Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com. Jūs izmantojat pārlūkprogrammas versiju ar ierobežotu CSS atbalstu. Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, iesakām izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer). Turklāt, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, vietne tiek rādīta bez stiliem un JavaScript.
Vienlaikus parāda trīs slaidu karuseli. Izmantojiet pogas Iepriekšējais un Nākamais, lai vienlaikus pārvietotos starp trim slaidiem, vai arī izmantojiet slīdņa pogas galā, lai vienlaikus pārvietotos starp trim slaidiem.
Izstrādājot jaunus īpaši mīkstus materiālus medicīnas ierīcēm un biomedicīnas lietojumprogrammām, to fizikālo un mehānisko īpašību visaptveroša raksturošana ir gan svarīga, gan izaicinoša. Lai raksturotu jaunās lehfilcon A biomimetiskā silikonhidrogēla kontaktlēcas, kas pārklāta ar sazarotu polimēru suku struktūru slāni, ārkārtīgi zemo virsmas moduli, tika pielietota modificēta atomspēka mikroskopijas (AFM) nanoindentācijas metode. Šī metode ļauj precīzi noteikt saskares punktus bez viskozas ekstrūzijas ietekmes, tuvojoties sazarotiem polimēriem. Turklāt tā ļauj noteikt atsevišķu suku elementu mehāniskās īpašības bez poroelastības ietekmes. Tas tiek panākts, izvēloties AFM zondi ar dizainu (uzgaļa izmērs, ģeometrija un atsperes stingrība), kas ir īpaši piemērota mīkstu materiālu un bioloģisko paraugu īpašību mērīšanai. Šī metode uzlabo jutību un precizitāti ļoti mīksta materiāla lehfilcon A precīzai mērīšanai, kam ir ārkārtīgi zems elastības modulis uz virsmas laukuma (līdz 2 kPa) un ārkārtīgi augsta elastība iekšējā (gandrīz 100%) ūdens vidē. Virsmas pētījuma rezultāti ne tikai atklāja lehfilcon A lēcas īpaši mīkstās virsmas īpašības, bet arī parādīja, ka sazaroto polimēru suku modulis ir salīdzināms ar silīcija-ūdeņraža substrāta moduli. Šo virsmas raksturošanas metodi var pielietot arī citiem īpaši mīkstiem materiāliem un medicīnas ierīcēm.
Materiālu, kas paredzēti tiešam kontaktam ar dzīviem audiem, mehāniskās īpašības bieži vien nosaka bioloģiskā vide. Šo materiāla īpašību perfekta atbilstība palīdz sasniegt vēlamās materiāla klīniskās īpašības, neizraisot nevēlamas šūnu reakcijas1,2,3. Lielapjoma homogēniem materiāliem mehānisko īpašību raksturošana ir relatīvi vienkārša, pateicoties standarta procedūru un testēšanas metožu pieejamībai (piemēram, mikroievilkums4,5,6). Tomēr īpaši mīkstiem materiāliem, piemēram, želejām, hidrogeliem, biopolimēriem, dzīvām šūnām utt., šīs testēšanas metodes parasti nav piemērojamas mērījumu izšķirtspējas ierobežojumu un dažu materiālu nehomogenitātes dēļ7. Gadu gaitā tradicionālās iespiešanas metodes ir modificētas un pielāgotas, lai raksturotu plašu mīksto materiālu klāstu, taču daudzām metodēm joprojām ir nopietni trūkumi, kas ierobežo to izmantošanu8,9,10,11,12,13. Specializētu testēšanas metožu trūkums, kas varētu precīzi un droši raksturot īpaši mīkstu materiālu un virsmas slāņu mehāniskās īpašības, ievērojami ierobežo to izmantošanu dažādos pielietojumos.
Iepriekšējā darbā mēs ieviesām lehfilcon A (CL) kontaktlēcu — mīkstu heterogēnu materiālu ar visām īpaši mīkstajām virsmas īpašībām, kas iegūtas no potenciāli biomimētiskiem dizainiem, kuru iedvesmojusi acs radzenes virsma. Šis biomateriāls tika izstrādāts, uzpotējot sazarotu, šķērssaistītu polimēra slāni no poli(2-metakriloiloksietilfosforilholīna (MPC)) (PMPC) uz silikona hidrogela (SiHy) 15, kas paredzēts medicīnas ierīcēm, kuru pamatā ir šis potēšanas process. Šis potēšanas process rada uz virsmas slāni, kas sastāv no ļoti mīkstas un ļoti elastīgas sazarotas polimēra otas struktūras. Mūsu iepriekšējais darbs ir apstiprinājis, ka lehfilcon A CL biomimētiskā struktūra nodrošina pārākas virsmas īpašības, piemēram, uzlabotu mitrināšanas un piesārņojuma novēršanu, palielinātu eļļošanas spēju un samazinātu šūnu un baktēriju adhēziju 15,16. Turklāt šī biomimetiskā materiāla izmantošana un attīstība liecina arī par tālāku paplašināšanos citās biomedicīnas ierīcēs. Tāpēc ir ļoti svarīgi raksturot šī īpaši mīkstā materiāla virsmas īpašības un izprast tā mehānisko mijiedarbību ar aci, lai izveidotu visaptverošu zināšanu bāzi turpmākās izstrādes un pielietojuma atbalstam. Lielākā daļa komerciāli pieejamo SiHy kontaktlēcu sastāv no homogēna hidrofilu un hidrofobu polimēru maisījuma, kas veido vienotu materiāla struktūru17. Ir veikti vairāki pētījumi, lai izpētītu to mehāniskās īpašības, izmantojot tradicionālās saspiešanas, stiepes un mikroiespieduma testēšanas metodes18,19,20,21. Tomēr lehfilcon A CL jaunā biomimetiskā konstrukcija padara to par unikālu heterogēnu materiālu, kurā sazaroto polimēru suku struktūru mehāniskās īpašības ievērojami atšķiras no SiHy bāzes substrāta īpašībām. Tāpēc ir ļoti grūti precīzi kvantitatīvi noteikt šīs īpašības, izmantojot tradicionālās un iespieduma metodes. Daudzsološa metode izmanto nanoiespieduma testēšanas metodi, kas ieviesta atomspēka mikroskopijā (AFM) — metodi, kas ir izmantota, lai noteiktu mīkstu viskoelastīgu materiālu, piemēram, bioloģisko šūnu un audu, kā arī mīkstu polimēru mehāniskās īpašības22,23,24,25.,26,27,28,29,30. AFM nanoindentācijā nanoindentācijas testēšanas pamatprincipi tiek apvienoti ar jaunākajiem sasniegumiem AFM tehnoloģijā, lai nodrošinātu paaugstinātu mērījumu jutību un plaša spektra dabiski supermīkstu materiālu testēšanu31,32,33,34,35,36. Turklāt šī tehnoloģija piedāvā arī citas svarīgas priekšrocības, pateicoties dažādu ģeometriju, indentatora un zondes izmantošanai, kā arī testēšanas iespējai dažādos šķidros materiālos.
