацаваны шляхам прышчэпкі разгалінаванага, зшытага палімернага пласта полі(2-метакрылаілаксіэтылфасфарылхаліну (MPC)) (PMPC) на сіліконавы гідрагель (SiHy) 15, прызначаны для медыцынскіх прылад на аснове. Гэты працэс прышчэпкі стварае на паверхні пласт, які складаецца з вельмі мяккай і высокаэластычнай разгалінаванай палімернай шчоткападобнай структуры. Наша папярэдняя праца пацвердзіла, што біяміметычная структура lehfilcon A CL забяспечвае цудоўныя ўласцівасці паверхні, такія як палепшанае змочванне і прадухіленне забруджвання, павышаная змазвальная здольнасць і зніжэнне адгезіі клетак і бактэрый 15,16. Акрамя таго, выкарыстанне і распрацоўка гэтага біяміметычнага матэрыялу таксама сведчыць аб далейшым пашырэнні на іншыя біямедыцынскія прылады. Такім чынам, вельмі важна ахарактарызаваць паверхневыя ўласцівасці гэтага ультрамяккага матэрыялу і зразумець яго механічнае ўзаемадзеянне з вокам, каб стварыць поўную базу ведаў для падтрымкі будучых распрацовак і прымянення. Большасць камерцыйна даступных кантактных лінзаў SiHy складаюцца з аднароднай сумесі гідрафільных і гідрафобных палімераў, якія ўтвараюць аднастайную структуру матэрыялу17. Было праведзена некалькі даследаванняў для вывучэння іх механічных уласцівасцей з выкарыстаннем традыцыйных метадаў выпрабаванняў на сціск, расцяжэнне і мікраўцісканне18,19,20,21. Аднак новая біяміметычная канструкцыя lehfilcon A CL робіць яго унікальным гетэрагенным матэрыялам, у якім механічныя ўласцівасці разгалінаваных палімерных шчоткападобных структур значна адрозніваюцца ад уласцівасцей базавай падкладкі SiHy. Таму вельмі цяжка дакладна колькасна ацаніць гэтыя ўласцівасці з выкарыстаннем традыцыйных метадаў і метадаў уціскання. Перспектыўны метад выкарыстоўвае метад нанаўціскання, рэалізаваны ў атамна-сілавой мікраскапіі (АСМ), метад, які выкарыстоўваўся для вызначэння механічных уласцівасцей мяккіх глейкапругкіх матэрыялаў, такіх як біялагічныя клеткі і тканіны, а таксама мяккіх палімераў22,23,24,25, ,26,27,28,29,30. У АСМ-нанаўцісканні асновы нанаўціскання спалучаюцца з найноўшымі дасягненнямі ў тэхналогіі АСМ, каб забяспечыць павышаную адчувальнасць вымярэнняў і выпрабаванняў шырокага спектру звышмяккіх матэрыялаў па сваёй прыродзе31,32,33,34,35,36. Акрамя таго, тэхналогія прапануе іншыя важныя перавагі дзякуючы выкарыстанню розных геаметрый індэнтара і зонда, а таксама магчымасці выпрабаванняў у розных вадкіх асяроддзях.
АСМ-нанаўцісканне ўмоўна можна падзяліць на тры асноўныя кампаненты: (1) абсталяванне (датчыкі, дэтэктары, зонды і г.д.); (2) параметры вымярэння (напрыклад, сіла, зрушэнне, хуткасць, памер рампы і г.д.); (3) апрацоўка дадзеных (карэкцыя базавай лініі, ацэнка кропкі дотыку, апраксімацыя дадзеных, мадэляванне і г.д.). Істотнай праблемай гэтага метаду з'яўляецца тое, што некалькі даследаванняў у літаратуры з выкарыстаннем АСМ-нанаўціскання паведамляюць пра вельмі розныя колькасныя вынікі для аднаго і таго ж тыпу ўзору/ячэйкі/матэрыялу37,38,39,40,41. Напрыклад, Лекка і інш. вывучалі і параўноўвалі ўплыў геаметрыі АСМ-зонда на вымераны модуль Юнга ўзораў механічна аднароднага гідрагеля і гетэрагенных ячэек. Яны паведамляюць, што значэнні модуля моцна залежаць ад выбару кансолі і формы наканечніка, з найвышэйшым значэннем для пірамідальнага зонда і найніжэйшым значэннем 42 для сферычнага зонда. Падобным чынам, Сельхубер-Ункель і інш. Было паказана, як хуткасць індэнтара, памер індэнтара і таўшчыня ўзораў поліакрыламіду (PAAM) уплываюць на модуль Юнга, вымераны метадам нанаўдатку ACM43. Яшчэ адным ускладняючым фактарам з'яўляецца адсутнасць стандартных выпрабавальных матэрыялаў з надзвычай нізкім модулем і бясплатных працэдур выпрабаванняў. Гэта вельмі ўскладняе атрыманне дакладных вынікаў з упэўненасцю. Аднак гэты метад вельмі карысны для адносных вымярэнняў і параўнальных ацэнак паміж падобнымі тыпамі ўзораў, напрыклад, з выкарыстаннем нанаўдатку AFM для адрознення нармальных клетак ад ракавых клетак 44, 45.
