Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com. Naudojate naršyklės versiją su ribotu CSS palaikymu. Norėdami gauti geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Be to, siekdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodome be stilių ir „JavaScript“.
Rodo trijų skaidrių karuselę vienu metu. Naudokite mygtukus „Ankstesnis“ ir „Kitas“, kad vienu metu pereitumėte per tris skaidres, arba naudokite slankiklio mygtukus gale, kad vienu metu pereitumėte per tris skaidres.
Kuriant naujas itin minkštas medžiagas medicinos prietaisams ir biomedicinos reikmėms, išsamiai apibūdinti jų fizikines ir mechanines savybes tampa svarbu ir sudėtinga. Modifikuota atominės jėgos mikroskopijos (AFM) nanoindentacijos technika buvo pritaikyta siekiant apibūdinti itin mažą naujojo „lehfilcon A“ biomimetinio silikono hidrogelio kontaktinio lęšio, padengto šakotų polimerinių šepetėlių struktūrų sluoksniu, paviršiaus modulį. Šis metodas leidžia tiksliai nustatyti sąlyčio taškus be klampaus ekstruzijos poveikio, kai artėjama prie šakotų polimerų. Be to, jis leidžia nustatyti atskirų šepetėlių elementų mechanines savybes be poroelastikos poveikio. Tai pasiekiama parenkant AFM zondą, kurio konstrukcija (antgalio dydis, geometrija ir spyruoklės standumas) ypač tinka minkštų medžiagų ir biologinių mėginių savybėms matuoti. Šis metodas pagerina jautrumą ir tikslumą, siekiant tiksliai matuoti labai minkštą medžiagą „lehfilcon A“, kuri pasižymi itin mažu paviršiaus ploto elastingumo moduliu (iki 2 kPa) ir itin dideliu elastingumu vidinėje (beveik 100 %) vandeninėje aplinkoje. Paviršiaus tyrimo rezultatai ne tik atskleidė itin minkštas „Lehfilcon A“ lęšio paviršiaus savybes, bet ir parodė, kad šakotų polimerinių šepetėlių modulis yra panašus į silicio-vandenilio substrato modulį. Ši paviršiaus charakterizavimo technika gali būti taikoma ir kitoms itin minkštoms medžiagoms bei medicinos prietaisams.
Medžiagų, skirtų tiesioginiam sąlyčiui su gyvaisiais audiniais, mechanines savybes dažnai lemia biologinė aplinka. Idealus šių medžiagų savybių atitikimas padeda pasiekti norimas klinikines medžiagos savybes nesukeliant nepageidaujamų ląstelių reakcijų1,2,3. Didelių homogeninių medžiagų mechanines savybes apibūdinti gana lengva dėl standartinių procedūrų ir bandymo metodų (pvz., mikroįspaudimo4,5,6). Tačiau itin minkštoms medžiagoms, tokioms kaip geliai, hidrogeliai, biopolimerai, gyvos ląstelės ir kt., šie bandymo metodai paprastai netaikomi dėl matavimo skiriamosios gebos apribojimų ir kai kurių medžiagų nehomogeniškumo7. Bėgant metams, tradiciniai įspaudimo metodai buvo modifikuoti ir pritaikyti, kad būtų galima apibūdinti įvairias minkštas medžiagas, tačiau daugelis metodų vis dar turi rimtų trūkumų, kurie riboja jų naudojimą8,9,10,11,12,13. Specializuotų bandymo metodų, kurie galėtų tiksliai ir patikimai apibūdinti itin minkštų medžiagų ir paviršiaus sluoksnių mechanines savybes, trūkumas labai riboja jų naudojimą įvairiose srityse.
Ankstesniame darbe pristatėme kontaktinį lęšį „lehfilcon A“ (CL) – minkštą heterogeninę medžiagą, pasižyminčią visomis itin minkštomis paviršiaus savybėmis, gautomis iš potencialiai biomimetinių dizainų, įkvėptų akies ragenos paviršiaus. Ši biomedžiaga buvo sukurta skiepijant šakotą, susiūtą polimerinį poli(2-metakriloiloksietilfosforilcholino (MPC)) (PMPC) sluoksnį ant silikono hidrogelio (SiHy) 15, skirto medicinos prietaisams. Šis skiepijimo procesas sukuria paviršiaus sluoksnį, kurį sudaro labai minkšta ir labai elastinga šakota polimerinė šepetėlio struktūra. Ankstesnis mūsų darbas patvirtino, kad biomimetinė „lehfilcon A CL“ struktūra suteikia puikias paviršiaus savybes, tokias kaip geresnė drėkinimo ir užsiteršimo apsauga, didesnis tepumas ir mažesnis ląstelių bei bakterijų sukibimas 15,16. Be to, šios biomimetinės medžiagos naudojimas ir plėtra taip pat rodo tolesnę plėtrą kituose biomedicininiuose prietaisuose. Todėl labai svarbu apibūdinti šios itin minkštos medžiagos paviršiaus savybes ir suprasti jos mechaninę sąveiką su akimi, kad būtų sukurta išsami žinių bazė, skirta paremti būsimus pokyčius ir pritaikymus. Dauguma komerciškai prieinamų SiHy kontaktinių lęšių yra sudaryti iš homogeninio hidrofilinių ir hidrofobinių polimerų mišinio, kuris sudaro vienodą medžiagos struktūrą17. Atlikta keletas tyrimų, siekiant ištirti jų mechanines savybes, naudojant tradicinius gniuždymo, tempimo ir mikroįspaudimo bandymų metodus18,19,20,21. Tačiau naujas biomimetinis lehfilcon A CL dizainas paverčia jį unikalia heterogenine medžiaga, kurioje šakotų polimerinių šepetėlių struktūrų mechaninės savybės labai skiriasi nuo SiHy pagrindo substrato savybių. Todėl labai sunku tiksliai kiekybiškai įvertinti šias savybes naudojant įprastus ir įspaudimo metodus. Perspektyvus metodas naudoja nanoįspaudimo bandymo metodą, įdiegtą atominės jėgos mikroskopijoje (AFM) – metodą, kuris buvo naudojamas minkštų klampsai elastingų medžiagų, tokių kaip biologinės ląstelės ir audiniai, taip pat minkštų polimerų mechaninėms savybėms nustatyti22,23,24,25.,26,27,28,29,30. AFM nanoįspaudimo metodu nanoįspaudimo bandymų pagrindai derinami su naujausiais AFM technologijos pasiekimais, siekiant padidinti matavimo jautrumą ir išbandyti platų iš esmės itin minkštų medžiagų spektrą31,32,33,34,35,36. Be to, ši technologija siūlo ir kitų svarbių pranašumų, nes naudojama skirtinga geometrija, įspaudiklis ir zondas, bei galimybė atlikti bandymus įvairiose skystose terpėse.