AFM nanoindentāciju var nosacīti iedalīt trīs galvenajās sastāvdaļās: (1) aprīkojums (sensori, detektori, zondes utt.); (2) mērījumu parametri (piemēram, spēks, pārvietojums, ātrums, rampas izmērs utt.); (3) datu apstrāde (bāzes līnijas korekcija, pieskāriena punkta novērtēšana, datu pielāgošana, modelēšana utt.). Būtiska šīs metodes problēma ir tā, ka vairāki literatūras pētījumi, kuros izmantota AFM nanoindentācija, uzrāda ļoti atšķirīgus kvantitatīvus rezultātus vienam un tam pašam parauga/šūnas/materiāla tipam37,38,39,40,41. Piemēram, Lekka et al. Tika pētīta un salīdzināta AFM zondes ģeometrijas ietekme uz mehāniski homogēna hidrogela un heterogēnu šūnu paraugu izmērīto Janga moduli. Viņi ziņo, ka moduļa vērtības ir ļoti atkarīgas no konsoles izvēles un uzgaļa formas, ar augstāko vērtību piramīdas formas zondei un zemāko vērtību 42 sfēriskai zondei. Līdzīgi Selhuber-Unkel et al. Ir parādīts, kā iespiešanas ātrums, iespiešanas izmērs un poliakrilamīda (PAAM) paraugu biezums ietekmē Janga moduli, ko mēra ar ACM43 nanoindentāciju. Vēl viens sarežģījošs faktors ir standarta ārkārtīgi zema moduļa testa materiālu un bezmaksas testa procedūru trūkums. Tas ļoti apgrūtina precīzu rezultātu iegūšanu ar pārliecību. Tomēr šī metode ir ļoti noderīga relatīviem mērījumiem un salīdzinošai novērtēšanai starp līdzīgiem paraugu veidiem, piemēram, izmantojot AFM nanoindentāciju, lai atšķirtu normālas šūnas no vēža šūnām 44, 45.
Testējot mīkstus materiālus ar AFM nanoindenciāciju, vispārējs noteikums ir izmantot zondi ar zemu atsperes konstanti (k), kas precīzi atbilst parauga modulim, un puslodes/apaļu galu, lai pirmā zonde pirmajā saskarē ar mīkstiem materiāliem nedurtu parauga virsmas. Ir arī svarīgi, lai zondes ģenerētais novirzes signāls būtu pietiekami spēcīgs, lai to varētu noteikt lāzera detektora sistēma24,34,46,47. Ultramīkstu heterogēnu šūnu, audu un gēlu gadījumā vēl viens izaicinājums ir pārvarēt adhēzijas spēku starp zondi un parauga virsmu, lai nodrošinātu reproducējamus un ticamus mērījumus48,49,50. Līdz nesenam laikam lielākā daļa darbu AFM nanoindenciācijas jomā bija vērsti uz bioloģisko šūnu, audu, gēlu, hidrogēlu un biomolekulu mehāniskās uzvedības izpēti, izmantojot relatīvi lielas sfēriskas zondes, ko parasti sauc par koloidālajām zondēm (CP). , 47, 51, 52, 53, 54, 55. Šo uzgaļu rādiuss ir no 1 līdz 50 µm, un tie parasti ir izgatavoti no borsilikāta stikla, polimetilmetakrilāta (PMMA), polistirola (PS), silīcija dioksīda (SiO2) un dimantam līdzīga oglekļa (DLC). Lai gan CP-AFM nanoindentācija bieži vien ir pirmā izvēle mīkstu paraugu raksturošanai, tai ir savas problēmas un ierobežojumi. Lielu, mikrona izmēra sfērisku uzgaļu izmantošana palielina uzgaļa kopējo saskares laukumu ar paraugu un rada ievērojamu telpiskās izšķirtspējas zudumu. Mīkstiem, nehomogēniem paraugiem, kur lokālo elementu mehāniskās īpašības var ievērojami atšķirties no vidējās vērtības plašākā apgabalā, CP indencija var slēpt jebkādu īpašību nehomogenitāti lokālā mērogā52. Koloidālās zondes parasti izgatavo, piestiprinot mikrona izmēra koloīdas sfēras pie konsoles uzgaļiem bez uzgaļiem, izmantojot epoksīda līmes. Pats ražošanas process ir pilns ar daudzām problēmām un var izraisīt neatbilstības zondes kalibrēšanas procesā. Turklāt koloīdo daļiņu izmērs un masa tieši ietekmē konsoles galvenos kalibrēšanas parametrus, piemēram, rezonanses frekvenci, atsperes stingrību un novirzes jutību56,57,58. Tādējādi parasti izmantotās metodes parastajām AFM zondēm, piemēram, temperatūras kalibrēšana, var nenodrošināt precīzu CP kalibrēšanu, un šo korekciju veikšanai var būt nepieciešamas citas metodes57, 59, 60, 61. Tipiski CP iespiešanas eksperimenti izmanto lielas novirzes konsoli, lai pētītu mīkstu paraugu īpašības, kas rada vēl vienu problēmu, kalibrējot konsoles nelineāro uzvedību pie relatīvi lielām novirzēm62,63,64. Mūsdienu koloīdo zonžu iespiešanas metodes parasti ņem vērā zondes kalibrēšanai izmantotās konsoles ģeometriju, bet ignorē koloīdo daļiņu ietekmi, kas rada papildu nenoteiktību metodes precizitātē38,61. Līdzīgi, ar kontakta modeļa pielāgošanu aprēķinātie elastības moduļi ir tieši atkarīgi no iespiešanas zondes ģeometrijas, un neatbilstība starp uzgaļa un parauga virsmas īpašībām var izraisīt neprecizitātes27, 65, 66, 67, 68. Daži jaunākie Spencer et al. darbi. Tiek izcelti faktori, kas jāņem vērā, raksturojot mīkstas polimēru sukas, izmantojot CP-AFM nanoindentācijas metodi. Viņi ziņoja, ka viskoza šķidruma aizture polimēru sukās kā ātruma funkcija izraisa galviņas slodzes palielināšanos un līdz ar to atšķirīgus ātruma atkarīgo īpašību mērījumus30,69,70,71.