Пры тэставанні мяккіх матэрыялаў з дапамогай АСМ-нанаўціскання агульнае правіла заключаецца ў выкарыстанні зонда з нізкай пастаяннай пругкасці (k), якая дакладна адпавядае модулю пругкасці ўзору, і паўсферычным/круглым наканечнікам, каб першы зонд не прабіваў паверхні ўзору пры першым кантакце з мяккімі матэрыяламі. Важна таксама, каб сігнал адхілення, які генеруецца зондам, быў дастаткова моцным, каб яго магла выявіць лазерная дэтэктарная сістэма24,34,46,47. У выпадку звышмяккіх гетэрагенных клетак, тканін і геляў яшчэ адной праблемай з'яўляецца пераадоленне сілы адгезіі паміж зондам і паверхняй узору, каб забяспечыць узнаўляльныя і надзейныя вымярэнні48,49,50. Да нядаўняга часу большасць работ па АСМ-нанаўцісканні была сканцэнтравана на вывучэнні механічных паводзін біялагічных клетак, тканін, геляў, гідрагеляў і біямалекул з выкарыстаннем адносна вялікіх сферычных зондаў, якія звычайна называюць калоіднымі зондамі (КП). , 47, 51, 52, 53, 54, 55. Гэтыя наканечнікі маюць радыус ад 1 да 50 мкм і звычайна вырабляюцца з боросілікатнага шкла, поліметылметакрылату (PMMA), полістыролу (PS), дыяксіду крэмнію (SiO2) і алмазападобнага вугляроду (DLC). Нягледзячы на ​​тое, што нанаўцісканне CP-AFM часта з'яўляецца першым выбарам для характарыстыкі мяккіх узораў, яно мае свае праблемы і абмежаванні. Выкарыстанне вялікіх сферычных наканечнікаў мікроннага памеру павялічвае агульную плошчу кантакту наканечніка з узорам і прыводзіць да значнай страты прасторавага разрознення. Для мяккіх неаднародных узораў, дзе механічныя ўласцівасці лакальных элементаў могуць значна адрознівацца ад сярэдніх на большай плошчы, CP-індэнтацыя можа схаваць любую неаднароднасць уласцівасцей у лакальным маштабе52. Калоідныя зонды звычайна вырабляюцца шляхам мацавання калоідных сфер мікроннага памеру да кансоляў без наканечнікаў з выкарыстаннем эпаксідных клеяў. Сам працэс вытворчасці поўны многіх праблем і можа прывесці да неадпаведнасцей у працэсе каліброўкі зонда. Акрамя таго, памер і маса калоідных часціц непасрэдна ўплываюць на асноўныя параметры каліброўкі кансолі, такія як рэзанансная частата, калянасць спружыны і адчувальнасць да адхілення 56,57,58. Такім чынам, звычайна выкарыстоўваныя метады для звычайных зондаў AFM, такія як каліброўка тэмпературы, могуць не забяспечыць дакладную каліброўку для CP, і для выканання гэтых карэкціровак могуць спатрэбіцца іншыя метады 57, 59, 60, 61. У тыповых эксперыментах па ўцісканні CP для вывучэння ўласцівасцей мяккіх узораў выкарыстоўваецца кансоль з вялікімі адхіленнямі, што стварае яшчэ адну праблему пры каліброўцы нелінейнай паводзін кансолі пры адносна вялікіх адхіленнях 62,63,64. Сучасныя метады ўціскання калоідных зондаў звычайна ўлічваюць геаметрыю кансолі, якая выкарыстоўваецца для каліброўкі зонда, але ігнаруюць уплыў калоідных часціц, што стварае дадатковую нявызначанасць у дакладнасці метаду 38,61. Падобным чынам, модулі пругкасці, разлічаныя шляхам падбору кантактнай мадэлі, непасрэдна залежаць ад геаметрыі зонда для ўціскання, і неадпаведнасць паміж характарыстыкамі наканечніка і паверхні ўзору можа прывесці да недакладнасцей27, 65, 66, 67, 68. Вылучаны некаторыя нядаўнія працы Спенсера і інш. Вылучаны фактары, якія варта ўлічваць пры характарыстыцы мяккіх палімерных шчотак з выкарыстаннем метаду нанаўціскання CP-AFM. Яны паведамілі, што ўтрыманне глейкай вадкасці ў палімерных шчотках у залежнасці ад хуткасці прыводзіць да павелічэння нагрузкі на галоўку і, такім чынам, да розных вымярэнняў уласцівасцей, якія залежаць ад хуткасці30,69,70,71.
У гэтым даследаванні мы ахарактарызавалі модуль паверхні ультрамяккага высокаэластычнага матэрыялу lehfilcon A CL з выкарыстаннем мадыфікаванага метаду нанаўціскання АСМ. Улічваючы ўласцівасці і новую структуру гэтага матэрыялу, дыяпазон адчувальнасці традыцыйнага метаду ўціскання відавочна недастатковы для характарыстыкі модуля гэтага надзвычай мяккага матэрыялу, таму неабходна выкарыстоўваць метад нанаўціскання АСМ з больш высокім і больш нізкім узроўнем адчувальнасці. Пасля разгляду недахопаў і праблем існуючых метадаў нанаўціскання з дапамогай калоіднага зонда АСМ мы паказваем, чаму мы выбралі меншы, спецыяльна распрацаваны зонд АСМ, каб ліквідаваць адчувальнасць, фонавы шум, вызначыць кропку кантакту, вымераць модуль хуткасці мяккіх гетэрагенных матэрыялаў, такіх як залежнасць ад утрымання вадкасці, і дакладна колькасна вызначыць. Акрамя таго, мы змаглі дакладна вымераць форму і памеры наканечніка для ўціскання, што дазволіла нам выкарыстоўваць мадэль канічна-сферычнай апраксімацыі для вызначэння модуля пругкасці без ацэнкі плошчы кантакту наканечніка з матэрыялам. Два няяўныя дапушчэнні, якія колькасна вызначаюцца ў гэтай працы, - гэта цалкам пругкія ўласцівасці матэрыялу і модуль, які не залежыць ад глыбіні ўціскання. Выкарыстоўваючы гэты метад, мы спачатку пратэставалі ультрамяккія стандарты з вядомым модулем для колькаснай ацэнкі метаду, а затым выкарысталі гэты метад для характарыстыкі паверхняў двух розных матэрыялаў кантактных лінзаў. Чакаецца, што гэты метад характарыстыкі паверхняў AFM-нанаўціскання з падвышанай адчувальнасцю будзе прыдатным для шырокага спектру біяміметычных гетэрагенных ультрамяккіх матэрыялаў з патэнцыялам выкарыстання ў медыцынскіх прыладах і біямедыцынскіх ужываннях.