AFM nanoįspaudimą galima sąlygiškai suskirstyti į tris pagrindinius komponentus: (1) įrangą (jutiklius, detektorius, zondus ir kt.); (2) matavimo parametrus (pvz., jėgą, poslinkį, greitį, rampos dydį ir kt.); (3) duomenų apdorojimą (bazinės linijos korekciją, sąlyčio taško įvertinimą, duomenų pritaikymą, modeliavimą ir kt.). Reikšminga šio metodo problema yra ta, kad keli literatūroje aprašyti tyrimai, kuriuose naudojamas AFM nanoįspaudimas, pateikia labai skirtingus kiekybinius rezultatus tam pačiam mėginio / ląstelės / medžiagos tipui37,38,39,40,41. Pavyzdžiui, Lekka ir kt. buvo tirta ir palyginta AFM zondo geometrijos įtaka išmatuotam mechaniškai homogeninio hidrogelio ir heterogeninių ląstelių mėginių Youngo moduliui. Jie praneša, kad modulio vertės labai priklauso nuo konsolės pasirinkimo ir antgalio formos, o didžiausia vertė yra piramidės formos zondui, o mažiausia – 42 – sferiniam zondui. Panašiai Selhuber-Unkel ir kt. Parodyta, kaip įspaudiklio greitis, įspaudiklio dydis ir poliakrilamido (PAAM) mėginių storis veikia Youngo modulį, išmatuotą naudojant ACM43 nanoįspaudimą. Kitas apsunkinantis veiksnys yra standartinių itin mažo modulio bandymo medžiagų ir nemokamų bandymo procedūrų trūkumas. Dėl to labai sunku gauti tikslius rezultatus su patikimumu. Tačiau šis metodas yra labai naudingas atliekant santykinius matavimus ir lyginamąjį vertinimą tarp panašių mėginių tipų, pavyzdžiui, naudojant AFM nanoįspaudimą normalioms ląstelėms nuo vėžio ląstelių atskirti 44, 45.
Atliekant minkštų medžiagų bandymus AFM nanoįspaudimo metodu, bendra taisyklė yra naudoti zondą su maža spyruoklinės konstantos (k) verte, kuri tiksliai atitiktų mėginio modulį, ir pusrutulio/apvaliu galu, kad pirmasis zondas nepradurtų mėginio paviršiaus pirmojo kontakto su minkštomis medžiagomis metu. Taip pat svarbu, kad zondo generuojamas deformacijos signalas būtų pakankamai stiprus, kad jį būtų galima aptikti lazerinio detektoriaus sistema24,34,46,47. Itin minkštų heterogeninių ląstelių, audinių ir gelių atveju kitas iššūkis yra įveikti sukibimo jėgą tarp zondo ir mėginio paviršiaus, kad būtų užtikrinti atkuriami ir patikimi matavimai48,49,50. Iki šiol dauguma AFM nanoįspaudimo darbų buvo skirti biologinių ląstelių, audinių, gelių, hidrogelių ir biomolekulių mechaninio elgesio tyrimams, naudojant santykinai didelius sferinius zondus, paprastai vadinamus koloidiniais zondais (CP). , 47, 51, 52, 53, 54, 55. Šių antgalių spindulys yra nuo 1 iki 50 µm ir dažniausiai gaminami iš borosilikatinio stiklo, polimetilmetakrilato (PMMA), polistireno (PS), silicio dioksido (SiO2) ir deimanto tipo anglies (DLC). Nors CP-AFM nanoįspaudimas dažnai yra pirmasis pasirinkimas minkštų mėginių apibūdinimui, jis turi savų problemų ir apribojimų. Didelių, mikrono dydžio sferinių antgalių naudojimas padidina bendrą antgalio sąlyčio su mėginiu plotą ir lemia didelį erdvinės skiriamosios gebos praradimą. Minkštiems, nehomogeniniams mėginiams, kur vietinių elementų mechaninės savybės gali labai skirtis nuo vidurkio platesniame plote, CP įspaudimas gali paslėpti bet kokį savybių nehomogeniškumą vietiniu mastu52. Koloidiniai zondai paprastai gaminami pritvirtinant mikrono dydžio koloidines sferas prie be antgalių esančių konsolinių spyruoklių, naudojant epoksidinius klijus. Pats gamybos procesas yra kupinas problemų ir gali sukelti neatitikimų zondo kalibravimo procese. Be to, koloidinių dalelių dydis ir masė tiesiogiai veikia pagrindinius konsolės kalibravimo parametrus, tokius kaip rezonansinis dažnis, spyruoklės standumas ir deformacijos jautrumas56,57,58. Taigi, įprastiems AFM zondams dažniausiai naudojami metodai, tokie kaip temperatūros kalibravimas, gali neužtikrinti tikslaus CP kalibravimo, todėl šioms korekcijoms atlikti gali prireikti kitų metodų57, 59, 60, 61. Tipiniuose CP įspaudimo eksperimentuose minkštų mėginių savybėms tirti naudojama didelių nuokrypių konsolė, o tai sukuria dar vieną problemą kalibruojant netiesinį konsolės elgesį esant santykinai dideliems nuokrypiams62,63,64. Šiuolaikiniai koloidinių zondų įspaudimo metodai paprastai atsižvelgia į zondui kalibruoti naudojamos konsolės geometriją, tačiau ignoruoja koloidinių dalelių įtaką, o tai sukuria papildomą metodo tikslumo neapibrėžtumą38,61. Panašiai, kontaktinio modelio pritaikymo būdu apskaičiuoti tamprumo moduliai tiesiogiai priklauso nuo įspaudimo zondo geometrijos, o neatitikimas tarp antgalio ir mėginio paviršiaus charakteristikų gali sukelti netikslumų27, 65, 66, 67, 68. Kai kurie naujausi Spencer ir kt. darbai. Išryškinami veiksniai, į kuriuos reikėtų atsižvelgti apibūdinant minkštus polimerinius šepetėlius naudojant CP-AFM nanoįspaudimo metodą. Jie pranešė, kad klampaus skysčio sulaikymas polimeriniuose šepetėliuose, priklausomai nuo greičio, padidina galvutės apkrovą ir dėl to gaunami skirtingi nuo greičio priklausomų savybių matavimai30,69,70,71.