Šajā pētījumā mēs raksturojām īpaši mīksta, ļoti elastīga materiāla lehfilcon A CL virsmas moduli, izmantojot modificētu AFM nanoindentācijas metodi. Ņemot vērā šī materiāla īpašības un jauno struktūru, tradicionālās iespiešanas metodes jutības diapazons ir acīmredzami nepietiekams, lai raksturotu šī ārkārtīgi mīkstā materiāla moduli, tāpēc ir jāizmanto AFM nanoindentācijas metode ar augstāku un zemāku jutības līmeni. Pēc esošo koloidālo AFM zondes nanoindentācijas metožu trūkumu un problēmu pārskatīšanas mēs parādām, kāpēc mēs izvēlējāmies mazāku, īpaši izstrādātu AFM zondi, lai novērstu jutību, fona troksni, precīzi noteiktu saskares punktu, izmērītu mīkstu heterogēnu materiālu ātruma moduli, piemēram, šķidruma aiztures atkarību, un precīzi kvantitatīvi noteiktu. Turklāt mēs varējām precīzi izmērīt iespiešanas uzgaļa formu un izmērus, kas ļāva mums izmantot konusa-sfēras atbilstības modeli, lai noteiktu elastības moduli, nenovērtējot uzgaļa saskares laukumu ar materiālu. Divi netiešie pieņēmumi, kas šajā darbā tiek kvantificēti, ir pilnībā elastīga materiāla īpašības un no iespiešanas dziļuma neatkarīgais modulis. Izmantojot šo metodi, mēs vispirms testējām īpaši mīkstus standartus ar zināmu moduli, lai kvantitatīvi noteiktu metodi, un pēc tam izmantojām šo metodi, lai raksturotu divu dažādu kontaktlēcu materiālu virsmas. Paredzams, ka šī AFM nanoindentācijas virsmu raksturošanas metode ar paaugstinātu jutību būs piemērojama plašam biomimētisku heterogēnu īpaši mīkstu materiālu klāstam ar potenciālu izmantošanu medicīnas ierīcēs un biomedicīnas pielietojumos.
Nanoindentācijas eksperimentiem tika izvēlētas Lehfilcon A kontaktlēcas (Alcon, Fortvērta, Teksasa, ASV) un to silikonhidrogēla substrāti. Eksperimentā tika izmantots speciāli izstrādāts lēcu stiprinājums. Lai uzstādītu lēcu testēšanai, tā tika uzmanīgi novietota uz kupolveida statīva, pārliecinoties, ka iekšpusē neiekļūs gaisa burbuļi, un pēc tam nostiprināta ar malām. Caurums stiprinājumā lēcu turētāja augšpusē nodrošina piekļuvi lēcas optiskajam centram nanoindentācijas eksperimentiem, vienlaikus turot šķidrumu vietā. Tas uztur lēcas pilnībā mitrinātas. Kā testa šķīdums tika izmantoti 500 μl kontaktlēcu iepakojuma šķīduma. Lai pārbaudītu kvantitatīvos rezultātus, no poliakrilamīda-ko-metilēn-bisakrilamīda kompozīcijas (100 mm Petrisoft Petri trauciņi, Matrigen, Irvine, CA, ASV) tika sagatavoti komerciāli pieejami neaktivēti poliakrilamīda (PAAM) hidrogēli, kuru zināmais elastības modulis ir 1 kPa. AFM hidrogela-zondes saskarnē izmantojiet 4–5 pilienus (aptuveni 125 µl) fosfātu buferšķīduma (PBS no Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, ASV) un 1 pilienu OPTI-FREE Puremoist kontaktlēcu šķīduma (Alcon, Vaud, TX, ASV).
Lehfilcon A CL un SiHy substrātu paraugi tika vizualizēti, izmantojot FEI Quanta 250 lauka emisijas skenējošā elektronmikroskopa (FEG SEM) sistēmu, kas aprīkota ar skenējošā transmisijas elektronmikroskopa (STEM) detektoru. Lai sagatavotu paraugus, lēcas vispirms tika mazgātas ar ūdeni un sagrieztas kūka formas ķīļos. Lai panāktu atšķirīgu kontrastu starp paraugu hidrofilajiem un hidrofobajiem komponentiem, kā krāsviela tika izmantots 0,10% stabilizēts RuO4 šķīdums, kurā paraugi tika iegremdēti uz 30 minūtēm. Lehfilcon A CL RuO4 krāsošana ir svarīga ne tikai, lai panāktu uzlabotu atšķirīgu kontrastu, bet arī palīdz saglabāt sazaroto polimēru suku struktūru to sākotnējā formā, kas pēc tam ir redzamas STEM attēlos. Pēc tam tās tika mazgātas un dehidrētas virknē etanola/ūdens maisījumu ar pieaugošu etanola koncentrāciju. Pēc tam paraugi tika lieti ar EMBed 812/Araldite epoksīdsveķiem, kas sacietēja nakti 70°C temperatūrā. Ar sveķu polimerizāciju iegūtie paraugu bloki tika sagriezti ar ultramikrotomu, un iegūtās plānās sekcijas tika vizualizētas ar STEM detektoru zema vakuuma režīmā ar paātrinājuma spriegumu 30 kV. Tā pati SEM sistēma tika izmantota PFQNM-LC-A-CAL AFM zondes (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, ASV) detalizētai raksturošanai. AFM zondes SEM attēli tika iegūti tipiskā augsta vakuuma režīmā ar paātrinājuma spriegumu 30 kV. Iegūstiet attēlus dažādos leņķos un palielinājumos, lai reģistrētu visas AFM zondes gala formas un izmēra detaļas. Visi attēlos interesējošie uzgaļa izmēri tika izmērīti digitāli.