Для эксперыментаў па нанаўцісканні былі абраныя кантактныя лінзы Lehfilcon A (Alcon, Форт-Уэрт, Тэхас, ЗША) і іх сіліконава-гідрагелевыя падложкі. У эксперыменце выкарыстоўвалася спецыяльна распрацаванае мацаванне для аб'ектыва. Каб усталяваць лінзу для тэставання, яе акуратна размясцілі на купалападобнай падстаўцы, пераканаўшыся, што ўнутр не патрапілі паветраныя бурбалкі, а затым зафіксавалі краямі. Адтуліна ў мацанні ў верхняй частцы трымальніка лінзы забяспечвае доступ да аптычнага цэнтра лінзы для эксперыментаў па нанаўцісканні, утрымліваючы вадкасць на месцы. Гэта дазваляе цалкам увільгатніць лінзы. У якасці тэставага раствора выкарыстоўвалася 500 мкл раствора для ўпакоўкі кантактных лінзаў. Для праверкі колькасных вынікаў былі падрыхтаваны камерцыйна даступныя неактываваныя поліакрыламідныя (PAAM) гідрагелі з кампазіцыі поліакрыламід-ко-метылен-бісакрыламід (100 мм чашкі Петры Petrisoft, Matrigen, Ірвайн, Каліфорнія, ЗША) з вядомым модулем пругкасці 1 кПа. Выкарыстоўвайце 4-5 кропель (прыблізна 125 мкл) фасфатна-буфернага фізраствора (PBS ад Corning Life Sciences, Т'юксберы, Масачусэтс, ЗША) і 1 кроплю раствора для кантактных лінзаў OPTI-FREE Puremoist (Alcon, Во, Тэхас, ЗША). ) на мяжы паміж гідрагелем AFM і зондам.
Узоры падложак Lehfilcon A CL і SiHy былі візуалізаваны з дапамогай сістэмы сканіруючага электроннага мікраскопа з палявой эмісіяй (FEG SEM) FEI Quanta 250, абсталяванага дэтэктарам сканіруючага прасвечвальнага электроннага мікраскопа (STEM). Для падрыхтоўкі ўзораў лінзы спачатку прамывалі вадой і наразалі на клінападобныя лустачкі. Для дасягнення дыферэнцыяльнага кантрасту паміж гідрафільнымі і гідрафобнымі кампанентамі ўзораў у якасці фарбавальніка выкарыстоўвалі 0,10% стабілізаваны раствор RuO4, у які ўзоры апускалі на 30 хвілін. Афарбоўванне lehfilcon A CL RuO4 важна не толькі для дасягнення паляпшэння дыферэнцыяльнага кантрасту, але і дапамагае захаваць структуру разгалінаваных палімерных шчотак у іх першапачатковым выглядзе, якія затым бачныя на STEM-выявах. Затым іх прамывалі і абязводжвалі ў серыі сумесяў этанол/вада з павелічэннем канцэнтрацыі этанолу. Затым узоры адлівалі эпаксіднай смалой EMBed 812/Araldite, якая зацвярдзела на працягу ночы пры тэмпературы 70°C. Блокі ўзораў, атрыманыя шляхам палімерызацыі смалы, былі выразаны ультрамікратомам, а атрыманыя тонкія зрэзы візуалізаваны з дапамогай STEM-дэтэктара ў рэжыме нізкага вакууму пры паскаральным напружанні 30 кВ. Тая ж сістэма SEM была выкарыстана для падрабязнай характарыстыкі AFM-зонда PFQNM-LC-A-CAL (Bruker Nano, Санта-Барбара, Каліфорнія, ЗША). SEM-выявы AFM-зонда былі атрыманы ў тыповым рэжыме высокага вакууму пры паскаральным напружанні 30 кВ. Атрымайце выявы пад рознымі вугламі і павелічэннямі, каб зафіксаваць усе дэталі формы і памеру наканечніка AFM-зонда. Усе памеры наканечніка, якія цікавяць выявы, былі вымераны лічбава.
Для візуалізацыі і нанаіндэнтацыі ўзораў lehfilcon A CL, падложкі SiHy і гідрагеля PAAm выкарыстоўваўся атамна-сілавы мікраскоп Dimension FastScan Bio Icon (Bruker Nano, Санта-Барбара, Каліфорнія, ЗША) з рэжымам «PeakForce QNM in Fluid». Для эксперыментаў па візуалізацыі выкарыстоўваўся зонд PEAKFORCE-HIRS-FA (Bruker) з намінальным радыусам кончыка 1 нм для атрымання малюнкаў узору з высокім разрозненнем і хуткасцю сканавання 0,50 Гц. Усе выявы былі атрыманы ў водным растворы.
Эксперыменты па нанаўдатку АСМ былі праведзены з выкарыстаннем зонда PFQNM-LC-A-CAL (Bruker). Зонд АСМ мае ​​крэмніевы наканечнік на нітрыднай кансолі таўшчынёй 345 нм, даўжынёй 54 мкм і шырынёй 4,5 мкм з рэзананснай частатой 45 кГц. Ён спецыяльна распрацаваны для характарыстыкі і правядзення колькасных нанамеханічных вымярэнняў на мяккіх біялагічных узорах. Датчыкі індывідуальна калібруюцца на заводзе з папярэдне адкалібраванымі наладамі спружын. Канстанты спружын зондаў, якія выкарыстоўваліся ў гэтым даследаванні, знаходзіліся ў дыяпазоне 0,05–0,1 Н/м. Для дакладнага вызначэння формы і памеру наканечніка зонд быў падрабязна ахарактарызаваны з дапамогай СЭМ. На мал. 1а паказана высокаразрозная, нізкапавялічаная сканіруючая электронная мікрафатаграфія зонда PFQNM-LC-A-CAL, атрыманая ў выніку сканіравання, зробленага ў электронным мікраскопе, якая дае цэласнае ўяўленне аб канструкцыі зонда. На мал. 1b паказаны павялічаны выгляд верхняй часткі наканечніка зонда, які дае інфармацыю аб форме і памеры наканечніка. На самым канцы іголка ўяўляе сабой паўсферу дыяметрам каля 140 нм (мал. 1c). Ніжэй наканечнік звужаецца да канічнай формы, дасягаючы вымеранай даўжыні прыблізна 500 нм. Па-за зонай звужэння наканечнік мае цыліндрычную форму і заканчваецца агульнай даўжынёй 1,18 мкм. Гэта асноўная функцыянальная частка наканечніка зонда. Акрамя таго, для тэставання ў якасці калоіднага зонда выкарыстоўваўся вялікі сферычны зонд з полістыролу (PS) (Novascan Technologies, Inc., Бун, Аёва, ЗША) з дыяметрам наканечніка 45 мкм і канстантай спружыны 2 Н/м. Для параўнання выкарыстоўваўся зонд PFQNM-LC-A-CAL 140 нм.