Šiame tyrime apibūdinome itin minkštos, labai elastingos medžiagos lehfilcon A CL paviršiaus modulį, naudodami modifikuotą AFM nanoįspaudimo metodą. Atsižvelgiant į šios medžiagos savybes ir naują struktūrą, tradicinio įspaudimo metodo jautrumo diapazonas yra akivaizdžiai nepakankamas šios itin minkštos medžiagos moduliui apibūdinti, todėl būtina naudoti didesnio ir mažesnio jautrumo AFM nanoįspaudimo metodą. Apžvelgę ​​esamų koloidinių AFM zondų nanoįspaudimo metodų trūkumus ir problemas, parodome, kodėl pasirinkome mažesnį, specialiai sukurtą AFM zondą, kad pašalintume jautrumą, foninį triukšmą, tiksliai nustatytume sąlyčio tašką, išmatuotume minkštų heterogeninių medžiagų greičio modulį, pvz., priklausomybę nuo skysčių susilaikymo, ir tiksliai kiekybiškai įvertintume. Be to, galėjome tiksliai išmatuoti įspaudimo antgalio formą ir matmenis, o tai leido mums naudoti kūgio-sferos atitikimo modelį tamprumo moduliui nustatyti, neįvertinant antgalio sąlyčio su medžiaga ploto. Šiame darbe kiekybiškai įvertinamos dvi numanomos prielaidos yra visiškai elastingos medžiagos savybės ir nuo įspaudimo gylio nepriklausomas modulis. Naudodami šį metodą, pirmiausia išbandėme itin minkštus standartus su žinomu moduliu, kad kiekybiškai įvertintume metodą, o tada panaudojome šį metodą dviejų skirtingų kontaktinių lęšių medžiagų paviršiams apibūdinti. Tikimasi, kad šis AFM nanoindentacijos paviršių apibūdinimo metodas su padidintu jautrumu bus taikomas įvairioms biomimetinėms heterogeninėms itin minkštoms medžiagoms, kurios gali būti naudojamos medicinos prietaisuose ir biomedicinos srityje.
Nanoįspaudimo eksperimentams buvo pasirinkti „Lehfilcon A“ kontaktiniai lęšiai („Alcon“, Fortvortas, Teksasas, JAV) ir jų silikono hidrogelio pagrindai. Eksperimentui buvo naudojamas specialiai sukurtas lęšio laikiklis. Lęšiui pritvirtinti bandymui jis buvo atsargiai uždėtas ant kupolo formos stovo, užtikrinant, kad į vidų nepatektų oro burbuliukų, ir pritvirtintas kraštais. Skylė lęšio laikiklio viršuje esančiame tvirtinimo elemente suteikia prieigą prie lęšio optinio centro nanoįspaudimo eksperimentams atlikti, tuo pačiu laikant skystį vietoje. Tai užtikrina, kad lęšiai būtų visiškai sudrėkinti. Kaip bandymo tirpalas buvo naudojama 500 μl kontaktinių lęšių pakavimo tirpalo. Kiekybiniams rezultatams patikrinti buvo paruošti komerciškai prieinami neaktyvuoto poliakrilamido (PAAM) hidrogeliai iš poliakrilamido-ko-metileno-bisakrilamido kompozicijos (100 mm „Petrisoft Petri“ lėkštelės, „Matrigen“, Irvine, Kalifornija, JAV), kurios žinomas tamprumo modulis yra 1 kPa. AFM hidrogelio ir zondo sąsajoje užlašinkite 4–5 lašus (maždaug 125 µl) fosfatinio buferinio tirpalo (PBS iš „Corning Life Sciences“, Tewkesbury, MA, JAV) ir 1 lašą „OPTI-FREE Puremoist“ kontaktinių lęšių tirpalo („Alcon“, Vaud, TX, JAV).
„Lehfilcon A CL“ ir „SiHy“ substratų mėginiai buvo vizualizuoti naudojant FEI Quanta 250 lauko emisijos skenuojančio elektroninio mikroskopo (FEG SEM) sistemą su skenuojančio transmisinio elektroninio mikroskopo (STEM) detektoriumi. Mėginiams paruošti lęšiai pirmiausia buvo nuplauti vandeniu ir supjaustyti pyrago formos pleištais. Siekiant skirtingo kontrasto tarp hidrofilinių ir hidrofobinių mėginių komponentų, kaip dažiklis buvo naudojamas 0,10 % stabilizuotas RuO4 tirpalas, į kurį mėginiai buvo panardinti 30 min. Dažymas „lehfilcon A CL RuO4“ yra svarbus ne tik siekiant geresnio skirtingo kontrasto, bet ir padeda išsaugoti šakotų polimerinių šepetėlių struktūrą jų pradinėje formoje, kuri vėliau matoma STEM vaizduose. Tada jie buvo nuplauti ir dehidratuoti etanolio/vandens mišiniuose, didinant etanolio koncentraciją. Tada mėginiai buvo liejami su EMBed 812/Araldito epoksidine derva, kuri kietėjo per naktį 70 °C temperatūroje. Dervos polimerizacijos būdu gauti mėginių blokai buvo supjaustyti ultramikrotomu, o gauti ploni pjūviai vizualizuoti STEM detektoriumi žemo vakuumo režimu, esant 30 kV greitinimo įtampai. Ta pati SEM sistema buvo naudojama išsamiai PFQNM-LC-A-CAL AFM zondo (Bruker Nano, Santa Barbara, Kalifornija, JAV) charakterizacijai. AFM zondo SEM vaizdai buvo gauti tipiniu aukšto vakuumo režimu, esant 30 kV greitinimo įtampai. Vaizdai buvo gauti skirtingais kampais ir didinimo lygiais, kad būtų užfiksuotos visos AFM zondo antgalio formos ir dydžio detalės. Visi vaizduose dominantys antgalio matmenys buvo išmatuoti skaitmeniniu būdu.