Lehfilcon A CL, SiHy substrāta un PAAm hidrogela paraugu vizualizēšanai un nanoindentēšanai tika izmantots Dimension FastScan Bio Icon atomspēka mikroskops (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, ASV) ar “PeakForce QNM in Fluid” režīmu. Attēlveidošanas eksperimentiem tika izmantota PEAKFORCE-HIRS-FA zonde (Bruker) ar nominālo uzgaļa rādiusu 1 nm, lai iegūtu parauga augstas izšķirtspējas attēlus ar skenēšanas ātrumu 0,50 Hz. Visi attēli tika uzņemti ūdens šķīdumā.
AFM nanoindentācijas eksperimenti tika veikti, izmantojot PFQNM-LC-A-CAL zondi (Bruker). AFM zondei ir silikona gals uz 345 nm biezas, 54 µm garas un 4,5 µm platas nitrīda konsoles ar rezonanses frekvenci 45 kHz. Tā ir īpaši izstrādāta, lai raksturotu un veiktu kvantitatīvus nanomehaniskus mērījumus mīkstiem bioloģiskiem paraugiem. Sensori tiek individuāli kalibrēti rūpnīcā ar iepriekš kalibrētiem atsperu iestatījumiem. Šajā pētījumā izmantoto zondu atsperu konstantes bija diapazonā no 0,05 līdz 0,1 N/m. Lai precīzi noteiktu uzgaļa formu un izmēru, zonde tika detalizēti raksturota, izmantojot SEM. 1.a attēlā redzams PFQNM-LC-A-CAL zondes augstas izšķirtspējas, zema palielinājuma skenējošais elektronu mikroattēls, kas sniedz holistisku zondes konstrukcijas priekšstatu. 1.b attēlā redzams zondes uzgaļa augšdaļas palielināts skats, kas sniedz informāciju par uzgaļa formu un izmēru. Galējā galā adata ir puslode ar aptuveni 140 nm diametru (1.c att.). Zem tās gals sašaurinās konusa formā, sasniedzot aptuveni 500 nm garumu. Ārpus sašaurinājuma zonas gals ir cilindrisks un beidzas ar kopējo gala garumu 1,18 µm. Tā ir zondes gala galvenā funkcionālā daļa. Turklāt testēšanai kā koloīdā zonde tika izmantota arī liela sfēriska polistirola (PS) zonde (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, ASV) ar gala diametru 45 µm un atsperes konstanti 2 N/m, salīdzināšanai ar PFQNM-LC-A-CAL 140 nm zondi.
Ir ziņots, ka nanoindentācijas laikā starp AFM zondi un polimēra otas struktūru var iesprūst šķidrums, kas iedarbinās augšupvērstu spēku uz AFM zondi, pirms tā faktiski pieskaras virsmai69. Šis viskozais ekstrūzijas efekts šķidruma aiztures dēļ var mainīt šķietamo saskares punktu, tādējādi ietekmējot virsmas moduļa mērījumus. Lai pētītu zondes ģeometrijas un iespiešanas ātruma ietekmi uz šķidruma aizturi, lehfilcon A CL paraugiem tika uzzīmētas iespiešanas spēka līknes, izmantojot 140 nm diametra zondi ar nemainīgu pārvietojuma ātrumu 1 µm/s un 2 µm/s. Zondes diametrs 45 µm, fiksēts spēka iestatījums 6 nN, kas sasniegts pie 1 µm/s. Eksperimenti ar zondi 140 nm diametrā tika veikti ar iespiešanas ātrumu 1 µm/s un iestatītu spēku 300 pN, kas izvēlēts, lai radītu saskares spiedienu augšējā plakstiņa fizioloģiskajā diapazonā (1–8 kPa). spiediens 72. Mīksti, gatavi PAA hidrogela paraugi ar 1 kPa spiedienu tika pārbaudīti ar 50 pN iespiešanas spēku un ātrumu 1 μm/s, izmantojot zondi ar diametru 140 nm.
Tā kā PFQNM-LC-A-CAL zondes gala koniskās daļas garums ir aptuveni 500 nm, jebkuram iespiešanas dziļumam < 500 nm var droši pieņemt, ka zondes ģeometrija iespiešanas laikā saglabās savu konusa formu. Turklāt tiek pieņemts, ka testējamā materiāla virsmai būs atgriezeniska elastīga reakcija, kas tiks apstiprināta arī turpmākajās sadaļās. Tāpēc, atkarībā no gala formas un izmēra, mūsu AFM nanoiespiedumu eksperimentu (NanoScope) apstrādei izvēlējāmies Briscoe, Sebastian un Adams izstrādāto konusa-sfēras pielāgošanas modeli, kas ir pieejams pārdevēja programmatūrā. Atdalīšanas datu analīzes programmatūra, Bruker) 73. Modelis apraksta spēka un pārvietojuma attiecību F(δ) konusam ar sfērisku virsotnes defektu. Attēlā. 2. attēlā parādīta kontakta ģeometrija stingra konusa mijiedarbības laikā ar sfērisku galu, kur R ir sfēriskā gala rādiuss, a ir kontakta rādiuss, b ir kontakta rādiuss sfēriskā gala galā, δ ir kontakta rādiuss. Iespieduma dziļums, θ ir konusa pusleņķis. Šīs zondes SEM attēls skaidri parāda, ka 140 nm diametra sfēriskais gals tangenciāli saplūst konusā, tāpēc šeit b ir definēts tikai caur R, t.i., b = R cos θ. Pārdevēja piegādātā programmatūra nodrošina konusa un sfēras sakarību, lai aprēķinātu Janga moduļa (E) vērtības no spēka atdalīšanas datiem, pieņemot, ka a > b. Sakarība:
kur F ir iespiešanas spēks, E ir Janga modulis, ν ir Puasona koeficients. Kontakta rādiusu a var aprēķināt, izmantojot:
Lefilcon kontaktlēcas materiālā ar sazarotu polimēru suku virsmas slāni iespiesta stingra konusa ar sfērisku galu kontakta ģeometrijas shēma.