Паведамлялася, што падчас нанаўціскання паміж AFM-зондам і палімернай шчоткавай структурай можа затрымацца вадкасць, што будзе аказваць сілу ўверх на AFM-зонд, перш чым ён фактычна дакранецца да паверхні69. Гэты эфект вязкай экструзіі з-за ўтрымання вадкасці можа змяніць бачную кропку кантакту, тым самым уплываючы на ​​вымярэнні модуля паверхні. Для вывучэння ўплыву геаметрыі зонда і хуткасці ўціскання на ўтрыманне вадкасці былі пабудаваны крывыя сілы ўціскання для ўзораў lehfilcon A CL з выкарыстаннем зонда дыяметрам 140 нм пры пастаянных хуткасцях зрушэння 1 мкм/с і 2 мкм/с. Дыяметр зонда 45 мкм, фіксаваная сіла 6 нН дасягалася пры 1 мкм/с. Эксперыменты з зондам дыяметрам 140 нм праводзіліся пры хуткасці ўціскання 1 мкм/с і ўсталяванай сіле 300 пН, абранай для стварэння кантактнага ціску ў межах фізіялагічнага дыяпазону (1–8 кПа) верхняга павека. ціск 72. Мяккія гатовыя ўзоры гідрагеля PAA пад ціскам 1 кПа былі пратэставаны на сілу ўціскання 50 пН пры хуткасці 1 мкм/с з выкарыстаннем зонда дыяметрам 140 нм.
Паколькі даўжыня канічнай часткі наканечніка зонда PFQNM-LC-A-CAL складае прыблізна 500 нм, для любой глыбіні ўціскання < 500 нм можна смела выказаць здагадку, што геаметрыя зонда падчас уціскання будзе заставацца вернай яго конусападобнай форме. Акрамя таго, мяркуецца, што паверхня даследаванага матэрыялу будзе дэманстраваць зварачальную пругкую рэакцыю, што таксама будзе пацверджана ў наступных раздзелах. Такім чынам, у залежнасці ад формы і памеру наканечніка, мы выбралі мадэль апраксімацыі конус-сфера, распрацаваную Брыско, Себасцьянам і Адамсам, якая даступная ў праграмным забеспячэнні пастаўшчыка, для апрацоўкі нашых эксперыментаў па нанаўцісканні АСМ (NanoScope). Праграмнае забеспячэнне для аналізу дадзеных падзелу, Bruker) 73. Мадэль апісвае залежнасць сілы ад зрушэння F(δ) для конуса са сферычным дэфектам вяршыні. На мал. На малюнку 2 паказана геаметрыя кантакту падчас узаемадзеяння цвёрдага конусу са сферычным наканечнікам, дзе R — радыус сферычнага наканечніка, a — радыус кантакту, b — радыус кантакту на канцы сферычнага наканечніка, δ — радыус кантакту. Глыбіня ўціскання, θ — паўвугол конуса. SEM-выява гэтага зонда выразна паказвае, што сферычны наканечнік дыяметрам 140 нм тангенцыяльна пераходзіць у конус, таму тут b вызначаецца толькі праз R, г.зн. b = R cos θ. Праграмнае забеспячэнне, якое пастаўляецца пастаўшчыком, забяспечвае сувязь конус-сфера для разліку значэнняў модуля Юнга (E) з дадзеных падзелу сіл, мяркуючы, што a > b. Сувязь:
дзе F — сіла ўціскання, E — модуль Юнга, ν — каэфіцыент Пуасона. Радыус кантакту a можна ацаніць з дапамогай:
Схема кантактнай геаметрыі жорсткага конуса са сферычным наканечнікам, уціснутым у матэрыял кантактнай лінзы Lefilcon з павярхоўным пластом разгалінаваных палімерных шчотак.
Калі a ≤ b, суадносіны зводзяцца да ўраўнення для звычайнага сферычнага індэнтара;
Мы лічым, што ўзаемадзеянне зонда для ўціскання з разгалінаванай структурай палімернай шчоткі PMPC прывядзе да таго, што радыус кантакту a будзе большым за сферычны радыус кантакту b. Таму для ўсіх колькасных вымярэнняў модуля пругкасці, праведзеных у гэтым даследаванні, мы выкарыстоўвалі залежнасць, атрыманую для выпадку a > b.
Ультрамяккія біяміметычныя матэрыялы, вывучаныя ў гэтым даследаванні, былі ўсебакова візуалізаваны з дапамогай сканіруючай прасвечвальнай электроннай мікраскапіі (STEM) папярочнага сячэння ўзору і атамна-сілавой мікраскапіі (АСМ) паверхні. Гэтая падрабязная характарыстыка паверхні была выканана ў якасці пашырэння нашай раней апублікаванай працы, у якой мы вызначылі, што дынамічна разгалінаваная палімерная шчоткавая структура паверхні мадыфікаванай PMPC lehfilcon A CL праяўляе падобныя механічныя ўласцівасці да натыўнай тканіны рагавіцы 14. Па гэтай прычыне мы называем паверхні кантактных лінзаў біяміметычнымі матэрыяламі 14. На мал. 3a,b паказаны папярочныя сячэнні разгалінаваных палімерных шчоткавых структур PMPC на паверхні падложкі lehfilcon A CL і неапрацаванай падложкі SiHy адпаведна. Паверхні абодвух узораў былі дадаткова прааналізаваны з дапамогай АСМ-выяў высокага разрознення, якія дадаткова пацвердзілі вынікі STEM-аналізу (мал. 3c, d). Узятыя разам, гэтыя выявы даюць прыблізную даўжыню разгалінаванай палімернай шчоткавай структуры PMPC пры 300–400 нм, што мае вырашальнае значэнне для інтэрпрэтацыі вымярэнняў АСМ-нанаўціскання. Яшчэ адно ключавое назіранне, атрыманае з малюнкаў, заключаецца ў тым, што агульная структура паверхні біяміметычнага матэрыялу CL марфалагічна адрозніваецца ад структуры паверхні матэрыялу SiHy. Гэта адрозненне ў марфалогіі іх паверхні можа праявіцца падчас механічнага ўзаемадзеяння з зондам AFM для ўціскання і, адпаведна, у вымераных значэннях модуля пругкасці.