Lehfilcon A CL, SiHy substrato ir PAAm hidrogelio mėginiams vizualizuoti ir nanodantyti buvo naudojamas „Dimension FastScan Bio Icon“ atominės jėgos mikroskopas („Bruker Nano“, Santa Barbara, Kalifornija, JAV) su „PeakForce QNM in Fluid“ režimu. Vaizdavimo eksperimentams buvo naudojamas PEAKFORCE-HIRS-FA zondas („Bruker“), kurio nominalus galiuko spindulys yra 1 nm, siekiant užfiksuoti didelės skiriamosios gebos mėginio vaizdus 0,50 Hz skenavimo dažniu. Visi vaizdai buvo užfiksuoti vandeniniame tirpale.
AFM nanoįspaudimo eksperimentai buvo atlikti naudojant PFQNM-LC-A-CAL zondą („Bruker“). AFM zondas turi silicio antgalį, pritvirtintą prie 345 nm storio, 54 µm ilgio ir 4,5 µm pločio nitrido konsolinės dalies, kurios rezonansinis dažnis yra 45 kHz. Jis specialiai sukurtas minkštų biologinių mėginių charakterizavimui ir kiekybiniams nanomechaniniams matavimams atlikti. Jutikliai individualiai kalibruojami gamykloje su iš anksto sukalibruotais spyruoklių nustatymais. Šiame tyrime naudotų zondų spyruoklių konstantos buvo 0,05–0,1 N/m diapazone. Siekiant tiksliai nustatyti antgalio formą ir dydį, zondas buvo išsamiai apibūdintas naudojant SEM. 1a paveiksle parodyta didelės skiriamosios gebos, mažo didinimo PFQNM-LC-A-CAL zondo skenuojančios elektroninės mikrografijos nuotrauka, kurioje pateikiamas holistinis zondo konstrukcijos vaizdas. 1b paveiksle parodytas padidintas zondo antgalio viršaus vaizdas, kuriame pateikiama informacija apie antgalio formą ir dydį. Adatos kraštinis galas yra maždaug 140 nm skersmens pusrutulis (1c pav.). Žemiau jo galiukas smailėja į kūginę formą, pasiekdamas maždaug 500 nm ilgį. Už smailėjančios srities galiukas yra cilindro formos ir baigiasi bendru 1,18 µm galiuko ilgiu. Tai yra pagrindinė zondo galiuko funkcinė dalis. Be to, bandymams kaip koloidinis zondas taip pat buvo naudojamas didelis sferinis polistireno (PS) zondas („Novascan Technologies, Inc.“, Būnas, Ajova, JAV), kurio galiuko skersmuo yra 45 µm, o spyruoklės konstanta – 2 N/m, palyginimui – PFQNM-LC-A-CAL 140 nm zondas.
Pranešta, kad nanoįspaudimo metu tarp AFM zondo ir polimerinio šepetėlio struktūros gali būti įstrigęs skystis, kuris dar prieš jam paliečiant paviršių veiks AFM zondą aukštyn nukreiptą jėgą69. Šis klampus ekstruzijos efektas dėl skysčio susilaikymo gali pakeisti tariamą sąlyčio tašką ir taip paveikti paviršiaus modulio matavimus. Norint ištirti zondo geometrijos ir įspaudimo greičio įtaką skysčio susilaikymui, naudojant 140 nm skersmens zondą esant pastoviam 1 µm/s ir 2 µm/s poslinkio greičiui, buvo nubraižytos lehfilcon A CL mėginių įspaudimo jėgos kreivės. Zondo skersmuo 45 µm, fiksuota 6 nN jėgos nuostata, pasiekta esant 1 µm/s greičiui. Eksperimentai su 140 nm skersmens zondu buvo atlikti esant 1 µm/s įspaudimo greičiui ir nustatytai 300 pN jėgai, pasirinktai taip, kad būtų sukurtas kontaktinis slėgis viršutinio voko fiziologiniame diapazone (1–8 kPa). 72 slėgis. Minkšti paruošti PAA hidrogelio mėginiai, kurių slėgis buvo 1 kPa, buvo išbandyti 50 pN įspaudimo jėga 1 μm/s greičiu, naudojant 140 nm skersmens zondą.
Kadangi PFQNM-LC-A-CAL zondo galiuko kūginės dalies ilgis yra maždaug 500 nm, esant bet kokiam įspaudimo gyliui < 500 nm, galima drąsiai manyti, kad zondo geometrija įspaudimo metu išliks ištikima kūgio formai. Be to, daroma prielaida, kad tiriamosios medžiagos paviršius pasižymės grįžtamuoju elastingumu, kuris taip pat bus patvirtintas tolesniuose skyriuose. Todėl, atsižvelgdami į galiuko formą ir dydį, AFM nanoįspaudimo eksperimentams („NanoScope“) apdoroti pasirinkome Briscoe, Sebastiano ir Adamso sukurtą kūgio-sferos pritaikymo modelį, kuris yra tiekėjo programinėje įrangoje. Atskyrimo duomenų analizės programinė įranga, „Bruker“) 73. Modelis aprašo jėgos ir poslinkio santykį F(δ) kūgiui su sferiniu viršūnės defektu. Pav. 2 paveiksle parodyta standaus kūgio ir sferinio antgalio sąveikos geometrija, kur R yra sferinio antgalio spindulys, a yra kontaktinis spindulys, b yra sferinio antgalio galo kontaktinis spindulys, δ yra kontaktinis spindulys. Įdubimo gylis, θ yra kūgio pusinis kampas. Šio zondo SEM vaizdas aiškiai rodo, kad 140 nm skersmens sferinis antgalis tangentiškai susilieja su kūgiu, todėl čia b apibrėžiamas tik per R, t. y. b = R cos θ. Tiekėjo pateikta programinė įranga pateikia kūgio ir sferos sąryšį, kad būtų galima apskaičiuoti Youngo modulio (E) vertes iš jėgos atskyrimo duomenų, darant prielaidą, kad a > b. Sąryšis:
kur F yra įspaudimo jėga, E yra Youngo modulis, ν yra Puasono santykis. Kontaktinį spindulį a galima įvertinti pagal:
Standaus kūgio su sferiniu antgaliu, įspausto į „Lefilcon“ kontaktinio lęšio su šakotų polimerinių šepetėlių paviršiaus sluoksniu medžiagą, kontaktinės geometrijos schema.
