Nature.com দেখার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি সীমিত CSS সমর্থন সহ একটি ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করছেন। সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড অক্ষম করুন)। এছাড়াও, চলমান সহায়তা নিশ্চিত করার জন্য, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটি দেখাই।
একসাথে তিনটি স্লাইডের একটি ক্যারোজেল প্রদর্শন করে। একসাথে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যেতে পূর্ববর্তী এবং পরবর্তী বোতামগুলি ব্যবহার করুন, অথবা শেষে স্লাইডার বোতামগুলি ব্যবহার করে একবারে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যান।
চিকিৎসা ডিভাইস এবং জৈব চিকিৎসা প্রয়োগের জন্য নতুন অতি-নরম উপকরণের বিকাশের সাথে সাথে, তাদের ভৌত এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির ব্যাপক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ গুরুত্বপূর্ণ এবং চ্যালেঞ্জিং। নতুন লেহফিলকন A বায়োমিমেটিক সিলিকন হাইড্রোজেল কন্টাক্ট লেন্সের অত্যন্ত নিম্ন পৃষ্ঠের মডুলাস চিহ্নিত করার জন্য একটি পরিবর্তিত পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি (AFM) ন্যানোইন্ডেন্টেশন কৌশল প্রয়োগ করা হয়েছিল যা শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ কাঠামোর একটি স্তর দিয়ে আবৃত। এই পদ্ধতিটি শাখাযুক্ত পলিমারের কাছে যাওয়ার সময় সান্দ্র এক্সট্রুশনের প্রভাব ছাড়াই যোগাযোগের বিন্দুগুলির সুনির্দিষ্ট নির্ধারণের অনুমতি দেয়। এছাড়াও, এটি পোরোইলাস্টিসিটির প্রভাব ছাড়াই পৃথক ব্রাশ উপাদানগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করা সম্ভব করে তোলে। এটি একটি নকশা (টিপ আকার, জ্যামিতি এবং স্প্রিং রেট) সহ একটি AFM প্রোব নির্বাচন করে অর্জন করা হয় যা নরম পদার্থ এবং জৈবিক নমুনার বৈশিষ্ট্য পরিমাপের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত। এই পদ্ধতিটি খুব নরম পদার্থ লেহফিলকন A এর সঠিক পরিমাপের জন্য সংবেদনশীলতা এবং নির্ভুলতা উন্নত করে, যার পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের উপর স্থিতিস্থাপকতার একটি অত্যন্ত কম মডুলাস (2 kPa পর্যন্ত) এবং অভ্যন্তরীণ (প্রায় 100%) জলীয় পরিবেশে অত্যন্ত উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা রয়েছে। পৃষ্ঠ গবেষণার ফলাফলগুলি কেবল লেহফিলকন এ লেন্সের অতি-নরম পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলিই প্রকাশ করেনি, বরং এটিও দেখিয়েছে যে শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশের মডুলাস সিলিকন-হাইড্রোজেন সাবস্ট্রেটের সাথে তুলনীয়। এই পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ কৌশলটি অন্যান্য অতি-নরম উপকরণ এবং চিকিৎসা ডিভাইসগুলিতে প্রয়োগ করা যেতে পারে।
জীবন্ত টিস্যুর সাথে সরাসরি যোগাযোগের জন্য তৈরি উপকরণের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি প্রায়শই জৈবিক পরিবেশ দ্বারা নির্ধারিত হয়। এই উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলির নিখুঁত মিল প্রতিকূল কোষীয় প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি না করে উপাদানের কাঙ্ক্ষিত ক্লিনিকাল বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জন করতে সহায়তা করে1,2,3। বাল্ক সমজাতীয় পদার্থের জন্য, স্ট্যান্ডার্ড পদ্ধতি এবং পরীক্ষা পদ্ধতির (যেমন, মাইক্রোইন্ডেন্টেশন4,5,6) প্রাপ্যতার কারণে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ তুলনামূলকভাবে সহজ। তবে, জেল, হাইড্রোজেল, বায়োপলিমার, জীবন্ত কোষ ইত্যাদির মতো অতি-নরম পদার্থের জন্য, পরিমাপের রেজোলিউশন সীমাবদ্ধতা এবং কিছু উপকরণের অসঙ্গতির কারণে এই পরীক্ষা পদ্ধতিগুলি সাধারণত প্রযোজ্য নয়7। বছরের পর বছর ধরে, ঐতিহ্যবাহী ইন্ডেন্টেশন পদ্ধতিগুলি বিস্তৃত নরম পদার্থের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য পরিবর্তিত এবং অভিযোজিত হয়েছে, তবে অনেক পদ্ধতি এখনও গুরুতর ত্রুটির শিকার হয় যা তাদের ব্যবহার সীমিত করে8,9,10,11,12,13। সুপারসফট উপকরণ এবং পৃষ্ঠ স্তরের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি সঠিকভাবে এবং নির্ভরযোগ্যভাবে চিহ্নিত করতে পারে এমন বিশেষায়িত পরীক্ষা পদ্ধতির অভাব বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে তাদের ব্যবহারকে মারাত্মকভাবে সীমিত করে।
আমাদের পূর্ববর্তী কাজে, আমরা লেহফিলকন এ (সিএল) কন্টাক্ট লেন্স প্রবর্তন করেছি, যা চোখের কর্নিয়ার পৃষ্ঠ দ্বারা অনুপ্রাণিত সম্ভাব্য বায়োমিমেটিক নকশা থেকে প্রাপ্ত সমস্ত অতি-নরম পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য সহ একটি নরম ভিন্নধর্মী উপাদান। এই জৈব উপাদানটি পলি(2-মেথাক্রাইলোইলোক্সিথাইলফসফোরিলকোলিন (এমপিসি)) (পিএমপিসি) এর একটি শাখাযুক্ত, ক্রস-লিঙ্কযুক্ত পলিমার স্তরকে একটি সিলিকন হাইড্রোজেল (SiHy) 15 এর উপর গ্রাফট করে তৈরি করা হয়েছিল যার উপর ভিত্তি করে চিকিৎসা ডিভাইসের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এই গ্রাফটিং প্রক্রিয়াটি পৃষ্ঠের উপর একটি স্তর তৈরি করে যার মধ্যে একটি খুব নরম এবং অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক শাখাযুক্ত পলিমারিক ব্রাশ কাঠামো থাকে। আমাদের পূর্ববর্তী কাজ নিশ্চিত করেছে যে লেহফিলকন এ সিএল এর বায়োমিমেটিক কাঠামো উন্নত ভেজা এবং দূষণ প্রতিরোধ, বর্ধিত তৈলাক্তকরণ এবং কোষ এবং ব্যাকটেরিয়া আঠালো হ্রাসের মতো উচ্চতর পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য প্রদান করে15,16। এছাড়াও, এই বায়োমিমেটিক উপাদানের ব্যবহার এবং বিকাশ অন্যান্য বায়োমেডিকেল ডিভাইসগুলিতে আরও সম্প্রসারণের পরামর্শ দেয়। অতএব, এই অতি-নরম উপাদানের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি চিহ্নিত করা এবং চোখের সাথে এর যান্ত্রিক মিথস্ক্রিয়া বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যাতে ভবিষ্যতের উন্নয়ন এবং প্রয়োগগুলিকে সমর্থন করার জন্য একটি বিস্তৃত জ্ঞান ভিত্তি তৈরি করা যায়। বেশিরভাগ বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ SiHy কন্টাক্ট লেন্সগুলি হাইড্রোফিলিক এবং হাইড্রোফোবিক পলিমারের একটি সমজাতীয় মিশ্রণ দ্বারা গঠিত যা একটি অভিন্ন উপাদান কাঠামো গঠন করে17। ঐতিহ্যবাহী কম্প্রেশন, টেনসিল এবং মাইক্রোইন্ডেন্টেশন পরীক্ষা পদ্ধতি18,19,20,21 ব্যবহার করে তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি তদন্ত করার জন্য বেশ কয়েকটি গবেষণা পরিচালিত হয়েছে। যাইহোক, লেহফিলকন A CL এর অভিনব বায়োমিমেটিক নকশা এটিকে একটি অনন্য ভিন্নধর্মী উপাদান করে তোলে যেখানে শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ কাঠামোর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি SiHy বেস সাবস্ট্রেটের থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক। অতএব, প্রচলিত এবং ইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে এই বৈশিষ্ট্যগুলি সঠিকভাবে পরিমাপ করা খুব কঠিন। একটি প্রতিশ্রুতিশীল পদ্ধতিতে পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি (AFM) তে প্রয়োগ করা ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরীক্ষার পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়, একটি পদ্ধতি যা জৈবিক কোষ এবং টিস্যুর মতো নরম ভিসকোইলাস্টিক পদার্থের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয়েছে, সেইসাথে নরম পলিমার22,23,24,25। ,26,27,28,29,30। AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশনে, ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরীক্ষার মৌলিক বিষয়গুলিকে AFM প্রযুক্তির সর্বশেষ অগ্রগতির সাথে একত্রিত করা হয় যাতে পরিমাপ সংবেদনশীলতা বৃদ্ধি পায় এবং সহজাতভাবে সুপারসফট উপকরণের বিস্তৃত পরিসরের পরীক্ষা করা যায়31,32,33,34,35,36। এছাড়াও, প্রযুক্তিটি বিভিন্ন জ্যামিতি ব্যবহারের মাধ্যমে অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা প্রদান করে। ইন্ডেন্টার এবং প্রোব এবং বিভিন্ন তরল মাধ্যমে পরীক্ষার সম্ভাবনা।
AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশনকে শর্তসাপেক্ষে তিনটি প্রধান উপাদানে ভাগ করা যেতে পারে: (1) সরঞ্জাম (সেন্সর, ডিটেক্টর, প্রোব, ইত্যাদি); (2) পরিমাপ পরামিতি (যেমন বল, স্থানচ্যুতি, গতি, র‍্যাম্প আকার, ইত্যাদি); (3) ডেটা প্রক্রিয়াকরণ (বেসলাইন সংশোধন, স্পর্শ বিন্দু অনুমান, ডেটা ফিটিং, মডেলিং, ইত্যাদি)। এই পদ্ধতির একটি উল্লেখযোগ্য সমস্যা হল যে AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন ব্যবহার করে সাহিত্যে বেশ কয়েকটি গবেষণা একই নমুনা/কোষ/উপাদানের ধরণের জন্য খুব ভিন্ন পরিমাণগত ফলাফল রিপোর্ট করে37,38,39,40,41। উদাহরণস্বরূপ, লেক্কা এবং অন্যান্য। যান্ত্রিকভাবে সমজাতীয় হাইড্রোজেল এবং ভিন্ন ভিন্ন কোষের নমুনার পরিমাপিত ইয়ংয়ের মডুলাসের উপর AFM প্রোব জ্যামিতির প্রভাব অধ্যয়ন এবং তুলনা করা হয়েছিল। তারা রিপোর্ট করেছেন যে মডুলাস মানগুলি ক্যান্টিলিভার নির্বাচন এবং টিপ আকৃতির উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল, পিরামিড-আকৃতির প্রোবের জন্য সর্বোচ্চ মান এবং একটি গোলাকার প্রোবের জন্য সর্বনিম্ন মান 42। একইভাবে, সেলহুবার-আঙ্কেল এবং অন্যান্য। পলিঅ্যাক্রিলামাইড (PAAM) নমুনার ইন্ডেন্টারের গতি, ইন্ডেন্টারের আকার এবং বেধ ACM43 ন্যানোইন্ডেন্টেশন দ্বারা পরিমাপ করা ইয়ং'স মডুলাসকে কীভাবে প্রভাবিত করে তা দেখানো হয়েছে। আরেকটি জটিল কারণ হল স্ট্যান্ডার্ড অত্যন্ত নিম্ন মডুলাস পরীক্ষার উপকরণ এবং বিনামূল্যে পরীক্ষা পদ্ধতির অভাব। এর ফলে আত্মবিশ্বাসের সাথে সঠিক ফলাফল পাওয়া খুব কঠিন হয়ে পড়ে। যাইহোক, পদ্ধতিটি আপেক্ষিক পরিমাপ এবং অনুরূপ নমুনা ধরণের মধ্যে তুলনামূলক মূল্যায়নের জন্য খুবই কার্যকর, উদাহরণস্বরূপ AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন ব্যবহার করে ক্যান্সার কোষ থেকে স্বাভাবিক কোষকে আলাদা করা 44, 45।
AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশনের মাধ্যমে নরম পদার্থ পরীক্ষা করার সময়, একটি সাধারণ নিয়ম হল নিম্ন স্প্রিং ধ্রুবক (k) সহ একটি প্রোব ব্যবহার করা যা নমুনা মডুলাসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মেলে এবং একটি অর্ধগোলাকার/গোলাকার ডগা যাতে প্রথম প্রোবটি নরম পদার্থের সাথে প্রথম যোগাযোগে নমুনা পৃষ্ঠগুলিকে ছিদ্র না করে। এটিও গুরুত্বপূর্ণ যে প্রোব দ্বারা উৎপন্ন বিচ্যুতি সংকেত লেজার ডিটেক্টর সিস্টেম দ্বারা সনাক্ত করার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী হওয়া উচিত24,34,46,47। অতি-নরম ভিন্নধর্মী কোষ, টিস্যু এবং জেলের ক্ষেত্রে, আরেকটি চ্যালেঞ্জ হল পুনরুৎপাদনযোগ্য এবং নির্ভরযোগ্য পরিমাপ নিশ্চিত করার জন্য প্রোব এবং নমুনা পৃষ্ঠের মধ্যে আঠালো বল অতিক্রম করা48,49,50। সম্প্রতি পর্যন্ত, AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশনের বেশিরভাগ কাজ তুলনামূলকভাবে বড় গোলাকার প্রোব ব্যবহার করে জৈবিক কোষ, টিস্যু, জেল, হাইড্রোজেল এবং জৈব অণুর যান্ত্রিক আচরণের অধ্যয়নের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে, যা সাধারণত কলয়েডাল প্রোব (CPs) নামে পরিচিত। , 47, 51, 52, 53, 54, 55। এই টিপসের ব্যাসার্ধ 1 থেকে 50 µm এবং সাধারণত বোরোসিলিকেট গ্লাস, পলিমিথাইল মেথাক্রিলেট (PMMA), পলিস্টাইরিন (PS), সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2) এবং হীরার মতো কার্বন (DLC) দিয়ে তৈরি। যদিও নরম নমুনা চরিত্রায়নের জন্য CP-AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন প্রায়শই প্রথম পছন্দ, এর নিজস্ব সমস্যা এবং সীমাবদ্ধতা রয়েছে। বৃহৎ, মাইক্রন-আকারের গোলাকার টিপ ব্যবহারের ফলে নমুনার সাথে টিপের মোট যোগাযোগের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায় এবং এর ফলে স্থানিক রেজোলিউশনের উল্লেখযোগ্য ক্ষতি হয়। নরম, অ-সমজাতীয় নমুনার জন্য, যেখানে স্থানীয় উপাদানগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি বৃহত্তর অঞ্চলে গড়ের থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক হতে পারে, CP ইন্ডেন্টেশন স্থানীয় স্কেলে বৈশিষ্ট্যগুলির যে কোনও অ-সমজাতীয়তা লুকিয়ে রাখতে পারে52। কোলয়েডাল প্রোবগুলি সাধারণত ইপোক্সি আঠালো ব্যবহার করে টিপলেস ক্যান্টিলিভারগুলিতে মাইক্রোন-আকারের কলয়েডাল গোলক সংযুক্ত করে তৈরি করা হয়। উৎপাদন প্রক্রিয়া নিজেই অনেক সমস্যার সাথে পরিপূর্ণ এবং প্রোব ক্যালিব্রেশন প্রক্রিয়ায় অসঙ্গতি দেখা দিতে পারে। এছাড়াও, কলয়েডাল কণার আকার এবং ভর সরাসরি ক্যান্টিলিভারের প্রধান ক্রমাঙ্কন পরামিতিগুলিকে প্রভাবিত করে, যেমন অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি, স্প্রিং স্টিফনেস এবং ডিফ্লেকশন সংবেদনশীলতা56,57,58। সুতরাং, প্রচলিত AFM প্রোবের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলি, যেমন তাপমাত্রা ক্রমাঙ্কন, CP-এর জন্য সঠিক ক্রমাঙ্কন প্রদান নাও করতে পারে এবং এই সংশোধনগুলি সম্পাদন করার জন্য অন্যান্য পদ্ধতির প্রয়োজন হতে পারে57, 59, 60, 61। সাধারণ CP ইন্ডেন্টেশন পরীক্ষাগুলি নরম নমুনার বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করার জন্য বৃহৎ বিচ্যুতি ক্যান্টিলিভার ব্যবহার করে, যা তুলনামূলকভাবে বৃহৎ বিচ্যুতিতে ক্যান্টিলিভারের অ-রৈখিক আচরণ ক্যালিব্রেট করার সময় আরেকটি সমস্যা তৈরি করে62,63,64। আধুনিক কলয়েডাল প্রোব ইন্ডেন্টেশন পদ্ধতিগুলি সাধারণত প্রোব ক্যালিব্রেট করতে ব্যবহৃত ক্যান্টিলিভারের জ্যামিতি বিবেচনা করে, কিন্তু কলয়েডাল কণার প্রভাব উপেক্ষা করে, যা পদ্ধতির নির্ভুলতায় অতিরিক্ত অনিশ্চয়তা তৈরি করে38,61। একইভাবে, কন্টাক্ট মডেল ফিটিং দ্বারা গণনা করা ইলাস্টিক মডিউলিগুলি সরাসরি ইন্ডেন্টেশন প্রোবের জ্যামিতির উপর নির্ভরশীল, এবং টিপ এবং নমুনা পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে অমিলের ফলে ভুল হতে পারে27, 65, 66, 67, 68। স্পেন্সার এবং অন্যান্যদের সাম্প্রতিক কিছু কাজ। CP-AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে নরম পলিমার ব্রাশগুলিকে চিহ্নিত করার সময় যে বিষয়গুলি বিবেচনা করা উচিত তা তুলে ধরা হয়েছে। তারা রিপোর্ট করেছেন যে গতির ফাংশন হিসাবে পলিমার ব্রাশগুলিতে একটি সান্দ্র তরল ধরে রাখার ফলে মাথার লোডিং বৃদ্ধি পায় এবং তাই গতি নির্ভর বৈশিষ্ট্যগুলির বিভিন্ন পরিমাপ30,69, 70, 71।
এই গবেষণায়, আমরা একটি পরিবর্তিত AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে অতি-নরম অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক উপাদান লেহফিলকন A CL এর পৃষ্ঠ মডুলাস চিহ্নিত করেছি। এই উপাদানের বৈশিষ্ট্য এবং নতুন কাঠামো বিবেচনা করে, ঐতিহ্যবাহী ইন্ডেন্টেশন পদ্ধতির সংবেদনশীলতা পরিসীমা এই অত্যন্ত নরম উপাদানের মডুলাস চিহ্নিত করার জন্য স্পষ্টতই অপর্যাপ্ত, তাই উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং নিম্ন সংবেদনশীলতা স্তর সহ একটি AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করা প্রয়োজন। বিদ্যমান কলয়েডাল AFM প্রোব ন্যানোইন্ডেন্টেশন কৌশলগুলির ত্রুটি এবং সমস্যাগুলি পর্যালোচনা করার পরে, আমরা দেখাই কেন আমরা সংবেদনশীলতা, পটভূমির শব্দ, যোগাযোগের বিন্দু, তরল ধারণ নির্ভরতার মতো নরম ভিন্নধর্মী পদার্থের বেগ মডুলাস পরিমাপ এবং সঠিক পরিমাণ নির্ধারণের জন্য একটি ছোট, কাস্টম-ডিজাইন করা AFM প্রোব বেছে নিয়েছি। এছাড়াও, আমরা ইন্ডেন্টেশন টিপের আকৃতি এবং মাত্রা সঠিকভাবে পরিমাপ করতে সক্ষম হয়েছি, যা আমাদের উপাদানের সাথে টিপের যোগাযোগের ক্ষেত্র মূল্যায়ন না করেই স্থিতিস্থাপকতার মডুলাস নির্ধারণ করতে শঙ্কু-গোলক ফিট মডেল ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। এই কাজে যে দুটি অন্তর্নিহিত অনুমান পরিমাপ করা হয়েছে তা হল সম্পূর্ণ স্থিতিস্থাপক উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং ইন্ডেন্টেশন গভীরতা-স্বাধীন মডুলাস। এই পদ্ধতি ব্যবহার করে, আমরা প্রথমে পদ্ধতিটির পরিমাণ নির্ণয়ের জন্য একটি পরিচিত মডুলাস দিয়ে অতি-নরম মান পরীক্ষা করেছি, এবং তারপর দুটি ভিন্ন কন্টাক্ট লেন্স উপকরণের পৃষ্ঠতল চিহ্নিত করার জন্য এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করেছি। বর্ধিত সংবেদনশীলতা সহ AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পৃষ্ঠতল চিহ্নিত করার এই পদ্ধতিটি চিকিৎসা ডিভাইস এবং জৈব চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সম্ভাব্য ব্যবহারের সাথে বিস্তৃত বায়োমিমেটিক ভিন্নধর্মী অতি-নরম উপকরণের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য হবে বলে আশা করা হচ্ছে।
ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরীক্ষার জন্য লেহফিলকন এ কন্টাক্ট লেন্স (অ্যালকন, ফোর্ট ওয়ার্থ, টেক্সাস, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র) এবং তাদের সিলিকন হাইড্রোজেল সাবস্ট্রেটগুলি বেছে নেওয়া হয়েছিল। পরীক্ষায় একটি বিশেষভাবে ডিজাইন করা লেন্স মাউন্ট ব্যবহার করা হয়েছিল। পরীক্ষার জন্য লেন্সটি ইনস্টল করার জন্য, এটি গম্বুজ আকৃতির স্ট্যান্ডের উপর সাবধানে স্থাপন করা হয়েছিল, নিশ্চিত করা হয়েছিল যে কোনও বায়ু বুদবুদ ভিতরে প্রবেশ করতে পারে না এবং তারপরে প্রান্তগুলি দিয়ে ঠিক করা হয়েছিল। লেন্স হোল্ডারের শীর্ষে ফিক্সচারের একটি গর্ত তরলটি ধরে রাখার সময় ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরীক্ষার জন্য লেন্সের অপটিক্যাল সেন্টারে অ্যাক্সেস সরবরাহ করে। এটি লেন্সগুলিকে সম্পূর্ণরূপে হাইড্রেটেড রাখে। 500 μl কন্টাক্ট লেন্স প্যাকেজিং দ্রবণটি পরীক্ষার সমাধান হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল। পরিমাণগত ফলাফল যাচাই করার জন্য, বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ নন-অ্যাক্টিভেটেড পলিঅ্যাক্রিলামাইড (PAAM) হাইড্রোজেলগুলি একটি পলিঅ্যাক্রিলামাইড-কো-মিথিলিন-বিসাক্রাইলামাইড রচনা (100 মিমি পেট্রিসফ্ট পেট্রি ডিশ, ম্যাট্রিজেন, ইরভাইন, সিএ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র) থেকে প্রস্তুত করা হয়েছিল, যা 1 kPa এর একটি পরিচিত ইলাস্টিক মডুলাস। AFM হাইড্রোজেল-প্রোব ইন্টারফেসে ৪-৫ ফোঁটা (প্রায় ১২৫ µl) ফসফেট বাফার স্যালাইন (কর্নিং লাইফ সায়েন্সেস, টিউকসবারি, এমএ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র থেকে PBS) এবং ১ ফোঁটা OPTI-মুক্ত পিওরমোইস্ট কন্টাক্ট লেন্স সলিউশন (অ্যালকন, ভৌড, টেক্সাস, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র) ব্যবহার করুন।
Lehfilcon A CL এবং SiHy সাবস্ট্রেটের নমুনাগুলি একটি FEI Quanta 250 ফিল্ড এমিশন স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ (FEG SEM) সিস্টেম ব্যবহার করে ভিজ্যুয়ালাইজ করা হয়েছিল যা স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ (STEM) ডিটেক্টর দিয়ে সজ্জিত ছিল। নমুনাগুলি প্রস্তুত করার জন্য, লেন্সগুলি প্রথমে জল দিয়ে ধুয়ে পাই-আকৃতির ওয়েজে কাটা হয়েছিল। নমুনাগুলির হাইড্রোফিলিক এবং হাইড্রোফোবিক উপাদানগুলির মধ্যে একটি ডিফারেনশিয়াল বৈসাদৃশ্য অর্জনের জন্য, RuO4 এর 0.10% স্থিতিশীল দ্রবণটি রঞ্জক হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল, যেখানে নমুনাগুলি 30 মিনিটের জন্য ডুবিয়ে রাখা হয়েছিল। lehfilcon A CL RuO4 স্টেইনিং কেবল উন্নত ডিফারেনশিয়াল বৈসাদৃশ্য অর্জনের জন্যই গুরুত্বপূর্ণ নয়, বরং শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশগুলির গঠনকে তাদের আসল আকারে সংরক্ষণ করতেও সহায়তা করে, যা পরে STEM ছবিতে দৃশ্যমান হয়। তারপরে এগুলিকে ক্রমবর্ধমান ইথানল ঘনত্ব সহ ইথানল/জলের মিশ্রণের একটি সিরিজে ধুয়ে এবং ডিহাইড্রেট করা হয়েছিল। তারপরে নমুনাগুলি EMBed 812/Araldite epoxy দিয়ে ঢালাই করা হয়েছিল, যা 70°C তাপমাত্রায় রাতারাতি নিরাময় করে। রজন পলিমারাইজেশনের মাধ্যমে প্রাপ্ত নমুনা ব্লকগুলিকে একটি আল্ট্রামাইক্রোটোম দিয়ে কাটা হয়েছিল, এবং ফলস্বরূপ পাতলা অংশগুলিকে 30 kV এর ত্বরণকারী ভোল্টেজে কম ভ্যাকুয়াম মোডে STEM ডিটেক্টর দিয়ে দৃশ্যমান করা হয়েছিল। PFQNM-LC-A-CAL AFM প্রোবের (ব্রুকার ন্যানো, সান্তা বারবারা, CA, USA) বিস্তারিত বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য একই SEM সিস্টেম ব্যবহার করা হয়েছিল। AFM প্রোবের SEM চিত্রগুলি 30 kV এর ত্বরণকারী ভোল্টেজ সহ একটি সাধারণ উচ্চ ভ্যাকুয়াম মোডে প্রাপ্ত হয়েছিল। AFM প্রোবের টিপের আকৃতি এবং আকারের সমস্ত বিবরণ রেকর্ড করার জন্য বিভিন্ন কোণ এবং বিবর্ধনে চিত্রগুলি অর্জন করুন। ছবিতে আগ্রহের সমস্ত টিপের মাত্রা ডিজিটালভাবে পরিমাপ করা হয়েছিল।