Папярочныя STEM-выявы (a) падложкі lehfilcon A CL і (b) падложкі SiHy. Маштабная лінейка, 500 нм. АСМ-выявы паверхні падложкі lehfilcon A CL (c) і асноўнай падложкі SiHy (d) (3 мкм × 3 мкм).
Біянатхнёныя палімеры і палімерныя шчоткападобныя структуры па сваёй прыродзе мяккія і шырока вывучаліся і выкарыстоўваліся ў розных біямедыцынскіх прымяненнях74,75,76,77. Таму важна выкарыстоўваць метад нанаўціскання АСМ, які дазваляе дакладна і надзейна вымяраць іх механічныя ўласцівасці. Але ў той жа час унікальныя ўласцівасці гэтых ультрамяккіх матэрыялаў, такія як надзвычай нізкі модуль пругкасці, высокае ўтрыманне вадкасці і высокая эластычнасць, часта ўскладняюць выбар патрэбнага матэрыялу, формы і памеру зонда для ўціскання. Гэта важна для таго, каб індэнтар не прабіваў мяккую паверхню ўзору, што прывяло б да памылак у вызначэнні кропкі кантакту з паверхняй і плошчы кантакту.
Для гэтага неабходна поўнае разуменне марфалогіі ультрамяккіх біяміметычных матэрыялаў (lehfilcon A CL). Інфармацыя аб памеры і структуры разгалінаваных палімерных шчотак, атрыманая з дапамогай метаду візуалізацыі, забяспечвае аснову для механічнай характарыстыкі паверхні з выкарыстаннем метадаў нанаўціскання АСМ. Замест сферычных калоідных зондаў мікроннага памеру мы выбралі нітрыд-крэмніевы зонд PFQNM-LC-A-CAL (Bruker) з дыяметрам наканечніка 140 нм, спецыяльна распрацаваны для колькаснага картаграфавання механічных уласцівасцей біялагічных узораў 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84. Абгрунтаванне выкарыстання адносна вострых зондаў у параўнанні з звычайнымі калоіднымі зондамі можна растлумачыць структурнымі асаблівасцямі матэрыялу. Параўноўваючы памер наканечніка зонда (~140 нм) з разгалінаванымі палімернымі шчоткамі на паверхні CL lehfilcon A, паказанымі на мал. 3a, можна зрабіць выснову, што наканечнік дастаткова вялікі, каб непасрэдна кантактаваць з гэтымі шчоткавымі структурамі, што памяншае верагоднасць прабівання іх наканечнікам. Для ілюстрацыі гэтага пункту гледжання на мал. 4 прадстаўлена выява STEM-модуля lehfilcon A CL і ўціскальнага наканечніка зонда AFM (паказана ў маштабе).
Схематычнае прывядзенне выявы STEM з lehfilcon A CL і зонда для ўціскання ACM (маштаб улічаны).
Акрамя таго, памер наканечніка 140 нм дастаткова малы, каб пазбегнуць рызыкі ўзнікнення эфектаў ліпкай экструзіі, пра якія паведамлялася раней для палімерных шчотак, вырабленых метадам нанаўціскання CP-AFM69,71. Мы мяркуем, што з-за асаблівай конусасферычнай формы і адносна малога памеру гэтага наканечніка AFM (мал. 1) характар ​​крывой сілы, якая ствараецца пры нанаўцісканні lehfilcon A CL, не будзе залежаць ад хуткасці ўціскання або хуткасці загрузкі/разгрузкі. Такім чынам, на яго не ўплываюць пораэластычныя эфекты. Каб праверыць гэтую гіпотэзу, узоры lehfilcon A CL былі ўціснуты пры фіксаванай максімальнай сіле з дапамогай зонда PFQNM-LC-A-CAL, але пры двух розных хуткасцях, і атрыманыя крывыя сілы расцяжэння і ўцягвання выкарыстоўваліся для пабудовы графіка сілы (нН) пры аддзяленні (мкм), як паказана на малюнку 5a. Відавочна, што крывыя сілы падчас нагрузкі і разгрузкі цалкам перакрываюцца, і няма відавочных доказаў таго, што сіла зруху пры нулявой глыбіні ўціскання павялічваецца са хуткасцю ўціскання на малюнку, што сведчыць аб тым, што асобныя элементы шчоткі былі ахарактарызаваны без эфекту порапругкасці. Наадварот, эфекты ўтрымання вадкасці (эфекты вязкай экструзіі і порапругкасці) відавочныя для зонда AFM дыяметрам 45 мкм пры такой жа хуткасці ўціскання і падкрэсліваюцца гістэрэзісам паміж крывымі расцяжэння і ўцягвання, як паказана на малюнку 5b. Гэтыя вынікі пацвярджаюць гіпотэзу і сведчаць аб тым, што зонды дыяметрам 140 нм з'яўляюцца добрым выбарам для характарыстыкі такіх мяккіх паверхняў.
Крывыя сілы ўціскання lehfilcon A CL з выкарыстаннем ACM; (а) з выкарыстаннем зонда дыяметрам 140 нм пры дзвюх хуткасцях нагрузкі, якія дэманструюць адсутнасць пораэластычнага эфекту падчас павярхоўнага ўціскання; (б) з выкарыстаннем зондаў дыяметрам 45 мкм і 140 нм. s паказваюць эфекты вязкай экструзіі і пораэластычнасці для вялікіх зондаў у параўнанні з меншымі зондамі.