Jei a ≤ b, santykis supaprastėja iki įprasto sferinio įdubiklio lygties;
Manome, kad įspaudimo zondo sąveika su PMPC polimerinio šepetėlio šakota struktūra sukels didesnį kontaktinį spindulį a nei sferinį kontaktinį spindulį b. Todėl visiems šiame tyrime atliktiems kiekybiniams tamprumo modulio matavimams naudojome priklausomybę, gautą atveju a > b.
Šiame tyrime tirtos itin minkštos biomimetinės medžiagos buvo išsamiai vaizduojamos naudojant skenuojančios transmisinės elektroninės mikroskopijos (STEM) metodą mėginio skerspjūviui ir atominės jėgos mikroskopijos (AFM) metodą paviršiui. Šis išsamus paviršiaus apibūdinimas buvo atliktas kaip mūsų anksčiau paskelbto darbo, kuriame nustatėme, kad dinamiškai šakota PMPC modifikuoto lehfilcon A CL paviršiaus polimerinė šepetėlio struktūra pasižymi panašiomis mechaninėmis savybėmis kaip ir natūralus ragenos audinys, pratęsimas. Dėl šios priežasties kontaktinių lęšių paviršius vadiname biomimetinėmis medžiagomis. 3a ir 3b paveiksluose pateikti šakotų PMPC polimerinių šepetėlio struktūrų skerspjūviai atitinkamai ant lehfilcon A CL substrato ir neapdoroto SiHy substrato paviršiaus. Abiejų mėginių paviršiai buvo toliau analizuojami naudojant didelės skiriamosios gebos AFM vaizdus, ​​kurie dar labiau patvirtino STEM analizės rezultatus (3c ir 3d pav.). Kartu šie vaizdai rodo apytikslį PMPC šakotos polimerinės šepetėlio struktūros ilgį esant 300–400 nm, o tai yra labai svarbu interpretuojant AFM nanoįspaudimo matavimus. Kitas svarbus pastebėjimas, gautas iš vaizdų, yra tas, kad bendra CL biomimetinės medžiagos paviršiaus struktūra morfologiškai skiriasi nuo SiHy substrato medžiagos. Šis paviršiaus morfologijos skirtumas gali išryškėti jų mechaninės sąveikos su įspaudimo AFM zondu metu ir vėliau išmatuotose modulio vertėse.
(a) „lehfilcon A CL“ ir (b) SiHy substrato skerspjūvio STEM vaizdai. Mastelio juosta, 500 nm. „lehfilcon A CL“ substrato (c) ir bazinio SiHy substrato (d) paviršiaus AFM vaizdai (3 µm × 3 µm).
Bioįkvėpti polimerai ir polimerinių šepetėlių struktūros yra iš esmės minkštos ir buvo plačiai tiriamos bei naudojamos įvairiose biomedicinos srityse74,75,76,77. Todėl svarbu naudoti AFM nanoįspaudimo metodą, kuris gali tiksliai ir patikimai išmatuoti jų mechanines savybes. Tačiau tuo pačiu metu unikalios šių itin minkštų medžiagų savybės, tokios kaip itin mažas elastingumo modulis, didelis skysčio kiekis ir didelis elastingumas, dažnai apsunkina tinkamos medžiagos, formos ir įspaudimo zondo dydžio pasirinkimą. Tai svarbu, kad įspaudiklis nepradurtų minkšto mėginio paviršiaus, nes tai sukeltų klaidas nustatant sąlyčio su paviršiumi tašką ir sąlyčio plotą.
Tam būtinas išsamus itin minkštų biomimetinių medžiagų (lehfilcon A CL) morfologijos supratimas. Informacija apie šakotų polimerinių šepetėlių dydį ir struktūrą, gautą naudojant vaizdavimo metodą, suteikia pagrindą mechaniniam paviršiaus apibūdinimui naudojant AFM nanoindentacijos metodus. Vietoj mikronų dydžio sferinių koloidinių zondų pasirinkome PFQNM-LC-A-CAL silicio nitrido zondą (Bruker) su 140 nm galiuko skersmeniu, specialiai sukurtą biologinių mėginių mechaninių savybių kiekybiniam kartografavimui 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84. Santykinai aštrių zondų, palyginti su įprastais koloidiniais zondais, naudojimo pagrindimą galima paaiškinti medžiagos struktūrinėmis ypatybėmis. Palyginus zondo galiuko dydį (~140 nm) su šakotais polimeriniais šepetėliais CL lehfilcon A paviršiuje, parodytais 3a pav., galima daryti išvadą, kad galiukas yra pakankamai didelis, kad galėtų tiesiogiai liestis su šiomis šepetėlių struktūromis, o tai sumažina tikimybę, kad galiukas jas pradurs. Šiam teiginiui iliustruoti 4 paveiksle pateiktas „lehfilcon A CL“ ir AFM zondo įdubimo antgalio STEM vaizdas (nubraižytas pagal mastelį).
Schema, kurioje parodytas „lehfilcon A CL“ ir ACM įspaudimo zondo STEM vaizdas (nubraižyta pagal mastelį).
Be to, 140 nm galiuko dydis yra pakankamai mažas, kad būtų išvengta bet kokio lipnaus ekstruzijos efekto, anksčiau aprašyto polimeriniams šepetėliams, pagamintiems CP-AFM nanoįspaudimo metodu69,71, rizikos. Manome, kad dėl specialios kūgio-sferinės formos ir santykinai mažo šio AFM galiuko dydžio (1 pav.), lehfilcon A CL nanoįspaudimo generuojamos jėgos kreivės pobūdis nepriklausys nuo įspaudimo greičio ar pakrovimo / iškrovimo greičio. Todėl jai įtakos neturi poroelastiniai efektai. Norint patikrinti šią hipotezę, lehfilcon A CL mėginiai buvo įspaudiami fiksuota maksimalia jėga naudojant PFQNM-LC-A-CAL zondą, tačiau dviem skirtingais greičiais, o gautos tempimo ir atitraukimo jėgų kreivės buvo panaudotos jėgos (nN) atstumui (µm) nubrėžti, kaip parodyta 5a paveiksle. Akivaizdu, kad jėgos kreivės pakrovimo ir iškrovimo metu visiškai persidengia, ir paveiksle nėra aiškių įrodymų, kad jėgos šlyties efektas esant nuliniam įspaudimo gyliui didėja kartu su įspaudimo greičiu, o tai rodo, kad atskiri šepetėlio elementai buvo apibūdinti be poroelastinio efekto. Priešingai, skysčių susilaikymo efektai (klampaus išstūmimo ir poroelastinio efektai) yra akivaizdūs 45 µm skersmens AFM zondui esant tokiam pačiam įspaudimo greičiui ir yra paryškinti histerezės tarp tempimo ir atitraukimo kreivių, kaip parodyta 5b paveiksle. Šie rezultatai patvirtina hipotezę ir rodo, kad 140 nm skersmens zondai yra geras pasirinkimas tokiems minkštiems paviršiams apibūdinti.
„Lehfilcon A CL“ įspaudimo jėgos kreivės, gautos naudojant ACM; (a) naudojant 140 nm skersmens zondą esant dviem apkrovos greičiams, parodant, kad paviršiaus įspaudimo metu nėra poroelastinio efekto; (b) naudojant 45 µm ir 140 nm skersmens zondus. Šios kreivės rodo klampaus išstūmimo ir poroelastinio efekto poveikį dideliems zondams, palyginti su mažesniais zondais.
Norint apibūdinti itin minkštus paviršius, AFM nanoįspaudimo metodai turi turėti geriausią zondą tiriamos medžiagos savybėms tirti. Be antgalio formos ir dydžio, svarbų vaidmenį nustatant nanoįspaudimo matavimų tikslumą ir patikimumą vaidina AFM detektoriaus sistemos jautrumas, jautrumas antgalio deformacijai bandymo aplinkoje ir konsolės standumas. Mūsų AFM sistemoje padėties jautrumo detektoriaus (PSD) aptikimo riba yra maždaug 0,5 mV ir yra pagrįsta iš anksto sukalibruotu spyruoklės standumu, o apskaičiuotas PFQNM-LC-A-CAL zondo skysčio deformacijos jautrumas, kuris atitinka teorinį apkrovos jautrumą, yra mažesnis nei 0,1 pN. Todėl šis metodas leidžia išmatuoti minimalią įspaudimo jėgą ≤ 0,1 pN be jokio periferinio triukšmo komponento. Tačiau AFM sistemai beveik neįmanoma sumažinti periferinio triukšmo iki tokio lygio dėl tokių veiksnių kaip mechaninė vibracija ir skysčių dinamika. Šie veiksniai riboja bendrą AFM nanoįspaudimo metodo jautrumą ir taip pat lemia maždaug ≤ 10 pN foninio triukšmo signalą. Paviršiaus apibūdinimui lehfilcon A CL ir SiHy substrato mėginiai buvo įspausti visiškai hidratuotomis sąlygomis, naudojant 140 nm zondą SEM apibūdinimui, o gautos jėgos kreivės buvo uždėtos tarp jėgos (pN) ir slėgio. Atskyrimo grafikas (µm) parodytas 6a paveiksle. Palyginti su SiHy pagrindo substratu, lehfilcon A CL jėgos kreivė aiškiai rodo pereinamąją fazę, prasidedančią nuo sąlyčio su šakotu polimeriniu šepetėliu taško ir pasibaigiančią staigiu galiuko sąlyčio su pagrindine medžiaga nuolydžio žymėjimo pokyčiu. Ši pereinamoji jėgos kreivės dalis pabrėžia tikrai elastingą šakoto polimerinio šepetėlio elgesį paviršiuje, ką rodo suspaudimo kreivė, glaudžiai sekanti įtempimo kreivę, ir mechaninių savybių kontrastas tarp šepetėlio struktūros ir stambiagabaritės SiHy medžiagos. Lyginant lefilcon. Šakoto polimerinio šepetėlio vidutinio ilgio atskyrimas PCS STEM vaizde (3a pav.) ir jo jėgos kreivės išilgai abscisės 3a pav. 6a paveiksle rodo, kad metodas gali aptikti galiuką ir šakotą polimerą, pasiekiančius patį paviršiaus viršų. Šepetėlių struktūrų sąlytis. Be to, glaudus jėgos kreivių persidengimas rodo, kad nėra skysčio sulaikymo efekto. Šiuo atveju tarp adatos ir mėginio paviršiaus visiškai nėra sukibimo. Viršutinės dviejų mėginių jėgos kreivių dalys persidengia, o tai rodo substrato medžiagų mechaninių savybių panašumą.
a) AFM nanoįspaudimo jėgos kreivės lehfilcon A CL ir SiHy substratams, b) jėgos kreivės, rodančios sąlyčio taško įvertinimą naudojant foninio triukšmo slenksčio metodą.
Siekiant išsamiau ištirti jėgos kreivę, 6b paveiksle iš naujo nubraižoma lehfilcon A CL bandinio įtempimo kreivė, kurios maksimali jėga išilgai y ašies yra 50 pN. Šis grafikas pateikia svarbios informacijos apie pradinį foninį triukšmą. Triukšmas yra ±10 pN diapazone, kuris naudojamas tiksliai nustatyti sąlyčio tašką ir apskaičiuoti įspaudimo gylį. Kaip pranešama literatūroje, sąlyčio taškų identifikavimas yra labai svarbus norint tiksliai įvertinti tokias medžiagos savybes kaip modulis85. Automatinio jėgos kreivės duomenų apdorojimo metodas parodė geresnį duomenų pritaikymo ir kiekybinių matavimų atitikimą minkštoms medžiagoms86. Šiame darbe mūsų sąlyčio taškų pasirinkimas yra gana paprastas ir objektyvus, tačiau jis turi savo apribojimų. Mūsų konservatyvus sąlyčio taško nustatymo metodas gali lemti šiek tiek pervertintas modulio vertes esant mažesniems įspaudimo gyliams (< 100 nm). Algoritmu pagrįsto sąlyčio taškų aptikimo ir automatinio duomenų apdorojimo naudojimas ateityje galėtų būti šio darbo tęsinys, siekiant dar labiau patobulinti mūsų metodą. Taigi, esant ±10 pN eilės vidiniam foniniam triukšmui, sąlyčio tašką apibrėžiame kaip pirmąjį duomenų tašką x ašyje 6b paveiksle, kurio vertė yra ≥10 pN. Tada, laikantis 10 pN triukšmo slenksčio, vertikali linija ~0,27 µm lygyje žymi sąlyčio su paviršiumi tašką, po kurio tempimo kreivė tęsiasi tol, kol substratas pasiekia ~270 nm įspaudimo gylį. Įdomu tai, kad, remiantis šakoto polimerinio šepetėlio elementų dydžiu (300–400 nm), išmatuotu vaizdavimo metodu, CL lehfilcon A mėginio įspaudimo gylis, stebėtas naudojant foninio triukšmo slenksčio metodą, yra apie 270 nm, o tai yra labai artima matavimo dydžiui naudojant STEM. Šie rezultatai dar kartą patvirtina AFM zondo antgalio formos ir dydžio suderinamumą ir pritaikomumą šios labai minkštos ir labai elastingos šakoto polimerinio šepetėlio struktūros įspaudimui. Šie duomenys taip pat pateikia tvirtų įrodymų, patvirtinančių mūsų metodą naudoti foninį triukšmą kaip slenkstį sąlyčio taškams nustatyti. Taigi, bet kokie kiekybiniai rezultatai, gauti taikant matematinį modeliavimą ir jėgos kreivės pritaikymą, turėtų būti gana tikslūs.