"PeakForce QNM in Fluid" মোড সহ একটি Dimension FastScan Bio Icon পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপ (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) লেহফিলকন A CL, SiHy সাবস্ট্রেট এবং PAAm হাইড্রোজেল নমুনা ভিজ্যুয়ালাইজ এবং ন্যানোইন্ডেন্টেট করার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল। ইমেজিং পরীক্ষার জন্য, 0.50 Hz স্ক্যান হারে নমুনার উচ্চ রেজোলিউশনের ছবি তোলার জন্য 1 nm এর নামমাত্র টিপ ব্যাসার্ধ সহ একটি PEAKFORCE-HIRS-FA প্রোব (Bruker) ব্যবহার করা হয়েছিল। সমস্ত ছবি জলীয় দ্রবণে তোলা হয়েছিল।
AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরীক্ষাগুলি PFQNM-LC-A-CAL প্রোব (ব্রুকার) ব্যবহার করে করা হয়েছিল। AFM প্রোবটিতে 345 nm পুরু, 54 µm লম্বা এবং 4.5 µm চওড়া একটি নাইট্রাইড ক্যান্টিলিভারে একটি সিলিকন টিপ রয়েছে যার অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি 45 kHz। এটি বিশেষভাবে নরম জৈবিক নমুনাগুলিতে পরিমাণগত ন্যানোমেকানিক্যাল পরিমাপের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ এবং সম্পাদন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। সেন্সরগুলি কারখানায় প্রাক-ক্যালিব্রেটেড স্প্রিং সেটিংস সহ পৃথকভাবে ক্যালিব্রেট করা হয়। এই গবেষণায় ব্যবহৃত প্রোবগুলির স্প্রিং ধ্রুবকগুলি 0.05–0.1 N/m এর মধ্যে ছিল। টিপের আকৃতি এবং আকার সঠিকভাবে নির্ধারণ করার জন্য, SEM ব্যবহার করে প্রোবটিকে বিশদভাবে চিহ্নিত করা হয়েছিল। চিত্র 1a PFQNM-LC-A-CAL প্রোবের একটি উচ্চ রেজোলিউশন, কম ম্যাগনিফিকেশন স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোগ্রাফ দেখায়, যা প্রোব ডিজাইনের একটি সামগ্রিক দৃশ্য প্রদান করে। চিত্র 1a-তে PFQNM-LC-A-CAL প্রোবের একটি উচ্চ রেজোলিউশন, কম ম্যাগনিফিকেশন স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোগ্রাফ দেখানো হয়েছে, যা প্রোব ডিজাইনের একটি সামগ্রিক দৃশ্য প্রদান করে। চিত্র 1a-এ। চিত্র 1b প্রোবের ডগার উপরের অংশের একটি বর্ধিত দৃশ্য দেখায়, যা ডগার আকৃতি এবং আকার সম্পর্কে তথ্য প্রদান করে। শেষ প্রান্তে, সূঁচটি প্রায় 140 nm ব্যাসের একটি গোলার্ধ (চিত্র 1c)। এর নীচে, ডগাটি একটি শঙ্কু আকৃতিতে টেপার হয়ে যায়, যা প্রায় 500 nm পরিমাপিত দৈর্ঘ্যে পৌঁছায়। টেপারিং অঞ্চলের বাইরে, ডগাটি নলাকার এবং মোট ডগার দৈর্ঘ্য 1.18 µm। এটি প্রোবের ডগার প্রধান কার্যকরী অংশ। এছাড়াও, 45 µm ব্যাস এবং 2 N/m স্প্রিং ধ্রুবক সহ একটি বৃহৎ গোলাকার পলিস্টাইরিন (PS) প্রোব (নোভাস্কান টেকনোলজিস, ইনকর্পোরেটেড, বুন, আইওয়া, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র) একটি কলয়েডাল প্রোব হিসাবে পরীক্ষার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল। তুলনার জন্য PFQNM-LC-A-CAL 140 nm প্রোব ব্যবহার করা হয়েছে।
জানা গেছে যে ন্যানোইন্ডেন্টেশনের সময় তরল পদার্থ AFM প্রোব এবং পলিমার ব্রাশ কাঠামোর মধ্যে আটকে যেতে পারে, যা AFM প্রোবটি আসলে পৃষ্ঠ স্পর্শ করার আগেই ঊর্ধ্বমুখী বল প্রয়োগ করবে। তরল ধারণের কারণে এই সান্দ্র এক্সট্রুশন প্রভাব যোগাযোগের আপাত বিন্দু পরিবর্তন করতে পারে, যার ফলে পৃষ্ঠের মডুলাস পরিমাপ প্রভাবিত হয়। তরল ধারণের উপর প্রোব জ্যামিতি এবং ইন্ডেন্টেশন গতির প্রভাব অধ্যয়ন করার জন্য, লেহফিলকন A CL নমুনার জন্য 1 µm/s এবং 2 µm/s ধ্রুবক স্থানচ্যুতি হারে 140 nm ব্যাসের প্রোব ব্যবহার করে ইন্ডেন্টেশন বল বক্ররেখা তৈরি করা হয়েছিল। প্রোব ব্যাস 45 µm, স্থির বল সেটিং 6 nN 1 µm/s এ অর্জন করা হয়েছিল। 140 nm ব্যাসের প্রোব সহ পরীক্ষাগুলি 1 µm/s ইন্ডেন্টেশন গতিতে এবং 300 pN এর একটি সেট বল দিয়ে করা হয়েছিল, যা উপরের চোখের পাতার শারীরবৃত্তীয় পরিসরের (1–8 kPa) মধ্যে একটি যোগাযোগ চাপ তৈরি করতে বেছে নেওয়া হয়েছিল। চাপ ৭২. ১৪০ এনএম ব্যাসের একটি প্রোব ব্যবহার করে ১ কেপিএ চাপ সহ পিএএ হাইড্রোজেলের নরম রেডিমেড নমুনাগুলি ১ μm/s গতিতে ৫০ পিএন ইন্ডেন্টেশন বলের জন্য পরীক্ষা করা হয়েছিল।
যেহেতু PFQNM-LC-A-CAL প্রোবের ডগার শঙ্কুযুক্ত অংশের দৈর্ঘ্য প্রায় 500 nm, তাই 500 nm-এর কম ইন্ডেন্টেশনের জন্য যেকোনো ইন্ডেন্টেশন গভীরতার জন্য নিরাপদে ধরে নেওয়া যেতে পারে যে ইন্ডেন্টেশনের সময় প্রোবের জ্যামিতি তার শঙ্কু আকৃতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ থাকবে। এছাড়াও, ধারণা করা হচ্ছে যে পরীক্ষার অধীনে থাকা উপাদানের পৃষ্ঠটি একটি বিপরীতমুখী স্থিতিস্থাপক প্রতিক্রিয়া প্রদর্শন করবে, যা নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতেও নিশ্চিত করা হবে। অতএব, ডগার আকৃতি এবং আকারের উপর নির্ভর করে, আমরা আমাদের AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরীক্ষা (ন্যানোস্কোপ) প্রক্রিয়া করার জন্য বিক্রেতার সফ্টওয়্যারে উপলব্ধ Briscoe, Sebastian এবং Adams দ্বারা তৈরি শঙ্কু-গোলক ফিটিং মডেলটি বেছে নিয়েছি। বিচ্ছেদ ডেটা বিশ্লেষণ সফ্টওয়্যার, Bruker) 73। মডেলটি গোলাকার শীর্ষ ত্রুটিযুক্ত শঙ্কুর জন্য বল-স্থানচ্যুতি সম্পর্ক F(δ) বর্ণনা করে। চিত্রে। চিত্র ২ একটি শক্ত শঙ্কুর সাথে একটি গোলাকার ডগার মিথস্ক্রিয়ার সময় যোগাযোগ জ্যামিতি দেখায়, যেখানে R হল গোলাকার ডগার ব্যাসার্ধ, a হল যোগাযোগ ব্যাসার্ধ, b হল গোলাকার ডগার শেষে যোগাযোগ ব্যাসার্ধ, δ হল যোগাযোগ ব্যাসার্ধ। ইন্ডেন্টেশন গভীরতা, θ হল শঙ্কুর অর্ধ-কোণ। এই প্রোবের SEM চিত্রটি স্পষ্টভাবে দেখায় যে 140 nm ব্যাসের গোলাকার ডগাটি একটি শঙ্কুতে স্পর্শকভাবে মিশে যায়, তাই এখানে b শুধুমাত্র R এর মাধ্যমে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে, অর্থাৎ b = R cos θ। বিক্রেতা-সরবরাহকৃত সফ্টওয়্যারটি বল বিভাজন ডেটা থেকে ইয়ং-এর মডুলাস (E) মান গণনা করার জন্য একটি শঙ্কু-গোলক সম্পর্ক প্রদান করে যা a > b ধরে নেয়। সম্পর্ক:
যেখানে F হল ইন্ডেন্টেশন বল, E হল ইয়ং এর মডুলাস, ν হল পয়সনের অনুপাত। যোগাযোগ ব্যাসার্ধ a অনুমান করা যেতে পারে:
লেফিলকন কন্টাক্ট লেন্সের উপাদানে একটি গোলাকার ডগা চাপানো একটি অনমনীয় শঙ্কুর যোগাযোগ জ্যামিতির স্কিম, যার উপরিভাগে শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ রয়েছে।
যদি a ≤ b হয়, তাহলে সম্পর্কটি একটি প্রচলিত গোলাকার ইন্ডেন্টারের সমীকরণে হ্রাস পাবে;
আমরা বিশ্বাস করি যে PMPC পলিমার ব্রাশের শাখাযুক্ত কাঠামোর সাথে ইন্ডেন্টিং প্রোবের মিথস্ক্রিয়ার ফলে যোগাযোগ ব্যাসার্ধ a গোলাকার যোগাযোগ ব্যাসার্ধ b এর চেয়ে বেশি হবে। অতএব, এই গবেষণায় সম্পাদিত ইলাস্টিক মডুলাসের সমস্ত পরিমাণগত পরিমাপের জন্য, আমরা a > b ক্ষেত্রে প্রাপ্ত নির্ভরতা ব্যবহার করেছি।
এই গবেষণায় অধ্যয়ন করা অতি-সফট বায়োমাইমেটিক উপকরণগুলি নমুনা ক্রস সেকশনের স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (STEM) এবং পৃষ্ঠের পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি (AFM) ব্যবহার করে ব্যাপকভাবে চিত্রিত করা হয়েছিল। এই বিস্তারিত পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যটি আমাদের পূর্বে প্রকাশিত কাজের একটি সম্প্রসারণ হিসাবে সম্পাদিত হয়েছিল, যেখানে আমরা নির্ধারণ করেছি যে PMPC-পরিবর্তিত লেহফিলকন A CL পৃষ্ঠের গতিশীলভাবে শাখাযুক্ত পলিমারিক ব্রাশ কাঠামোটি স্থানীয় কর্নিয়াল টিস্যু 14 এর অনুরূপ যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করেছে। এই কারণে, আমরা কন্টাক্ট লেন্স পৃষ্ঠগুলিকে বায়োমাইমেটিক উপকরণ 14 হিসাবে উল্লেখ করি। চিত্র 3a,b-তে যথাক্রমে লেহফিলকন A CL সাবস্ট্রেট এবং একটি অপরিশোধিত SiHy সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে শাখাযুক্ত PMPC পলিমার ব্রাশ কাঠামোর ক্রস বিভাগগুলি দেখানো হয়েছে। উভয় নমুনার পৃষ্ঠতল উচ্চ-রেজোলিউশন AFM চিত্র ব্যবহার করে আরও বিশ্লেষণ করা হয়েছিল, যা STEM বিশ্লেষণের ফলাফলগুলিকে আরও নিশ্চিত করেছে (চিত্র 3c, d)। একসাথে নেওয়া হলে, এই চিত্রগুলি 300-400 nm এ PMPC শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ কাঠামোর আনুমানিক দৈর্ঘ্য দেয়, যা AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরিমাপ ব্যাখ্যা করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। ছবিগুলি থেকে প্রাপ্ত আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ পর্যবেক্ষণ হল যে CL বায়োমিমেটিক উপাদানের সামগ্রিক পৃষ্ঠের গঠন SiHy সাবস্ট্রেট উপাদানের থেকে রূপগতভাবে আলাদা। তাদের পৃষ্ঠের রূপবিদ্যার এই পার্থক্যটি ইন্ডেন্টিং AFM প্রোবের সাথে তাদের যান্ত্রিক মিথস্ক্রিয়ার সময় এবং পরবর্তীতে পরিমাপিত মডুলাস মানগুলিতে স্পষ্ট হতে পারে।
(ক) লেহফিলকন A CL এবং (খ) SiHy সাবস্ট্রেটের ক্রস-সেকশনাল STEM ছবি। স্কেল বার, 500 nm। লেহফিলকন A CL সাবস্ট্রেট (গ) এবং বেস SiHy সাবস্ট্রেট (ঘ) (3 µm × 3 µm) এর পৃষ্ঠের AFM ছবি।
জৈব-অনুপ্রাণিত পলিমার এবং পলিমার ব্রাশের কাঠামো সহজাতভাবে নরম এবং বিভিন্ন জৈব-চিকিৎসা প্রয়োগে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন এবং ব্যবহৃত হয়েছে74,75,76,77। অতএব, AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করা গুরুত্বপূর্ণ, যা তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি সঠিকভাবে এবং নির্ভরযোগ্যভাবে পরিমাপ করতে পারে। কিন্তু একই সময়ে, এই অতি-নরম পদার্থগুলির অনন্য বৈশিষ্ট্য, যেমন অত্যন্ত কম স্থিতিস্থাপক মডুলাস, উচ্চ তরল সামগ্রী এবং উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা, প্রায়শই সঠিক উপাদান, আকার এবং ইন্ডেন্টিং প্রোবের আকার নির্বাচন করা কঠিন করে তোলে। এটি গুরুত্বপূর্ণ যাতে ইন্ডেন্টার নমুনার নরম পৃষ্ঠকে ছিদ্র না করে, যা পৃষ্ঠের সাথে যোগাযোগের বিন্দু এবং যোগাযোগের ক্ষেত্র নির্ধারণে ত্রুটির দিকে পরিচালিত করে।
এর জন্য, অতি-নরম বায়োমিমেটিক পদার্থের (lehfilcon A CL) রূপবিদ্যা সম্পর্কে একটি বিস্তৃত ধারণা অপরিহার্য। ইমেজিং পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রাপ্ত শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশের আকার এবং গঠন সম্পর্কে তথ্য AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন কৌশল ব্যবহার করে পৃষ্ঠের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের ভিত্তি প্রদান করে। মাইক্রোন-আকারের গোলাকার কলয়েডাল প্রোবের পরিবর্তে, আমরা PFQNM-LC-A-CAL সিলিকন নাইট্রাইড প্রোব (ব্রুকার) বেছে নিয়েছি যার টিপ ব্যাস 140 nm, বিশেষভাবে জৈবিক নমুনার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের পরিমাণগত ম্যাপিংয়ের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84। প্রচলিত কলয়েডাল প্রোবের তুলনায় তুলনামূলকভাবে তীক্ষ্ণ প্রোব ব্যবহারের যুক্তি উপাদানের কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। চিত্র 3a-তে দেখানো CL লেহফিলকন A-এর পৃষ্ঠে ব্রাঞ্চযুক্ত পলিমার ব্রাশের সাথে প্রোব টিপের আকার (~140 nm) তুলনা করলে, এই সিদ্ধান্তে পৌঁছানো যেতে পারে যে টিপটি এই ব্রাশ কাঠামোর সাথে সরাসরি সংস্পর্শে আসার জন্য যথেষ্ট বড়, যা টিপটি তাদের মধ্য দিয়ে ভেদ করার সম্ভাবনা হ্রাস করে। এই বিষয়টি ব্যাখ্যা করার জন্য, চিত্র 4-এ লেহফিলকন A CL এবং AFM প্রোবের ইন্ডেন্টিং টিপের একটি STEM চিত্র (স্কেলে আঁকা) দেখানো হয়েছে।
লেহফিলকন এ সিএল এবং একটি এসিএম ইন্ডেন্টেশন প্রোবের স্টেম চিত্র দেখানোর পরিকল্পনা (স্কেলে আঁকা)।
উপরন্তু, CP-AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি দ্বারা উত্পাদিত পলিমার ব্রাশের জন্য পূর্বে রিপোর্ট করা স্টিকি এক্সট্রুশন প্রভাবের ঝুঁকি এড়াতে 140 nm এর টিপ আকার যথেষ্ট ছোট। আমরা ধরে নিচ্ছি যে এই AFM টিপের বিশেষ শঙ্কু-গোলাকার আকৃতি এবং তুলনামূলকভাবে ছোট আকারের কারণে (চিত্র 1), lehfilcon A CL ন্যানোইন্ডেন্টেশন দ্বারা উৎপন্ন বল বক্ররেখার প্রকৃতি ইন্ডেন্টেশন গতি বা লোডিং/আনলোডিং গতির উপর নির্ভর করবে না। অতএব, এটি পোরোইলাস্টিক প্রভাব দ্বারা প্রভাবিত হয় না। এই অনুমান পরীক্ষা করার জন্য, lehfilcon A CL নমুনাগুলিকে PFQNM-LC-A-CAL প্রোব ব্যবহার করে একটি নির্দিষ্ট সর্বোচ্চ বলের উপর ইন্ডেন্ট করা হয়েছিল, কিন্তু দুটি ভিন্ন বেগে, এবং ফলস্বরূপ প্রসার্য এবং প্রত্যাহার বল বক্ররেখা ব্যবহার করে বল (nN) পৃথকীকরণে (µm) প্লট করা হয়েছিল চিত্র 5a-তে দেখানো হয়েছে। এটা স্পষ্ট যে লোডিং এবং আনলোডিংয়ের সময় বল বক্ররেখা সম্পূর্ণরূপে ওভারল্যাপ করে, এবং চিত্রে শূন্য ইন্ডেন্টেশন গভীরতায় বল শিয়ার ইন্ডেন্টেশন গতির সাথে বৃদ্ধি পায় এমন কোনও স্পষ্ট প্রমাণ নেই, যা ইঙ্গিত করে যে পৃথক ব্রাশ উপাদানগুলি পোরোইলাস্টিক প্রভাব ছাড়াই চিহ্নিত করা হয়েছিল। বিপরীতে, তরল ধারণ প্রভাব (সান্দ্র এক্সট্রুশন এবং পোরোইলাস্টিকিটি প্রভাব) একই ইন্ডেন্টেশন গতিতে 45 ​​µm ব্যাসের AFM প্রোবের জন্য স্পষ্ট এবং চিত্র 5b-তে দেখানো হয়েছে, প্রসারিত এবং প্রত্যাহার বক্ররেখার মধ্যে হিস্টেরেসিস দ্বারা হাইলাইট করা হয়েছে। এই ফলাফলগুলি অনুমানকে সমর্থন করে এবং পরামর্শ দেয় যে 140 nm ব্যাসের প্রোবগুলি এই ধরনের নরম পৃষ্ঠতলের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য একটি ভাল পছন্দ।