Для характарыстыкі ультрамяккіх паверхняў метады нанаўціскання АСМ павінны мець найлепшы зонд для вывучэння ўласцівасцей даследуемага матэрыялу. Акрамя формы і памеру наканечніка, важную ролю ў вызначэнні дакладнасці і надзейнасці вымярэнняў нанаўціскання адыгрываюць адчувальнасць сістэмы дэтэктара АСМ, адчувальнасць да адхілення наканечніка ў выпрабавальным асяроддзі і калянасць кансолі. Для нашай сістэмы АСМ мяжа выяўлення пазіцыяна-адчувальнага дэтэктара (PSD) складае прыблізна 0,5 мВ і заснавана на папярэдне адкалібраванай пругкасці спружыны, а разлічаная адчувальнасць зонда PFQNM-LC-A-CAL да адхілення вадкасці, што адпавядае тэарэтычнай адчувальнасці нагрузкі, менш за 0,1 пН. Такім чынам, гэты метад дазваляе вымяраць мінімальную сілу ўціскання ≤ 0,1 пН без якога-небудзь перыферыйнага шумавога кампанента. Аднак для сістэмы АСМ практычна немагчыма знізіць перыферыйны шум да такога ўзроўню з-за такіх фактараў, як механічная вібрацыя і дынаміка вадкасці. Гэтыя фактары абмяжоўваюць агульную адчувальнасць метаду нанаўціскання АСМ, а таксама прыводзяць да сігналу фонавага шуму прыблізна ≤ 10 пН. Для характарыстыкі паверхні ўзоры падкладак lehfilcon A CL і SiHy былі адбіты ў цалкам гідратаваных умовах з выкарыстаннем зонда 140 нм для характарыстыкі SEM, і атрыманыя крывыя сілы былі накладзены паміж сілай (пН) і ціскам. Графік падзелу (мкм) паказаны на малюнку 6a. У параўнанні з базавай падкладкай SiHy, крывая сілы lehfilcon A CL выразна паказвае пераходную фазу, якая пачынаецца ў кропцы кантакту з разгалінаванай палімернай шчоткай і заканчваецца рэзкай зменай нахілу, якая адзначае кантакт кончыка з асноўным матэрыялам. Гэтая пераходная частка крывой сілы падкрэслівае сапраўды пругкія паводзіны разгалінаванай палімернай шчоткі на паверхні, пра што сведчыць крывая сціску, якая цесна суправаджае крывую расцяжэння, і кантраст механічных уласцівасцей паміж структурай шчоткі і аб'ёмным матэрыялам SiHy. Пры параўнанні lefilcon. Падзел сярэдняй даўжыні разгалінаванай палімернай шчоткі на STEM-выяве PCS (мал. 3a) і яе крывая сілы ўздоўж абсцысы на мал. 3a. 6а паказвае, што метад здольны выявіць кончык і разгалінаваны палімер, якія дасягаюць самага верху паверхні. Кантакт паміж структурамі шчоткі. Акрамя таго, цеснае перакрыццё крывых сілы сведчыць аб адсутнасці эфекту ўтрымання вадкасці. У гэтым выпадку няма абсалютна ніякай адгезіі паміж іголкай і паверхняй узору. Самыя верхнія ўчасткі крывых сілы для двух узораў перакрываюцца, што адлюстроўвае падабенства механічных уласцівасцей матэрыялаў падкладкі.
(a) Крывыя сілы нанаўціскання АСМ для падкладак lehfilcon A CL і падкладак SiHy, (b) крывыя сілы, якія паказваюць ацэнку кропкі кантакту з выкарыстаннем метаду парога фонавага шуму.
Для вывучэння больш тонкіх дэталяў крывой сілы, крывая нацяжэння ўзору lehfilcon A CL паўторна паказана на мал. 6b з максімальнай сілай 50 пН уздоўж восі y. Гэты графік дае важную інфармацыю аб зыходным фонавым шуме. Шум знаходзіцца ў дыяпазоне ±10 пН, што выкарыстоўваецца для дакладнага вызначэння кропкі кантакту і разліку глыбіні ўціскання. Як паведамляецца ў літаратуры, ідэнтыфікацыя кропак кантакту мае вырашальнае значэнне для дакладнай ацэнкі ўласцівасцей матэрыялу, такіх як модуль85. Падыход, які ўключае аўтаматычную апрацоўку дадзеных крывой сілы, паказаў палепшанае супадзенне паміж падганяннем дадзеных і колькаснымі вымярэннямі для мяккіх матэрыялаў86. У гэтай працы наш выбар кропак кантакту адносна просты і аб'ектыўны, але мае свае абмежаванні. Наш кансерватыўны падыход да вызначэння кропкі кантакту можа прывесці да некалькі завышаных значэнняў модуля для меншых глыбінь уціскання (<100 нм). Выкарыстанне алгарытмічнага выяўлення кропак кантакту і аўтаматызаванай апрацоўкі дадзеных можа стаць працягам гэтай працы ў будучыні для далейшага ўдасканалення нашага метаду. Такім чынам, для ўласнага фонавага шуму парадку ±10 пН мы вызначаем кропку кантакту як першую кропку дадзеных на восі x на малюнку 6b са значэннем ≥10 пН. Затым, у адпаведнасці з парогам шуму 10 пН, вертыкальная лінія на ўзроўні ~0,27 мкм адзначае кропку кантакту з паверхняй, пасля чаго крывая расцяжэння працягваецца, пакуль падкладка не дасягне глыбіні ўціскання ~270 нм. Цікава, што, зыходзячы з памеру разгалінаваных палімерных шчотачных структур (300–400 нм), вымеранага з дапамогай метаду візуалізацыі, глыбіня ўціскання ўзору CL lehfilcon A, назіраная з дапамогай метаду парога фонавага шуму, складае каля 270 нм, што вельмі блізка да памеру, вымеранага з дапамогай STEM. Гэтыя вынікі дадаткова пацвярджаюць сумяшчальнасць і прыдатнасць формы і памеру наканечніка зонда AFM для ўціскання гэтай вельмі мяккай і высокаэластычнай разгалінаванай палімернай шчотачнай структуры. Гэтыя дадзеныя таксама даюць важкія доказы ў падтрымку нашага метаду выкарыстання фонавага шуму ў якасці парога для вызначэння кропак кантакту. Такім чынам, любыя колькасныя вынікі, атрыманыя з дапамогай матэматычнага мадэлявання і апраксімацыі крывой сілы, павінны быць адносна дакладнымі.