Ja a ≤ b, tad sakarība reducējas līdz vienādojumam parastajam sfēriskajam iespiešanas urbim;
Mēs uzskatām, ka iespiešanas zondes mijiedarbība ar PMPC polimēra birstes sazaroto struktūru izraisīs lielāku kontakta rādiusu a nekā sfērisko kontakta rādiusu b. Tāpēc visiem šajā pētījumā veiktajiem elastības moduļa kvantitatīvajiem mērījumiem mēs izmantojām atkarību, kas iegūta gadījumam a > b.
Šajā pētījumā pētītie īpaši mīkstie biomimētiskie materiāli tika vispusīgi attēloti, izmantojot parauga šķērsgriezuma skenējošo transmisijas elektronu mikroskopiju (STEM) un virsmas atomspēka mikroskopiju (AFM). Šī detalizētā virsmas raksturošana tika veikta kā mūsu iepriekš publicētā darba paplašinājums, kurā mēs noteicām, ka PMPC modificētās lehfilcon A CL virsmas dinamiski sazarotajai polimēru otas struktūrai ir līdzīgas mehāniskās īpašības kā dabiskajiem radzenes audiem14. Šī iemesla dēļ mēs kontaktlēcu virsmas saucam par biomimētiskiem materiāliem14. 3.a,b attēlā parādīti sazarotu PMPC polimēru otas struktūru šķērsgriezumi attiecīgi uz lehfilcon A CL substrāta un neapstrādāta SiHy substrāta virsmas. Abu paraugu virsmas tika tālāk analizētas, izmantojot augstas izšķirtspējas AFM attēlus, kas vēl vairāk apstiprināja STEM analīzes rezultātus (3.c, d attēls). Kopā šie attēli sniedz aptuvenu PMPC sazarotās polimēru otas struktūras garumu pie 300–400 nm, kas ir ļoti svarīgi AFM nanoindentācijas mērījumu interpretācijai. Vēl viens svarīgs novērojums, kas iegūts no attēliem, ir tāds, ka CL biomimetiskā materiāla kopējā virsmas struktūra morfoloģiski atšķiras no SiHy substrāta materiāla struktūras. Šī atšķirība to virsmas morfoloģijā var kļūt redzama to mehāniskās mijiedarbības laikā ar iespiešanās AFM zondi un pēc tam izmērītajās moduļa vērtībās.
(a) lehfilcon A CL un (b) SiHy substrāta šķērsgriezuma STEM attēli. Mēroga josla, 500 nm. Lehfilcon A CL substrāta (c) un SiHy pamatsubstrāta (d) virsmas AFM attēli (3 µm × 3 µm).
Bioloģiski iedvesmoti polimēri un polimēru suku struktūras pēc savas būtības ir mīkstas un ir plaši pētītas un izmantotas dažādos biomedicīnas pielietojumos74,75,76,77. Tāpēc ir svarīgi izmantot AFM nanoindentācijas metodi, kas var precīzi un droši izmērīt to mehāniskās īpašības. Taču vienlaikus šo īpaši mīksto materiālu unikālās īpašības, piemēram, ārkārtīgi zems elastības modulis, augsts šķidruma saturs un augsta elastība, bieži vien apgrūtina pareizā materiāla, formas un iespiešanas zondes izmēra izvēli. Tas ir svarīgi, lai iespiešanas rīks nedurtu parauga mīksto virsmu, kas radītu kļūdas saskares punkta ar virsmu un saskares laukuma noteikšanā.
Šim nolūkam ir būtiska visaptveroša izpratne par īpaši mīkstu biomimetisko materiālu (lehfilcon A CL) morfoloģiju. Informācija par sazaroto polimēru suku izmēru un struktūru, kas iegūta, izmantojot attēlveidošanas metodi, sniedz pamatu virsmas mehāniskai raksturošanai, izmantojot AFM nanoindentācijas metodes. Mikronu izmēra sfērisku koloīdu zondu vietā mēs izvēlējāmies PFQNM-LC-A-CAL silīcija nitrīda zondi (Bruker) ar uzgaļa diametru 140 nm, kas īpaši paredzēta bioloģisko paraugu mehānisko īpašību kvantitatīvai kartēšanai 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84. Pamatojums relatīvi asu zonžu izmantošanai salīdzinājumā ar parastajām koloīdajām zondēm ir izskaidrojams ar materiāla strukturālajām iezīmēm. Salīdzinot zondes uzgaļa izmēru (~140 nm) ar sazarotajām polimēru otām uz CL lehfilcon A virsmas, kas parādītas 3.a attēlā, var secināt, ka uzgalis ir pietiekami liels, lai nonāktu tiešā saskarē ar šīm suku struktūrām, kas samazina iespēju, ka uzgalis izdursies cauri tām. Lai ilustrētu šo domu, 4. attēlā ir redzams lehfilcon A CL un AFM zondes ievilkuma gala STEM attēls (zīmēts mērogā).
Shēma, kurā parādīts lehfilcon A CL un ACM iespiešanās zondes STEM attēls (zīmēts mērogā).
Turklāt uzgaļa izmērs 140 nm ir pietiekami mazs, lai izvairītos no jebkāda no iepriekš ziņotajiem lipīgās ekstrūzijas efektiem polimēru otām, kas ražotas ar CP-AFM nanoindentācijas metodi69,71. Mēs pieņemam, ka šī AFM uzgaļa īpašās konusa sfēriskās formas un relatīvi mazā izmēra dēļ (1. att.) lehfilcon A CL nanoindentācijas radītās spēka līknes raksturs nebūs atkarīgs no iespiešanas ātruma vai ielādes/izlādes ātruma. Tāpēc to neietekmē poroelastīgie efekti. Lai pārbaudītu šo hipotēzi, lehfilcon A CL paraugi tika iespiesti ar fiksētu maksimālo spēku, izmantojot PFQNM-LC-A-CAL zondi, bet ar diviem dažādiem ātrumiem, un iegūtās stiepes un ievilkšanas spēka līknes tika izmantotas, lai attēlotu spēku (nN) atdalīšanā (µm), kas parādīts 5.a attēlā. Ir skaidrs, ka spēka līknes slodzes un izkraušanas laikā pilnībā pārklājas, un attēlā nav skaidru pierādījumu tam, ka spēka bīde pie nulles iespiešanas dziļuma palielinās līdz ar iespiešanas ātrumu, kas liecina, ka atsevišķie birstes elementi tika raksturoti bez poroelastības efekta. Turpretī šķidruma aiztures efekti (viskozes ekstrūzijas un poroelastības efekti) ir acīmredzami 45 µm diametra AFM zondei ar tādu pašu iespiešanas ātrumu, un tos izceļ histerēze starp stiepšanās un ievilkšanas līknēm, kā parādīts 5.b attēlā. Šie rezultāti apstiprina hipotēzi un liecina, ka 140 nm diametra zondes ir laba izvēle šādu mīkstu virsmu raksturošanai.