lehfilcon A CL ইন্ডেন্টেশন বল ACM ব্যবহার করে বক্ররেখা তৈরি করে; (a) দুটি লোডিং হারে 140 nm ব্যাসের একটি প্রোব ব্যবহার করে, যা পৃষ্ঠের ইন্ডেন্টেশনের সময় পোরোইলাস্টিক প্রভাবের অনুপস্থিতি প্রদর্শন করে; (b) 45 µm এবং 140 nm ব্যাসের প্রোব ব্যবহার করে ছোট প্রোবের তুলনায় বড় প্রোবের জন্য সান্দ্র এক্সট্রুশন এবং পোরোইলাস্টিকটির প্রভাব দেখায়।
অতি-নরম পৃষ্ঠতলের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য, AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতিতে অধ্যয়নাধীন উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করার জন্য সর্বোত্তম প্রোব থাকা আবশ্যক। টিপ আকৃতি এবং আকার ছাড়াও, AFM ডিটেক্টর সিস্টেমের সংবেদনশীলতা, পরীক্ষার পরিবেশে টিপ ডিফ্লেকশনের প্রতি সংবেদনশীলতা এবং ক্যান্টিলিভার স্টিফনেস ন্যানোইন্ডেন্টেশন পরিমাপের নির্ভুলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা নির্ধারণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। আমাদের AFM সিস্টেমের জন্য, পজিশন সেনসিটিভ ডিটেক্টর (PSD) সনাক্তকরণের সীমা প্রায় 0.5 mV এবং এটি PFQNM-LC-A-CAL প্রোবের প্রাক-ক্যালিব্রেটেড স্প্রিং রেট এবং গণনা করা তরল ডিফ্লেকশন সংবেদনশীলতার উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা তাত্ত্বিক লোড সংবেদনশীলতার সাথে মিলে যায়। 0.1 pN এর কম। অতএব, এই পদ্ধতিটি কোনও পেরিফেরাল শব্দ উপাদান ছাড়াই ন্যূনতম ইন্ডেন্টেশন বল ≤ 0.1 pN পরিমাপের অনুমতি দেয়। তবে, যান্ত্রিক কম্পন এবং তরল গতিবিদ্যার মতো কারণগুলির কারণে একটি AFM সিস্টেমের পক্ষে পেরিফেরাল শব্দকে এই স্তরে কমানো প্রায় অসম্ভব। এই কারণগুলি AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতির সামগ্রিক সংবেদনশীলতা সীমিত করে এবং এর ফলে প্রায় ≤ 10 pN ব্যাকগ্রাউন্ড নয়েজ সিগন্যাল তৈরি হয়। পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য, lehfilcon A CL এবং SiHy সাবস্ট্রেট নমুনাগুলিকে SEM বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য 140 nm প্রোব ব্যবহার করে সম্পূর্ণ হাইড্রেটেড অবস্থায় ইন্ডেন্ট করা হয়েছিল এবং ফলস্বরূপ বল বক্ররেখাগুলিকে বল (pN) এবং চাপের মধ্যে সুপারইম্পোজ করা হয়েছিল। বিচ্ছেদ প্লট (µm) চিত্র 6a-তে দেখানো হয়েছে। SiHy বেস সাবস্ট্রেটের তুলনায়, lehfilcon A CL বল বক্ররেখা স্পষ্টভাবে একটি ট্রানজিশনাল ফেজ দেখায় যা ফর্কড পলিমার ব্রাশের সাথে যোগাযোগের বিন্দু থেকে শুরু হয় এবং অন্তর্নিহিত উপাদানের সাথে টিপের ঢাল চিহ্নিতকরণের যোগাযোগের তীব্র পরিবর্তনের সাথে শেষ হয়। বল বক্ররেখার এই ট্রানজিশনাল অংশটি পৃষ্ঠের উপর শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশের সত্যিকারের স্থিতিস্থাপক আচরণকে হাইলাইট করে, যেমনটি টান বক্ররেখা এবং ব্রাশের কাঠামো এবং ভারী SiHy উপাদানের মধ্যে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের বৈসাদৃশ্যের ঘনিষ্ঠভাবে অনুসরণ করে সংকোচন বক্ররেখা দ্বারা প্রমাণিত হয়। লেফিলকন তুলনা করার সময়। PCS (চিত্র 3a) এর STEM ছবিতে একটি শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশের গড় দৈর্ঘ্য এবং চিত্র 3a. 6a-তে অ্যাবসিসা বরাবর এর বল বক্ররেখার বিভাজন দেখায় যে পদ্ধতিটি ডগা এবং পৃষ্ঠের একেবারে শীর্ষে পৌঁছানো শাখাযুক্ত পলিমার সনাক্ত করতে সক্ষম। ব্রাশ কাঠামোর মধ্যে যোগাযোগ। এছাড়াও, বল বক্ররেখার ঘনিষ্ঠ ওভারল্যাপ কোনও তরল ধারণ প্রভাব নির্দেশ করে না। এই ক্ষেত্রে, সূঁচ এবং নমুনার পৃষ্ঠের মধ্যে একেবারেই কোনও আনুগত্য নেই। দুটি নমুনার জন্য বল বক্ররেখার উপরের অংশগুলি ওভারল্যাপ করে, যা সাবস্ট্রেট উপকরণগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের মিল প্রতিফলিত করে।
(ক) লেহফিলকন এ সিএল সাবস্ট্রেট এবং সিএইচআই সাবস্ট্রেটের জন্য এএফএম ন্যানোইন্ডেন্টেশন ফোর্স কার্ভ, (খ) ব্যাকগ্রাউন্ড নয়েজ থ্রেশহোল্ড পদ্ধতি ব্যবহার করে যোগাযোগ বিন্দু অনুমান দেখানো ফোর্স কার্ভ।
বল বক্ররেখার সূক্ষ্ম বিবরণ অধ্যয়ন করার জন্য, চিত্র 6b-তে লেহফিলকন A CL নমুনার টান বক্ররেখা y-অক্ষ বরাবর সর্বোচ্চ 50 pN বল দিয়ে পুনরায় প্লট করা হয়েছে। এই গ্রাফটি মূল পটভূমির শব্দ সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য প্রদান করে। শব্দ ±10 pN পরিসরে, যা যোগাযোগ বিন্দু সঠিকভাবে নির্ধারণ করতে এবং ইন্ডেন্টেশন গভীরতা গণনা করতে ব্যবহৃত হয়। সাহিত্যে যেমন রিপোর্ট করা হয়েছে, মডুলাস85 এর মতো উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি সঠিকভাবে মূল্যায়ন করার জন্য যোগাযোগ বিন্দু সনাক্তকরণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। বল বক্ররেখা ডেটার স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়াকরণ জড়িত একটি পদ্ধতিতে নরম পদার্থের জন্য ডেটা ফিটিং এবং পরিমাণগত পরিমাপের মধ্যে একটি উন্নত ফিট দেখানো হয়েছে86। এই কাজে, যোগাযোগ বিন্দুগুলির আমাদের পছন্দ তুলনামূলকভাবে সহজ এবং বস্তুনিষ্ঠ, তবে এর সীমাবদ্ধতা রয়েছে। যোগাযোগ বিন্দু নির্ধারণের জন্য আমাদের রক্ষণশীল পদ্ধতির ফলে ছোট ইন্ডেন্টেশন গভীরতা (< 100 nm) এর জন্য সামান্য অতিরিক্ত অনুমান করা মডুলাস মান হতে পারে। অ্যালগরিদম-ভিত্তিক টাচপয়েন্ট সনাক্তকরণ এবং স্বয়ংক্রিয় ডেটা প্রক্রিয়াকরণের ব্যবহার ভবিষ্যতে এই কাজের ধারাবাহিকতা হতে পারে আমাদের পদ্ধতিকে আরও উন্নত করার জন্য। সুতরাং, ±10 pN ক্রমানুসারে অভ্যন্তরীণ পটভূমির শব্দের জন্য, আমরা চিত্র 6b-তে x-অক্ষের প্রথম ডেটা পয়েন্ট হিসাবে যোগাযোগ বিন্দুকে সংজ্ঞায়িত করি যার মান ≥10 pN। তারপর, 10 pN এর শব্দের থ্রেশহোল্ড অনুসারে, ~0.27 µm স্তরে একটি উল্লম্ব রেখা পৃষ্ঠের সাথে যোগাযোগ বিন্দু চিহ্নিত করে, যার পরে স্ট্রেচিং বক্ররেখা চলতে থাকে যতক্ষণ না সাবস্ট্রেটটি ~270 nm এর ইন্ডেন্টেশন গভীরতা পূরণ করে। মজার বিষয় হল, ইমেজিং পদ্ধতি ব্যবহার করে পরিমাপ করা শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ বৈশিষ্ট্যের (300-400 nm) আকারের উপর ভিত্তি করে, CL লেহফিলকনের ইন্ডেন্টেশন গভীরতা ব্যাকগ্রাউন্ড নয়েজ থ্রেশহোল্ড পদ্ধতি ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণ করা একটি নমুনা প্রায় 270 nm, যা STEM এর সাথে পরিমাপের আকারের খুব কাছাকাছি। এই ফলাফলগুলি এই অত্যন্ত নরম এবং অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ কাঠামোর ইন্ডেন্টেশনের জন্য AFM প্রোব টিপের আকৃতি এবং আকারের সামঞ্জস্য এবং প্রযোজ্যতা আরও নিশ্চিত করে। এই তথ্য যোগাযোগ বিন্দুগুলিকে চিহ্নিত করার জন্য থ্রেশহোল্ড হিসাবে পটভূমির শব্দ ব্যবহার করার আমাদের পদ্ধতিকে সমর্থন করার জন্য শক্তিশালী প্রমাণও সরবরাহ করে। সুতরাং, গাণিতিক মডেলিং এবং বল বক্ররেখা ফিটিং থেকে প্রাপ্ত যেকোনো পরিমাণগত ফলাফল তুলনামূলকভাবে সঠিক হওয়া উচিত।
AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি দ্বারা পরিমাণগত পরিমাপ সম্পূর্ণরূপে ডেটা নির্বাচন এবং পরবর্তী বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত গাণিতিক মডেলের উপর নির্ভরশীল। অতএব, একটি নির্দিষ্ট মডেল নির্বাচন করার আগে ইন্ডেন্টারের পছন্দ, উপাদানের বৈশিষ্ট্য এবং তাদের মিথস্ক্রিয়ার যান্ত্রিকতার সাথে সম্পর্কিত সমস্ত বিষয় বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ। এই ক্ষেত্রে, SEM মাইক্রোগ্রাফ ব্যবহার করে টিপ জ্যামিতিটি সাবধানতার সাথে চিহ্নিত করা হয়েছিল (চিত্র 1), এবং ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, lehfilcon A CL79 নমুনাগুলি চিহ্নিত করার জন্য একটি শক্ত শঙ্কু এবং গোলাকার টিপ জ্যামিতি সহ 140 nm ব্যাসের AFM ন্যানোইন্ডেন্টিং প্রোব একটি ভাল পছন্দ। আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় যা সাবধানতার সাথে মূল্যায়ন করা প্রয়োজন তা হল পরীক্ষা করা হচ্ছে এমন পলিমার উপাদানের স্থিতিস্থাপকতা। যদিও ন্যানোইন্ডেন্টেশনের প্রাথমিক তথ্য (চিত্র 5a এবং 6a) টান এবং সংকোচন বক্ররেখার ওভারল্যাপিংয়ের বৈশিষ্ট্যগুলি স্পষ্টভাবে রূপরেখা দেয়, অর্থাৎ, উপাদানের সম্পূর্ণ স্থিতিস্থাপক পুনরুদ্ধার, যোগাযোগগুলির বিশুদ্ধ স্থিতিস্থাপক প্রকৃতি নিশ্চিত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই লক্ষ্যে, সম্পূর্ণ হাইড্রেশন অবস্থার অধীনে 1 µm/s ইন্ডেন্টেশন হারে লেহফিলকন A CL নমুনার পৃষ্ঠের একই স্থানে দুটি ধারাবাহিক ইন্ডেন্টেশন করা হয়েছিল। ফলস্বরূপ বল বক্ররেখার তথ্য চিত্র 7 এ দেখানো হয়েছে এবং, যেমনটি প্রত্যাশা করা হয়েছিল, দুটি প্রিন্টের প্রসারণ এবং সংকোচন বক্ররেখা প্রায় একই রকম, যা শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ কাঠামোর উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা তুলে ধরে।
লেহফিলকন A CL এর পৃষ্ঠের একই স্থানে দুটি ইন্ডেন্টেশন বল বক্ররেখা লেন্স পৃষ্ঠের আদর্শ স্থিতিস্থাপকতা নির্দেশ করে।
প্রোব টিপ এবং লেহফিলকন A CL পৃষ্ঠের SEM এবং STEM চিত্র থেকে প্রাপ্ত তথ্যের উপর ভিত্তি করে, শঙ্কু-গোলক মডেলটি AFM প্রোব টিপ এবং পরীক্ষিত নরম পলিমার উপাদানের মধ্যে মিথস্ক্রিয়ার একটি যুক্তিসঙ্গত গাণিতিক উপস্থাপনা। এছাড়াও, এই শঙ্কু-গোলক মডেলের জন্য, ছাপানো উপাদানের স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে মৌলিক অনুমানগুলি এই নতুন বায়োমিমেটিক উপাদানের জন্য সত্য এবং স্থিতিস্থাপক মডুলাস পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।
AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি এবং এর উপাদানগুলির একটি বিস্তৃত মূল্যায়নের পর, যার মধ্যে রয়েছে ইন্ডেন্টেশন প্রোবের বৈশিষ্ট্য (আকৃতি, আকার এবং স্প্রিং স্টিফনেস), সংবেদনশীলতা (পটভূমির শব্দ এবং যোগাযোগ বিন্দু অনুমান), এবং ডেটা ফিটিং মডেল (পরিমাণগত মডুলাস পরিমাপ), পদ্ধতিটি ব্যবহার করা হয়েছিল। পরিমাণগত ফলাফল যাচাই করার জন্য বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ অতি-নরম নমুনাগুলিকে চিহ্নিত করুন। 1 kPa এর ইলাস্টিক মডুলাস সহ একটি বাণিজ্যিক পলিঅ্যাক্রিলামাইড (PAAM) হাইড্রোজেল 140 nm প্রোব ব্যবহার করে হাইড্রেটেড অবস্থায় পরীক্ষা করা হয়েছিল। মডিউল পরীক্ষা এবং গণনার বিশদ বিবরণ পরিপূরক তথ্যে দেওয়া হয়েছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে পরিমাপ করা গড় মডুলাস ছিল 0.92 kPa, এবং পরিচিত মডুলাস থেকে %RSD এবং শতাংশ (%) বিচ্যুতি 10% এর কম ছিল। এই ফলাফলগুলি অতি-নরম পদার্থের মডুলি পরিমাপ করতে এই কাজে ব্যবহৃত AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতির নির্ভুলতা এবং পুনরুৎপাদনযোগ্যতা নিশ্চিত করে। লেহফিলকন A CL নমুনার পৃষ্ঠতল এবং SiHy বেস সাবস্ট্রেটকে একই AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে আরও বৈশিষ্ট্যযুক্ত করা হয়েছিল যাতে আল্ট্রাসফট পৃষ্ঠের আপাত যোগাযোগ মডুলাসটি ইন্ডেন্টেশন গভীরতার ফাংশন হিসাবে অধ্যয়ন করা যায়। প্রতিটি ধরণের তিনটি নমুনার জন্য (n = 3; প্রতি নমুনায় একটি ইন্ডেন্টেশন) ইন্ডেন্টেশন বল পৃথকীকরণ বক্ররেখা তৈরি করা হয়েছিল 300 pN বল, 1 µm/s গতি এবং সম্পূর্ণ হাইড্রেশনে। একটি শঙ্কু-গোলক মডেল ব্যবহার করে ইন্ডেন্টেশন বল ভাগাভাগি বক্ররেখা আনুমানিক করা হয়েছিল। ইন্ডেন্টেশন গভীরতার উপর নির্ভরশীল মডুলাস পেতে, যোগাযোগের বিন্দু থেকে শুরু করে 20 nm এর প্রতিটি বৃদ্ধিতে বল বক্ররেখার 40 nm প্রশস্ত অংশ সেট করা হয়েছিল এবং বল বক্ররেখার প্রতিটি ধাপে মডুলাসের মান পরিমাপ করা হয়েছিল। স্পিন সাই ইত্যাদি। কলয়েডাল AFM প্রোব ন্যানোইন্ডেন্টেশন ব্যবহার করে পলি(লরিল মেথাক্রিলেট) (P12MA) পলিমার ব্রাশের মডুলাস গ্রেডিয়েন্টকে চিহ্নিত করার জন্য একই পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছে এবং তারা হার্টজ যোগাযোগ মডেল ব্যবহার করে ডেটার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই পদ্ধতিটি চিত্র 8-এ দেখানো হিসাবে আপাত যোগাযোগ মডুলাস (kPa) বনাম ইন্ডেন্টেশন গভীরতা (nm) এর একটি প্লট প্রদান করে, যা আপাত যোগাযোগ মডুলাস/গভীরতা গ্রেডিয়েন্টকে চিত্রিত করে। CL lehfilcon A নমুনার গণনা করা ইলাস্টিক মডুলাস নমুনার উপরের 100 nm এর মধ্যে 2-3 kPa এর মধ্যে থাকে, যার পরে এটি গভীরতার সাথে বাড়তে শুরু করে। অন্যদিকে, পৃষ্ঠে ব্রাশের মতো ফিল্ম ছাড়াই SiHy বেস সাবস্ট্রেট পরীক্ষা করার সময়, 300 pN বল দিয়ে অর্জিত সর্বোচ্চ ইন্ডেন্টেশন গভীরতা 50 nm এর কম হয় এবং ডেটা থেকে প্রাপ্ত মডুলাস মান প্রায় 400 kPa হয়, যা বাল্ক উপকরণের জন্য ইয়ংয়ের মডুলাসের মানের সাথে তুলনীয়।
মডুলাস পরিমাপের জন্য শঙ্কু-গোলক জ্যামিতি সহ AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে লেহফিলকন A CL এবং SiHy সাবস্ট্রেটের জন্য আপাত যোগাযোগ মডুলাস (kPa) বনাম ইন্ডেন্টেশন গভীরতা (nm)।