Kiekybiniai matavimai, atliekami AFM nanoįspaudimo metodais, visiškai priklauso nuo matematinių modelių, naudojamų duomenų atrankai ir vėlesnei analizei. Todėl prieš pasirenkant konkretų modelį svarbu atsižvelgti į visus veiksnius, susijusius su įspaudiklio pasirinkimu, medžiagos savybėmis ir jų sąveikos mechanika. Šiuo atveju antgalio geometrija buvo kruopščiai apibūdinta naudojant SEM mikrografijas (1 pav.), ir remiantis rezultatais, 140 nm skersmens AFM nanoįspaudimo zondas su kietu kūgiu ir sferinio antgalio geometrija yra geras pasirinkimas lehfilcon A CL79 mėginiams apibūdinti. Kitas svarbus veiksnys, kurį reikia atidžiai įvertinti, yra tiriamos polimerinės medžiagos elastingumas. Nors pradiniai nanoįspaudimo duomenys (5a ir 6a pav.) aiškiai rodo įtempimo ir suspaudimo kreivių persidengimo ypatybes, t. y. visišką medžiagos elastinį atsigavimą, labai svarbu patvirtinti kontaktų grynai elastingą pobūdį. Šiuo tikslu toje pačioje lehfilcon A CL mėginio paviršiaus vietoje, esant 1 µm/s įspaudimo greičiui, esant visiškos hidratacijos sąlygoms. Gauti jėgos kreivės duomenys parodyti 7 pav. ir, kaip ir tikėtasi, abiejų atspaudų išsiplėtimo ir suspaudimo kreivės yra beveik identiškos, o tai pabrėžia didelį šakotos polimerinės šepetėlio struktūros elastingumą.
Dvi įspaudimo jėgos kreivės toje pačioje lehfilcon A CL paviršiaus vietoje rodo idealų lęšio paviršiaus elastingumą.
Remiantis informacija, gauta iš zondo galiuko ir „lehfilcon A CL“ paviršiaus SEM ir STEM vaizdų, kūgio-sferos modelis yra pagrįstas matematinis AFM zondo galiuko ir bandomosios minkštos polimerinės medžiagos sąveikos atvaizdavimas. Be to, šiam kūgio-sferos modeliui pagrindinės prielaidos apie įspaustos medžiagos elastines savybes yra teisingos ir šiai naujai biomimetinei medžiagai, ir yra naudojamos elastingumo moduliui kiekybiškai įvertinti.
Atlikus išsamų AFM nanoįspaudimo metodo ir jo komponentų, įskaitant įspaudimo zondo savybes (formą, dydį ir spyruoklės standumą), jautrumą (fono triukšmą ir sąlyčio taško įvertinimą) ir duomenų pritaikymo modelius (kiekybinius modulio matavimus), įvertinimą, buvo panaudotas šis metodas. Komerciškai prieinamų itin minkštų mėginių apibūdinimui, siekiant patikrinti kiekybinius rezultatus. Komercinis poliakrilamido (PAAM) hidrogelis, kurio elastingumo modulis yra 1 kPa, buvo išbandytas hidratuotomis sąlygomis naudojant 140 nm zondą. Išsami informacija apie modulių bandymus ir skaičiavimus pateikta papildomoje informacijoje. Rezultatai parodė, kad vidutinis išmatuotas modulis buvo 0,92 kPa, o %RSD ir procentinis (%) nuokrypis nuo žinomo modulio buvo mažesnis nei 10 %. Šie rezultatai patvirtina šiame darbe naudoto AFM nanoįspaudimo metodo, skirto itin minkštų medžiagų moduliams matuoti, tikslumą ir atkuriamumą. Lehfilcon A CL mėginių ir SiHy pagrindo substrato paviršiai buvo toliau apibūdinti naudojant tą patį AFM nanoįspaudimo metodą, siekiant ištirti itin minkšto paviršiaus tariamą sąlyčio modulį kaip įspaudimo gylio funkciją. Įspaudimo jėgos pasiskirstymo kreivės buvo sugeneruotos trims kiekvieno tipo bandiniams (n = 3; vienas įspaudimas kiekvienam bandiniui), esant 300 pN jėgai, 1 µm/s greičiui ir pilnai hidratacijai. Įspaudimo jėgos pasiskirstymo kreivė buvo aproksimuota naudojant kūgio-sferos modelį. Norint gauti nuo įspaudimo gylio priklausantį modulį, kiekvienam 20 nm žingsniui, pradedant nuo sąlyčio taško, buvo nustatyta 40 nm pločio jėgos kreivės dalis ir kiekviename jėgos kreivės žingsnyje išmatuotos modulio vertės. Spin Cy ir kt. Panašus metodas buvo naudojamas poli(laurilmetakrilato) (P12MA) polimerinių šepetėlių modulio gradientui apibūdinti naudojant koloidinį AFM zondo nanoįspaudimą, ir jie atitinka duomenis, gautus naudojant Hertz kontaktinį modelį. Šis metodas pateikia tariamojo kontaktinio modulio (kPa) ir įspaudimo gylio (nm) grafiką, kaip parodyta 8 paveiksle, kuriame pavaizduotas tariamasis kontaktinis modulis / gylio gradientas. Apskaičiuotas CL lehfilcon A mėginio tamprumo modulis yra 2–3 kPa intervale viršutiniame 100 nm mėginio storyje, o už jo ribų jis pradeda didėti didėjant gyliui. Kita vertus, bandant SiHy pagrindo pagrindą be šepetėlio pavidalo plėvelės paviršiuje, maksimalus įdubimo gylis, pasiektas esant 300 pN jėgai, yra mažesnis nei 50 nm, o iš duomenų gauta modulio vertė yra apie 400 kPa, kuri yra panaši į birių medžiagų Youngo modulio vertes.