Колькасныя вымярэнні метадамі нанаўціскання АСМ цалкам залежаць ад матэматычных мадэляў, якія выкарыстоўваюцца для выбару дадзеных і наступнага аналізу. Таму важна ўлічваць усе фактары, звязаныя з выбарам індэнтара, уласцівасцямі матэрыялу і механікай іх узаемадзеяння, перш чым выбраць канкрэтную мадэль. У гэтым выпадку геаметрыя наканечніка была старанна ахарактарызавана з дапамогай мікрафатаграфій SEM (мал. 1), і на падставе вынікаў зонд для нанаўціскання АСМ дыяметрам 140 нм з цвёрдым конусам і сферычнай геаметрыяй наканечніка з'яўляецца добрым выбарам для характарыстыкі ўзораў lehfilcon A CL79. Яшчэ адзін важны фактар, які неабходна старанна ацаніць, - гэта эластычнасць палімернага матэрыялу, які тэстуецца. Нягледзячы на ​​тое, што зыходныя дадзеныя нанаўціскання (мал. 5а і 6а) выразна акрэсліваюць асаблівасці перакрыцця крывых расцяжэння і сціску, г.зн. поўнае пругкае аднаўленне матэрыялу, надзвычай важна пацвердзіць чыста пругкі характар ​​кантактаў. Для гэтага былі выкананы два паслядоўныя ўцісканні ў адным і тым жа месцы на паверхні ўзору lehfilcon A CL са хуткасцю ўціскання 1 мкм/с ва ўмовах поўнай гідратацыі. Атрыманыя дадзеныя крывой сілы паказаны на мал. 7, і, як і чакалася, крывыя пашырэння і сціскання двух адбіткаў практычна ідэнтычныя, што сведчыць аб высокай эластычнасці разгалінаванай палімернай шчоткавай структуры.
Дзве крывыя сілы ўціскання ў адным месцы на паверхні lehfilcon A CL паказваюць на ідэальную эластычнасць паверхні лінзы.
Зыходзячы з інфармацыі, атрыманай з SEM і STEM-выяў кончыка зонда і паверхні lehfilcon A CL адпаведна, конусна-сферная мадэль з'яўляецца слушным матэматычным прадстаўленнем узаемадзеяння паміж кончыкам зонда AFM і мяккім палімерным матэрыялам, які тэстуецца. Акрамя таго, для гэтай конусна-сфернай мадэлі асноўныя здагадкі аб пругкіх уласцівасцях адбітага матэрыялу справядлівыя для гэтага новага біяміметычнага матэрыялу і выкарыстоўваюцца для колькаснай ацэнкі модуля пругкасці.
Пасля ўсебаковай ацэнкі метаду нанаўціскання AFM і яго кампанентаў, уключаючы ўласцівасці зонда для ўціскання (форма, памер і калянасць спружыны), адчувальнасць (фонавы шум і ацэнка кропкі кантакту) і мадэлі апраксімацыі дадзеных (колькасныя вымярэнні модуля пругкасці), гэты метад быў выкарыстаны для характарыстыкі камерцыйна даступных ультрамяккіх узораў для праверкі колькасных вынікаў. Камерцыйны поліакрыламідны (PAAM) гідрагель з модулем пругкасці 1 кПа быў пратэставаны ў гідратаваных умовах з выкарыстаннем зонда 140 нм. Падрабязнасці выпрабаванняў модуляў і разлікаў прыведзены ў дадатковай інфармацыі. Вынікі паказалі, што сярэдні вымераны модуль склаў 0,92 кПа, а адхіленне %RSD і працэнтнае (%) ад вядомага модуля было менш за 10%. Гэтыя вынікі пацвярджаюць дакладнасць і ўзнаўляльнасць метаду нанаўціскання AFM, які выкарыстоўваецца ў гэтай працы для вымярэння модуляў ультрамяккіх матэрыялаў. Паверхні ўзораў lehfilcon A CL і падложкі SiHy былі дадаткова ахарактарызаваны з выкарыстаннем таго ж метаду нанаўціскання АСМ для вывучэння бачнага модуля кантакту ультрамяккай паверхні ў залежнасці ад глыбіні ўціскання. Крывыя падзелу сілы ўціскання былі створаны для трох узораў кожнага тыпу (n = 3; адно ўцісканне на ўзор) пры сіле 300 пН, хуткасці 1 мкм/с і поўнай гідратацыі. Крывая размеркавання сілы ўціскання была апраксімавана з выкарыстаннем мадэлі конус-сферы. Каб атрымаць модуль, які залежыць ад глыбіні ўціскання, быў усталяваны ўчастак крывой сілы шырынёй 40 нм на кожным кроку 20 нм, пачынаючы з кропкі кантакту, і вымераны значэнні модуля на кожным кроку крывой сілы. Spin Cy і інш. Падобны падыход быў выкарыстаны для характарыстыкі градыенту модуля палімерных шчотак полі(лаўрылметакрылату) (P12MA) з выкарыстаннем калоіднага нанаўціскання АСМ-зондам, і яны адпавядаюць дадзеным, атрыманым з выкарыстаннем кантактнай мадэлі Герца. Гэты падыход дае графік залежнасці бачнага модуля кантакту (кПа) ад глыбіні ўціскання (нм), як паказана на малюнку 8, які ілюструе градыент бачнага модуля кантакту/глыбіні. Разліковы модуль пругкасці ўзору CL lehfilcon A знаходзіцца ў дыяпазоне 2–3 кПа ў верхніх 100 нм узору, пасля чаго ён пачынае павялічвацца з глыбінёй. З іншага боку, пры выпрабаванні падкладкі SiHy без шчоткападобнай плёнкі на паверхні максімальная глыбіня ўціскання, дасягнутая пры сіле 300 пН, складае менш за 50 нм, а значэнне модуля, атрыманае з дадзеных, складае каля 400 кПа, што параўнальна са значэннямі модуля Юнга для аб'ёмных матэрыялаў.
Залежнасць бачнага кантактнага модуля пругкасці (кПа) ад глыбіні ўціскання (нм) для падложак lehfilcon A CL і SiHy з выкарыстаннем метаду нанаўціскання AFM з геаметрыяй конуса-сферы для вымярэння модуля.
Верхняя паверхня новай біяміметычнай структуры разгалінаванай палімернай шчоткі мае надзвычай нізкі модуль пругкасці (2–3 кПа). Гэта адпавядае свабодна вісячаму канца раздвоенай палімернай шчоткі, як паказана на STEM-выяве. Хоць ёсць некаторыя прыкметы градыенту модуля на вонкавым краі CL, асноўная падкладка з высокім модулем пругкасці аказвае большы ўплыў. Аднак верхнія 100 нм паверхні знаходзяцца ў межах 20% ад агульнай даўжыні разгалінаванай палімернай шчоткі, таму разумна выказаць здагадку, што вымераныя значэнні модуля ў гэтым дыяпазоне глыбіні ўціскання адносна дакладныя і не моцна залежаць ад уплыву ніжняга аб'екта.