নতুন বায়োমিমেটিক ব্রাঞ্চড পলিমার ব্রাশ স্ট্রাকচারের উপরের পৃষ্ঠটি অত্যন্ত কম স্থিতিস্থাপকতা মডুলাস (2–3 kPa) প্রদর্শন করে। এটি STEM ছবিতে দেখানো ফর্কড পলিমার ব্রাশের মুক্ত ঝুলন্ত প্রান্তের সাথে মিলবে। যদিও CL এর বাইরের প্রান্তে একটি মডুলাস গ্রেডিয়েন্টের কিছু প্রমাণ রয়েছে, তবে প্রধান উচ্চ মডুলাস সাবস্ট্রেটটি আরও প্রভাবশালী। যাইহোক, পৃষ্ঠের উপরের 100 nm ব্রাঞ্চড পলিমার ব্রাশের মোট দৈর্ঘ্যের 20% এর মধ্যে, তাই এটি ধরে নেওয়া যুক্তিসঙ্গত যে এই ইন্ডেন্টেশন গভীরতা পরিসরে মডুলাসের পরিমাপিত মান তুলনামূলকভাবে সঠিক এবং নীচের বস্তুর প্রভাবের উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে না।
SiHy সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে গ্রাফট করা শাখাযুক্ত PMPC পলিমার ব্রাশ স্ট্রাকচার দিয়ে তৈরি লেহফিলকন A কন্টাক্ট লেন্সের অনন্য বায়োমিমেটিক ডিজাইনের কারণে, ঐতিহ্যবাহী পরিমাপ পদ্ধতি ব্যবহার করে তাদের পৃষ্ঠের কাঠামোর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে চিহ্নিত করা খুবই কঠিন। এখানে আমরা উচ্চ জলের পরিমাণ এবং অত্যন্ত উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা সহ লেফিলকন A এর মতো অতি-নরম পদার্থগুলিকে সঠিকভাবে চিহ্নিত করার জন্য একটি উন্নত AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতি উপস্থাপন করছি। এই পদ্ধতিটি একটি AFM প্রোবের ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে যার টিপ আকার এবং জ্যামিতিটি অতি-নরম পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলির কাঠামোগত মাত্রার সাথে মেলে সাবধানে বেছে নেওয়া হয়েছে। প্রোব এবং কাঠামোর মধ্যে মাত্রার এই সমন্বয় বর্ধিত সংবেদনশীলতা প্রদান করে, যা আমাদের পোরোইলাস্টিক প্রভাব নির্বিশেষে শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ উপাদানগুলির নিম্ন মডুলাস এবং অন্তর্নিহিত স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করতে দেয়। ফলাফলগুলি দেখায় যে লেন্স পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যযুক্ত অনন্য শাখাযুক্ত PMPC পলিমার ব্রাশগুলির জলীয় পরিবেশে পরীক্ষা করার সময় একটি অত্যন্ত কম স্থিতিস্থাপক মডুলাস (2 kPa পর্যন্ত) এবং খুব উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা (প্রায় 100%) ছিল। AFM ন্যানোইন্ডেন্টেশনের ফলাফল আমাদের বায়োমিমেটিক লেন্স পৃষ্ঠের আপাত যোগাযোগ মডুলাস/গভীরতা গ্রেডিয়েন্ট (30 kPa/200 nm) চিহ্নিত করতে সাহায্য করেছে। এই গ্রেডিয়েন্টটি শাখাযুক্ত পলিমার ব্রাশ এবং SiHy সাবস্ট্রেটের মধ্যে মডুলাসের পার্থক্য, অথবা পলিমার ব্রাশের শাখাযুক্ত কাঠামো/ঘনত্ব, অথবা তাদের সংমিশ্রণের কারণে হতে পারে। তবে, গঠন এবং বৈশিষ্ট্যের মধ্যে সম্পর্ক, বিশেষ করে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর ব্রাশ শাখার প্রভাব সম্পূর্ণরূপে বোঝার জন্য আরও গভীর অধ্যয়ন প্রয়োজন। অনুরূপ পরিমাপ অন্যান্য অতি-নরম পদার্থ এবং চিকিৎসা ডিভাইসের পৃষ্ঠের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য চিহ্নিত করতে সাহায্য করতে পারে।
বর্তমান গবেষণার সময় তৈরি এবং/অথবা বিশ্লেষণ করা ডেটাসেটগুলি যুক্তিসঙ্গত অনুরোধের ভিত্তিতে সংশ্লিষ্ট লেখকদের কাছ থেকে পাওয়া যাবে।
রহমতি, এম., সিলভা, ইএ, রিসল্যান্ড, জেই, হেওয়ার্ড, কে. এবং হাউগেন, এইচজে জৈব পদার্থের পৃষ্ঠের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের জৈবিক প্রতিক্রিয়া। রাসায়নিক। সমাজ। সম্পাদক। 49, 5178–5224 (2020)।
চেন, এফএম এবং লিউ, এক্স। টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের জন্য মানব-উদ্ভূত জৈব পদার্থের উন্নতি। প্রোগ্রামিং। পলিমার। বিজ্ঞান। 53, 86 (2016)।
স্যাডলার, কে. প্রমুখ। পুনর্জন্মমূলক ঔষধে জৈব উপাদানের নকশা, ক্লিনিক্যাল বাস্তবায়ন এবং রোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা। জাতীয় ম্যাট রেভ. ১, ১৬০৪০ (২০১৬)।
অলিভার ডব্লিউকে এবং ফার জিএম লোড এবং স্থানচ্যুতি পরিমাপের সাথে ইন্ডেন্টেশন পরীক্ষা ব্যবহার করে কঠোরতা এবং স্থিতিস্থাপক মডুলাস নির্ধারণের জন্য একটি উন্নত পদ্ধতি। জে. মাতৃশিক্ষায়তন। স্টোরেজ ট্যাঙ্ক। ৭, ১৫৬৪–১৫৮৩ (২০১১)।
ওয়ালি, এসএম ইন্ডেন্টেশন কঠোরতা পরীক্ষার ঐতিহাসিক উৎপত্তি। আলমা ম্যাটার। বিজ্ঞান। প্রযুক্তি। ২৮, ১০২৮–১০৪৪ (২০১২)।
ব্রয়েটম্যান, ই. ম্যাক্রো-, মাইক্রো- এবং ন্যানোস্কেলে ইন্ডেন্টেশন হার্ডনেস পরিমাপ: একটি সমালোচনামূলক পর্যালোচনা। উপজাতি। রাইট। 65, 1–18 (2017)।
কাউফম্যান, জেডি এবং ক্ল্যাপারিচ, এসএম সারফেস সনাক্তকরণ ত্রুটি নরম পদার্থের ন্যানোইন্ডেন্টেশনে মডুলাস অত্যধিক মূল্যায়নের দিকে পরিচালিত করে। জে. মেকা। আচরণ। জৈব চিকিৎসা বিজ্ঞান। আলমা ম্যাটার। 2, 312–317 (2009)।
করিমজাদে এ., কোলুর এসএসআর, আয়াতোল্লাখি এমআর, বুশরোয়া এআর এবং ইয়াহিয়া এম.ইউ. পরীক্ষামূলক এবং গণনামূলক পদ্ধতি ব্যবহার করে ভিন্ন ভিন্ন ন্যানোকম্পোজিটগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য ন্যানোইন্ডেন্টেশন পদ্ধতির মূল্যায়ন। বিজ্ঞান। হাউস ৯, ১৫৭৬৩ (২০১৯)।
লিউ, কে., ভ্যানলেন্ডহাম, এমআর, এবং ওওয়ার্ট, টিএস ইন্ডেন্টেশন এবং অপ্টিমাইজেশন-ভিত্তিক বিপরীত সসীম উপাদান বিশ্লেষণ দ্বারা নরম ভিসকোইলাস্টিক জেলগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যায়ন। জে. মেকা। আচরণ। জৈব চিকিৎসা বিজ্ঞান। আলমা ম্যাটার। 2, 355–363 (2009)।
অ্যান্ড্রুজ জেডব্লিউ, বোয়েন জে এবং শ্যানেলার ​​ডি। সামঞ্জস্যপূর্ণ পরিমাপ ব্যবস্থা ব্যবহার করে ভিসকোইলাস্টিসিটি নির্ধারণের অপ্টিমাইজেশন। সফট ম্যাটার 9, 5581–5593 (2013)।
ব্রিস্কো, বিজে, ফিওরি, এল. এবং পেলিলো, ই. পলিমারিক পৃষ্ঠের ন্যানোইন্ডেন্টেশন। জে. পদার্থবিদ্যা। ডি. পদার্থবিদ্যার জন্য প্রয়োগ। ৩১, ২৩৯৫ (১৯৯৮)।
মিয়াইলোভিচ এএস, সিন বি., ফরচুনাটো ডি. এবং ভ্যান ভ্লিয়েট কেজে শক ইন্ডেন্টেশন ব্যবহার করে অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক পলিমার এবং জৈবিক টিস্যুর ভিসকোইলাস্টিক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের বৈশিষ্ট্য। জার্নাল অফ বায়োমেটেরিয়ালস। 71, 388–397 (2018)।
পেরেপেলকিন এনভি, কোভালেভ এই, গর্ব এসএন, বোরোডিচ এফএম বর্ধিত বোরোডিচ-গালানোভ (বিজি) পদ্ধতি এবং গভীর ইন্ডেন্টেশন ব্যবহার করে নরম পদার্থের ইলাস্টিক মডুলাস এবং আনুগত্যের কাজের মূল্যায়ন। পশম। আলমা ম্যাটার। 129, 198–213 (2019)।
শি, এক্স. এট আল। সিলিকন হাইড্রোজেল কন্টাক্ট লেন্সের বায়োমিমেটিক পলিমারিক পৃষ্ঠের ন্যানোস্কেল রূপবিদ্যা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য। ল্যাংমুইর 37, 13961–13967 (2021)।