lehfilcon A CL iespiešanas spēka līknes, izmantojot ACM; (a) izmantojot zondi ar diametru 140 nm pie diviem slodzes ātrumiem, kas parāda poroelastības efekta neesamību virsmas iespiešanas laikā; (b) izmantojot zondes ar diametru 45 µm un 140 nm. s parāda viskozās ekstrūzijas un poroelastības ietekmi uz lielām zondēm, salīdzinot ar mazākām zondēm.
Lai raksturotu īpaši mīkstas virsmas, AFM nanoindentācijas metodēm ir jābūt labākajai zondei, lai pētītu pētāmā materiāla īpašības. Papildus uzgaļa formai un izmēram, AFM detektora sistēmas jutībai, jutībai pret uzgaļa novirzi testa vidē un konsoles stingrībai ir svarīga loma nanoindentācijas mērījumu precizitātes un ticamības noteikšanā. Mūsu AFM sistēmai pozīcijas jutīgā detektora (PSD) noteikšanas robeža ir aptuveni 0,5 mV, un tā ir balstīta uz iepriekš kalibrētu atsperes stingrību, un aprēķinātā PFQNM-LC-A-CAL zondes šķidruma novirzes jutība, kas atbilst teorētiskajai slodzes jutībai, ir mazāka par 0,1 pN. Tāpēc šī metode ļauj izmērīt minimālo iespiešanas spēku ≤ 0,1 pN bez jebkādas perifērā trokšņa komponentes. Tomēr AFM sistēmai ir gandrīz neiespējami samazināt perifēro troksni līdz šim līmenim tādu faktoru dēļ kā mehāniskā vibrācija un šķidruma dinamika. Šie faktori ierobežo AFM nanoindentācijas metodes kopējo jutību un rada arī fona trokšņa signālu aptuveni ≤ 10 pN. Virsmas raksturošanai lehfilcon A CL un SiHy substrāta paraugi tika iespiešanas procesā pilnībā hidratētos apstākļos, izmantojot 140 nm zondi SEM raksturošanai, un iegūtās spēka līknes tika uzliktas starp spēku (pN) un spiedienu. Atdalīšanas grafiks (µm) ir parādīts 6.a attēlā. Salīdzinot ar SiHy bāzes substrātu, lehfilcon A CL spēka līkne skaidri parāda pārejas fāzi, kas sākas saskares punktā ar dakšveida polimēra otu un beidzas ar straujām izmaiņām slīpuma marķējuma kontaktā ar pamatni ar pamatā esošo materiālu. Šī spēka līknes pārejas daļa izceļ sazarotās polimēra ots patiesi elastīgo uzvedību uz virsmas, ko apliecina saspiešanas līkne, kas cieši seko spriegošanas līknei, un mehānisko īpašību kontrasts starp ots struktūru un apjomīgo SiHy materiālu. Salīdzinot lefilcon. Sazarotās polimēra ots vidējā garuma atdalīšana PCS STEM attēlā (3.a att.) un tās spēka līkne pa abscisu ass 3.a attēlā. 6.a attēlā redzams, ka metode spēj noteikt otu un sazaroto polimēru, kas sasniedz pašu virsmas augšdaļu. Kontakts starp otu struktūrām. Turklāt spēka līkņu cieša pārklāšanās norāda uz šķidruma aiztures efekta neesamību. Šajā gadījumā starp adatu un parauga virsmu nav absolūti nekādas saķeres. Abu paraugu spēka līkņu augšējās daļas pārklājas, atspoguļojot substrātu materiālu mehānisko īpašību līdzību.
(a) AFM nanoindentācijas spēka līknes lehfilcon A CL substrātiem un SiHy substrātiem, (b) spēka līknes, kas parāda saskares punkta novērtējumu, izmantojot fona trokšņa sliekšņa metodi.
Lai sīkāk izpētītu spēka līknes detaļas, lehfilcon A CL parauga sprieguma līkne ir attēlota 6.b attēlā ar maksimālo spēku 50 pN pa y asi. Šis grafiks sniedz svarīgu informāciju par sākotnējo fona troksni. Troksnis ir ±10 pN diapazonā, ko izmanto, lai precīzi noteiktu saskares punktu un aprēķinātu iespiešanās dziļumu. Kā ziņots literatūrā, saskares punktu identificēšana ir kritiski svarīga, lai precīzi novērtētu materiāla īpašības, piemēram, moduli85. Pieeja, kas ietver spēka līknes datu automātisku apstrādi, ir parādījusi uzlabotu atbilstību starp datu pielāgošanu un kvantitatīviem mērījumiem mīkstiem materiāliem86. Šajā darbā mūsu saskares punktu izvēle ir samērā vienkārša un objektīva, taču tai ir savi ierobežojumi. Mūsu konservatīvā pieeja saskares punkta noteikšanai var izraisīt nedaudz pārvērtētas moduļa vērtības mazākiem iespiešanās dziļumiem (< 100 nm). Algoritmu balstītas saskares punktu noteikšanas un automatizētas datu apstrādes izmantošana varētu būt šī darba turpinājums nākotnē, lai vēl vairāk uzlabotu mūsu metodi. Tādējādi, ja iekšējais fona troksnis ir aptuveni ±10 pN, mēs definējam saskares punktu kā pirmo datu punktu uz x ass 6.b attēlā ar vērtību ≥10 pN. Pēc tam, saskaņā ar trokšņa slieksni 10 pN, vertikāla līnija ~0,27 µm līmenī iezīmē saskares punktu ar virsmu, pēc kura stiepšanās līkne turpinās, līdz substrāts sasniedz ~270 nm iespiešanās dziļumu. Interesanti, ka, pamatojoties uz sazarotās polimēra otas elementu izmēru (300–400 nm), kas izmērīts, izmantojot attēlveidošanas metodi, CL lehfilcon A parauga iespiešanās dziļums, kas novērots, izmantojot fona trokšņa sliekšņa metodi, ir aptuveni 270 nm, kas ir ļoti tuvu mērījumu izmēram ar STEM. Šie rezultāti vēl vairāk apstiprina AFM zondes uzgaļa formas un izmēra saderību un piemērojamību šīs ļoti mīkstās un ļoti elastīgās sazarotās polimēra otas struktūras iespiešanai. Šie dati sniedz arī pārliecinošus pierādījumus, kas apstiprina mūsu metodi, kurā fona troksnis tiek izmantots kā slieksnis saskares punktu noteikšanai. Tādējādi jebkuriem kvantitatīviem rezultātiem, kas iegūti no matemātiskās modelēšanas un spēka līknes pielāgošanas, jābūt relatīvi precīziem.