З-за ўнікальнай біяміметычнай канструкцыі кантактных лінзаў lehfilcon A, якія складаюцца з разгалінаваных палімерных шчотачных структур PMPC, прышчэпленых да паверхні SiHy-субстратаў, вельмі цяжка надзейна ахарактарызаваць механічныя ўласцівасці іх паверхневых структур з выкарыстаннем традыцыйных метадаў вымярэння. Тут мы прадстаўляем перадавы метад AFM-нанаўціскання для дакладнай характарыстыкі ультрамяккіх матэрыялаў, такіх як lefilcon A, з высокім утрыманнем вады і надзвычай высокай эластычнасцю. Гэты метад заснаваны на выкарыстанні AFM-зонда, памер і геаметрыя якога старанна падабраны ў адпаведнасці са структурнымі памерамі ультрамяккіх паверхневых элементаў, якія будуць адбівацца. Гэта спалучэнне памераў паміж зондам і структурай забяспечвае павышаную адчувальнасць, што дазваляе нам вымяраць нізкі модуль пругкасці і ўласцівыя пругкія ўласцівасці разгалінаваных палімерных шчотачных элементаў, незалежна ад пораэластычных эфектаў. Вынікі паказалі, што ўнікальныя разгалінаваныя палімерныя шчотачныя элементы PMPC, характэрныя для паверхні лінзы, мелі надзвычай нізкі модуль пругкасці (да 2 кПа) і вельмі высокую эластычнасць (амаль 100%) пры выпрабаваннях у водным асяроддзі. Вынікі АСМ-нанаўціскання таксама дазволілі нам ахарактарызаваць бачны модуль кантакту/градыент глыбіні (30 кПа/200 нм) паверхні біяміметычнай лінзы. Гэты градыент можа быць выкліканы розніцай модуляў паміж разгалінаванымі палімернымі шчоткамі і падложкай SiHy, або разгалінаванай структурай/шчыльнасцю палімерных шчотак, або іх спалучэннем. Аднак, каб цалкам зразумець сувязь паміж структурай і ўласцівасцямі, асабліва ўплыў разгалінавання шчотак на механічныя ўласцівасці, неабходныя далейшыя паглыбленыя даследаванні. Падобныя вымярэнні могуць дапамагчы ахарактарызаваць механічныя ўласцівасці паверхні іншых ультрамяккіх матэрыялаў і медыцынскіх прылад.
Наборы дадзеных, атрыманыя і/або прааналізаваныя падчас бягучага даследавання, даступныя ў адпаведных аўтараў па разумным запыце.
Рахмаці, М., Сілва, Э.А., Рэзеланд, Дж.Е., Хэйвард, К. і Хаўген, Х.Дж. Біялагічныя рэакцыі на фізічныя і хімічныя ўласцівасці паверхняў біяматэрыялаў. Хімічнае грамадства. Рэд. 49, 5178–5224 (2020).
Чэнь, Ф.М. і Лю, Х. Удасканаленне біяматэрыялаў, атрыманых чалавекам, для тканіннай інжынерыі. праграмаванне. палімер. навука. 53, 86 (2016).
Sadtler, K. і інш. Распрацоўка, клінічнае ўкараненне і імунны адказ біяматэрыялаў у рэгенератыўнай медыцыне. National Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Олівер У.К. і Фар Г.М. Палепшаны метад вызначэння цвёрдасці і модуля пругкасці з выкарыстаннем эксперыментаў па ўцісканні з вымярэннямі нагрузкі і перамяшчэння. J. Alma mater. storage tank. 7, 1564–1583 (2011).
Уолі, С. М. Гістарычнае паходжанне вымярэння цвёрдасці метадам уціскання. альма-матэр. навука. тэхналогіі. 28, 1028–1044 (2012).
Бройтман, Э. Вымярэнні цвёрдасці метадам уціскання на макра-, мікра- і нанаўзроўнях: крытычны агляд. tribe. Wright. 65, 1–18 (2017).
Каўфман, Дж. Д. і Клаперыч, С. М. Памылкі выяўлення паверхні прыводзяць да завышэння модуля пругкасці пры нанаўцісканні мяккіх матэрыялаў. J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 312–317 (2009).
Карымзадэ А., Колур ССР, Аяталахі М.Р., Бушроа А.Р. і Ях'я М.Ю. Ацэнка метаду нанаўціскання для вызначэння механічных характарыстык гетэрагенных нанакампазітаў з выкарыстаннем эксперыментальных і вылічальных метадаў. навука. Дом 9, 15763 (2019).
Лю, К., ВанЛендынгем, М.Р. і Оварт, Т.С. Механічная характарыстыка мяккіх глейкапругкіх геляў метадам уціскання і адваротнага метаду канчатковых элементаў на аснове аптымізацыі. J. ​​Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 355–363 (2009).
Эндрус Дж. У., Боўэн Дж. і Шанелер Д. Аптымізацыя вызначэння глейкапругкасці з выкарыстаннем сумяшчальных вымяральных сістэм. Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Брыско, Б. Дж., Фіёры, Л. і Пеліла, Э. Нанаўцісканне палімерных паверхняў. J. Physics. D. Apply for physics. 31, 2395 (1998).
Міяіловіч А.С., Цінь Б., Фартуната Д. і Ван Вліт К.Дж. Характарыстыка вязкапругкіх механічных уласцівасцей высокаэластычных палімераў і біялагічных тканін з выкарыстаннем ударнага ўціскання. Часопіс біяматэрыялаў. 71, 388–397 (2018).
Перапёлкін Н.В., Кавалёў А.Е., Горб С.Н., Бародзіч Ф.М. Ацэнка модуля пругкасці і адгезійнай працы мяккіх матэрыялаў з выкарыстаннем пашыранага метаду Бародзіча-Галанава (БГ) і глыбокага ўціскання. fur. alma mater. 129, 198–213 (2019).
Шы, Х. і інш. Нанамаштабная марфалогія і механічныя ўласцівасці біяміметычных палімерных паверхняў сілікон-гідрагелевых кантактных лінзаў. Langmuir 37, 13961–13967 (2021).