Tariamasis sąlyčio modulis (kPa) ir įspaudimo gylis (nm) lehfilcon A CL ir SiHy substratams, naudojant AFM nanoįspaudimo metodą su kūgio-sferos geometrija moduliui matuoti.
Viršutinis naujos biomimetinės šakotos polimerinės šepetėlio struktūros paviršius pasižymi itin mažu tamprumo moduliu (2–3 kPa). Tai atitiks laisvai kabančio šakotos polimerinės šepetėlio dalies tamprumo modulį, kaip parodyta STEM nuotraukoje. Nors išoriniame CL krašte yra tam tikrų modulio gradiento požymių, pagrindinis didelio modulio substratas yra įtakingesnis. Tačiau viršutiniai 100 nm paviršiaus plotai yra ne daugiau kaip 20 % viso šakotos polimerinės šepetėlio ilgio, todėl pagrįstai galima manyti, kad išmatuotos modulio vertės šiame įdubimo gylio diapazone yra gana tikslios ir nelabai priklauso nuo apatinio objekto poveikio.
Dėl unikalaus biomimetinio „lehfilcon A“ kontaktinių lęšių dizaino, sudaryto iš šakotų PMPC polimerinių šepetėlių struktūrų, įskiepytų ant SiHy substrato paviršiaus, labai sunku patikimai apibūdinti jų paviršiaus struktūrų mechanines savybes naudojant tradicinius matavimo metodus. Čia pristatome pažangų AFM nanoindentacijos metodą, skirtą tiksliai apibūdinti itin minkštas medžiagas, tokias kaip „lefilcon A“, turinčias didelį vandens kiekį ir itin didelį elastingumą. Šis metodas pagrįstas AFM zondo, kurio antgalio dydis ir geometrija kruopščiai parenkami taip, kad atitiktų itin minkštų paviršiaus elementų, ant kurių bus atspausdinama, struktūrinius matmenis, naudojimu. Šis zondo ir struktūros matmenų derinys suteikia didesnį jautrumą, leidžiantį išmatuoti mažą šakotų polimerinių šepetėlių elementų modulį ir būdingas elastines savybes, neatsižvelgiant į poroelastinio poveikio poveikį. Rezultatai parodė, kad unikalūs šakoti PMPC polimeriniai šepetėliai, būdingi lęšio paviršiui, pasižymėjo itin mažu elastingumo moduliu (iki 2 kPa) ir labai dideliu elastingumu (beveik 100 %), kai buvo tiriami vandeninėje aplinkoje. AFM nanoindentacijos rezultatai taip pat leido mums apibūdinti biomimetinio lęšio paviršiaus tariamą kontaktinį modulį / gylio gradientą (30 kPa / 200 nm). Šis gradientas gali būti dėl modulių skirtumo tarp šakotų polimerinių šepetėlių ir SiHy substrato arba dėl šakotos polimerinių šepetėlių struktūros / tankio, arba dėl šių veiksnių derinio. Tačiau norint visapusiškai suprasti struktūros ir savybių ryšį, ypač šepetėlių šakojimosi poveikį mechaninėms savybėms, reikia atlikti tolesnius išsamius tyrimus. Panašūs matavimai gali padėti apibūdinti kitų itin minkštų medžiagų ir medicinos prietaisų paviršiaus mechanines savybes.
Duomenų rinkiniai, sugeneruoti ir (arba) analizuoti šio tyrimo metu, gali būti gauti iš atitinkamų autorių pateikus pagrįstą prašymą.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. ir Haugen, HJ Biologinės reakcijos į biomedžiagų paviršių fizikines ir chemines savybes. Chemical. Society. Ed. 49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM ir Liu, X. Žmogaus kilmės biomedžiagų tobulinimas audinių inžinerijai. Programavimas. Polimeras. Mokslas. 53, 86 (2016).
Sadtler, K. ir kt. Biomedžiagų projektavimas, klinikinis įgyvendinimas ir imuninis atsakas regeneracinėje medicinoje. „National Matt Rev. 1“, 16040 (2016).
Oliveris W. K. ir Farras G. M. Patobulintas kietumo ir tamprumo modulio nustatymo metodas, naudojant įspaudimo eksperimentus su apkrovos ir poslinkio matavimais. J. Alma mater. Storage tank. 7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Įspaudimo kietumo bandymų istorinė ištaka. alma mater. mokslas. technologijos. 28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Įspaudimo kietumo matavimai makro-, mikro- ir nanoskalėje: kritinė apžvalga. tribe. Wright. 65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD ir Clapperich, SM. Paviršiaus aptikimo paklaidos lemia modulio pervertinimą minkštų medžiagų nanoįspaudimo metu. J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR ir Yahya M. Yu. Nanoįspaudimo metodo, skirto heterogeninių nanokompozitų mechaninėms savybėms nustatyti, įvertinimas naudojant eksperimentinius ir skaičiavimo metodus. The Science. House 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR ir Owart, TS. Minkštų klampsaielastinių gelių mechaninis apibūdinimas taikant įspaudimo ir optimizavimo pagrindu veikiančią atvirkštinių baigtinių elementų analizę. J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J ir Chaneler D. Klampumo elastingumo nustatymo optimizavimas naudojant suderinamas matavimo sistemas. Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. ir Pellillo, E. Polimerinių paviršių nanoįspaudimas. J. Physics. D. Apply for physics. 31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. ir Van Vliet KJ „Labai elastingų polimerų ir biologinių audinių klampsiai elastingų mechaninių savybių apibūdinimas naudojant smūginį įspaudimą“. „Journal of Biomaterials“. 71, 388–397 (2018).
Perepelkinas N. V., Kovaliovas A. E., Gorbas S. N., Borodičius F. M. Minkštų medžiagų tamprumo modulio ir sukibimo darbo įvertinimas išplėstiniu Borodičiaus-Galanovo (BG) metodu ir giliuoju įspaudimu. fur. alma mater. 129, 198–213 (2019).
Shi, X. ir kt. Silikono hidrogelio kontaktinių lęšių biomimetinių polimerinių paviršių nanoskalės morfologija ir mechaninės savybės. Langmuir 37, 13961–13967 (2021).