Kvantitatīvie mērījumi ar AFM nanoindentācijas metodēm ir pilnībā atkarīgi no matemātiskajiem modeļiem, kas tiek izmantoti datu atlasē un sekojošajā analīzē. Tāpēc pirms konkrēta modeļa izvēles ir svarīgi ņemt vērā visus faktorus, kas saistīti ar indentera izvēli, materiāla īpašībām un to mijiedarbības mehāniku. Šajā gadījumā uzgaļa ģeometrija tika rūpīgi raksturota, izmantojot SEM mikroattēlus (1. att.), un, pamatojoties uz rezultātiem, 140 nm diametra AFM nanoindentācijas zonde ar cietu konusu un sfērisku uzgaļa ģeometriju ir laba izvēle lehfilcon A CL79 paraugu raksturošanai. Vēl viens svarīgs faktors, kas rūpīgi jāizvērtē, ir testējamā polimēra materiāla elastība. Lai gan sākotnējie nanoindentācijas dati (5.a un 6.a att.) skaidri iezīmē sprieguma un saspiešanas līkņu pārklāšanās pazīmes, t.i., materiāla pilnīgu elastības atjaunošanos, ir ārkārtīgi svarīgi apstiprināt kontaktu tīri elastīgo raksturu. Šim nolūkam vienā un tajā pašā vietā uz lehfilcon A CL parauga virsmas tika veiktas divas secīgas iespiešanas ar iespiešanas ātrumu 1 µm/s pilnīgas hidratācijas apstākļos. Iegūtie spēka līknes dati ir parādīti 7. attēlā, un, kā paredzēts, abu izdruku izplešanās un saspiešanas līknes ir gandrīz identiskas, kas uzsver sazarotās polimēru birstes struktūras augsto elastību.
Divas iespiešanas spēka līknes vienā un tajā pašā vietā uz lehfilcon A CL virsmas norāda lēcas virsmas ideālo elastību.
Pamatojoties uz informāciju, kas iegūta no zondes gala un lehfilcon A CL virsmas SEM un STEM attēliem, konusa-sfēras modelis ir pamatots matemātisks attēlojums mijiedarbībai starp AFM zondes galu un testējamo mīksto polimēru materiālu. Turklāt šim konusa-sfēras modelim pamatpieņēmumi par iespiestā materiāla elastīgajām īpašībām ir patiesi arī šim jaunajam biomimētiskajam materiālam un tiek izmantoti elastības moduļa kvantitatīvai noteikšanai.
Pēc visaptveroša AFM nanoindentācijas metodes un tās komponentu, tostarp iespiešanas zondes īpašību (formas, izmēra un atsperes stingrības), jutības (fona trokšņa un kontakta punkta novērtēšanas) un datu pielāgošanas modeļu (kvantitatīvo moduļu mērījumi), novērtējuma tika izmantota metode. Komerciāli pieejams īpaši mīksts paraugs tika testēts hidratētos apstākļos, izmantojot 140 nm zondi. Sīkāka informācija par moduļu testēšanu un aprēķiniem ir sniegta papildinformācijā. Rezultāti parādīja, ka vidējais izmērītais modulis bija 0,92 kPa, un %RSD un procentuālā (%) novirze no zināmā moduļa bija mazāka par 10%. Šie rezultāti apstiprina šajā darbā izmantotās AFM nanoindentācijas metodes precizitāti un reproducējamību īpaši mīkstu materiālu moduļu mērīšanai. Lehfilcon A CL paraugu virsmas un SiHy bāzes substrāts tika tālāk raksturoti, izmantojot to pašu AFM nanoindentācijas metodi, lai pētītu īpaši mīkstas virsmas šķietamo kontakta moduli kā iespiešanas dziļuma funkciju. Iespieduma spēka atdalīšanas līknes tika ģenerētas katram tipam (n = 3; viens iespiedums katram paraugam) ar 300 pN spēku, ātrumu 1 µm/s un pilnīgu hidratāciju. Iespieduma spēka sadales līkne tika tuvināta, izmantojot konusa-sfēras modeli. Lai iegūtu moduli, kas ir atkarīgs no iespieduma dziļuma, katrā 20 nm solī, sākot no saskares punkta, tika noteikta 40 nm plata spēka līknes daļa un katrā spēka līknes solī tika izmērītas moduļa vērtības. Spin Cy et al. Līdzīga pieeja ir izmantota, lai raksturotu poli(laurilmetakrilāta) (P12MA) polimēru suku moduļa gradientu, izmantojot koloidālo AFM zondes nanoiespiedumu, un tās atbilst datiem, izmantojot Herca kontakta modeli. Šī pieeja nodrošina šķietamā kontakta moduļa (kPa) grafiku atkarībā no iespieduma dziļuma (nm), kā parādīts 8. attēlā, kas ilustrē šķietamo kontakta moduli/dziļuma gradientu. Aprēķinātais CL lehfilcon A parauga elastības modulis ir 2–3 kPa diapazonā parauga augšējo 100 nm robežās, aiz kura tas sāk pieaugt līdz ar dziļumu. Savukārt, testējot SiHy bāzes substrātu bez otiņas formas plēves uz virsmas, maksimālais iespiešanās dziļums, kas sasniegts pie 300 pN spēka, ir mazāks par 50 nm, un no datiem iegūtā moduļa vērtība ir aptuveni 400 kPa, kas ir salīdzināms ar Janga moduļa vērtībām beramkravu materiāliem.
Šķietamais kontakta modulis (kPa) pret iespiešanās dziļumu (nm) lehfilcon A CL un SiHy substrātiem, izmantojot AFM nanoiespiešanas metodi ar konusa-sfēras ģeometriju moduļa mērīšanai.
Jaunās biomimetiskā sazarotās polimēra otas struktūras augšējai virsmai ir ārkārtīgi zems elastības modulis (2–3 kPa). Tas atbildīs dakšveida polimēra otas brīvi karājošajam galam, kā parādīts STEM attēlā. Lai gan ir dažas liecības par moduļa gradientu CL ārmalā, galvenais augsta moduļa substrāts ir ietekmīgāks. Tomēr virsmas augšējie 100 nm atrodas 20% robežās no sazarotās polimēra otas kopējā garuma, tāpēc ir pamatoti pieņemt, ka izmērītās moduļa vērtības šajā ievilkuma dziļuma diapazonā ir relatīvi precīzas un nav stipri atkarīgas no apakšējā objekta ietekmes.
Lehfilcon A kontaktlēcu unikālā biomimetiskā dizaina dēļ, kas sastāv no sazarotām PMPC polimēra suku struktūrām, kas uzpotētas uz SiHy substrātu virsmas, ir ļoti grūti ticami raksturot to virsmas struktūru mehāniskās īpašības, izmantojot tradicionālās mērīšanas metodes. Šeit mēs piedāvājam uzlabotu AFM nanoindentācijas metodi īpaši mīkstu materiālu, piemēram, lefilcon A, ar augstu ūdens saturu un ārkārtīgi augstu elastību, precīzai raksturošanai. Šī metode ir balstīta uz AFM zondes izmantošanu, kuras uzgaļa izmērs un ģeometrija ir rūpīgi izvēlēti, lai tie atbilstu iespiežamo īpaši mīksto virsmas elementu strukturālajiem izmēriem. Šī izmēru kombinācija starp zondi un struktūru nodrošina paaugstinātu jutību, ļaujot mums izmērīt sazaroto polimēra suku elementu zemo moduli un raksturīgās elastības īpašības neatkarīgi no poroelastīgajiem efektiem. Rezultāti parādīja, ka unikālajām sazarotajām PMPC polimēra sukām, kas raksturīgas lēcas virsmai, bija ārkārtīgi zems elastības modulis (līdz 2 kPa) un ļoti augsta elastība (gandrīz 100%), testējot ūdens vidē. AFM nanoindentācijas rezultāti ļāva mums arī raksturot biomimētiskās lēcas virsmas šķietamo kontakta moduli/dziļuma gradientu (30 kPa/200 nm). Šis gradients var būt saistīts ar moduļu atšķirību starp sazarotajām polimēru otām un SiHy substrātu vai polimēru otu sazaroto struktūru/blīvumu, vai to kombināciju. Tomēr, lai pilnībā izprastu struktūras un īpašību saistību, jo īpaši otu sazarojuma ietekmi uz mehāniskajām īpašībām, ir nepieciešami turpmāki padziļināti pētījumi. Līdzīgi mērījumi var palīdzēt raksturot citu īpaši mīkstu materiālu un medicīnas ierīču virsmas mehāniskās īpašības.
Pašreizējā pētījuma laikā ģenerētie un/vai analizētie datu kopumi ir pieejami attiecīgajiem autoriem pēc saprātīga pieprasījuma.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. un Haugen, HJ Bioloģiskās reakcijas uz biomateriālu virsmu fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām. Chemical. Society. Ed. 49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM un Liu, X. No cilvēka iegūto biomateriālu uzlabošana audu inženierijai. Programmēšana. Polimērs. Zinātne. 53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al. Biomateriālu dizains, klīniskā ieviešana un imūnreakcija reģeneratīvajā medicīnā. National Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Olivers V. K. un Fārs G. M. Uzlabota metode cietības un elastības moduļa noteikšanai, izmantojot iespiešanas eksperimentus ar slodzes un pārvietojuma mērījumiem. J. Alma mater. Storage tank. 7, 1564–1583 (2011).
Volijs, SM Iespieduma cietības testēšanas vēsturiskā izcelsme. alma mater. the science. technologies. 28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Iespieduma cietības mērījumi makro, mikro un nano mērogā: kritisks pārskats. cilts. Wright. 65, 1–18 (2017).
Kaufmans, Dž. D. un Klaperīhs, S. M. Virsmas noteikšanas kļūdas noved pie moduļa pārvērtēšanas mīkstu materiālu nanoindentācijā. J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR un Yahya M.Yu. Nanoindentācijas metodes novērtējums heterogēnu nanokompozītu mehānisko īpašību noteikšanai, izmantojot eksperimentālas un skaitļošanas metodes. The Science. House 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, un Owart, TS. Mīkstu viskoelastīgu gēlu mehāniskā raksturošana, izmantojot uz iespiešanu un optimizāciju balstītu apgriezto galīgo elementu analīzi. J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 355–363 (2009).
Endrjūss Dž. V., Bovens Dž. un Šanelere D. Viskoelastības noteikšanas optimizācija, izmantojot saderīgas mērīšanas sistēmas. Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. un Pellillo, E. Polimēru virsmu nanoindentācija. J. Physics. D. Apply for physics. 31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. un Van Vliet KJ “Ļoti elastīgu polimēru un bioloģisko audu viskoelastīgo mehānisko īpašību raksturojums, izmantojot trieciena iespiešanu”. Journal of Biomaterials. 71, 388–397 (2018).
Perepelkins N. V., Kovaļovs A. E., Gorbs S. N., Borodičs F. Mīksto materiālu elastības moduļa un adhēzijas darba novērtējums, izmantojot paplašināto Borodiča-Galanova (BG) metodi un dziļo iespiešanu. fur. alma mater. 129, 198–213 (2019).
Ši, X. u.c. Silikona hidroģeļa kontaktlēcu biomimetisko polimēru virsmu nanoskalas morfoloģija un mehāniskās īpašības. Langmuir 37, 13961–13967 (2021).