Nature.com သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုသည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။ သင်သည် CSS ပံ့ပိုးမှု အကန့်အသတ်ရှိသော ဘရောက်ဆာဗားရှင်းကို အသုံးပြုနေပါသည်။ အကောင်းဆုံးအတွေ့အကြုံအတွက်၊ အပ်ဒိတ်လုပ်ထားသော ဘရောက်ဆာကို အသုံးပြုရန် (သို့မဟုတ် Internet Explorer ရှိ Compatibility Mode ကို ပိတ်ရန်) အကြံပြုအပ်ပါသည်။ ထို့အပြင်၊ စဉ်ဆက်မပြတ် ပံ့ပိုးမှုကို သေချာစေရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဆိုက်ကို styles နှင့် JavaScript မပါဘဲ ပြသပါသည်။
ဆလိုက်သုံးခုကို တစ်ပြိုင်နက်တည်း လှည့်ပတ်ပြသသည်။ တစ်ပြိုင်နက်တည်း ဆလိုက်သုံးခုကို ရွှေ့ရန် Previous နှင့် Next ခလုတ်များကို အသုံးပြုပါ၊ သို့မဟုတ် အဆုံးရှိ ဆလိုက်ခလုတ်များကို အသုံးပြု၍ တစ်ပြိုင်နက်တည်း ဆလိုက်သုံးခုကို ရွှေ့ပါ။
ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများနှင့် ဇီဝဆေးပညာအသုံးချမှုများအတွက် အလွန်ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများအသစ်များ တီထွင်မှုနှင့်အတူ ၎င်းတို့၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ပြည့်စုံစွာဖော်ပြခြင်းသည် အရေးကြီးပြီး စိန်ခေါ်မှုတစ်ရပ်လည်းဖြစ်သည်။ အကိုင်းအခက်ပေါ်လီမာဘရက်ရှ်ဖွဲ့စည်းပုံအလွှာဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားသော lehfilcon A ဇီဝအတုပြုလုပ်ထားသော ဆီလီကွန်ဟိုက်ဒရိုဂျယ် contact lens အသစ်၏ အလွန်နိမ့်သော မျက်နှာပြင် modulus ကို ဖော်ပြရန် ပြုပြင်ထားသော atomic force microscopy (AFM) nanoindentation နည်းပညာကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် အကိုင်းအခက်ပေါ်လီမာများထံ ချဉ်းကပ်သောအခါ viscous extrusion ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုမရှိဘဲ contact point များကို တိကျစွာဆုံးဖြတ်နိုင်စေသည်။ ထို့အပြင် poroelasticity ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုမရှိဘဲ တစ်ဦးချင်း brush element များ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ဆုံးဖြတ်နိုင်စေသည်။ ၎င်းကို ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများနှင့် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာနမူနာများ၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို တိုင်းတာရန် အထူးသင့်လျော်သော ဒီဇိုင်း (အဖျားအရွယ်အစား၊ ဂျီသြမေတြီနှင့် စပရိန်နှုန်း) ရှိသော AFM probe ကို ရွေးချယ်ခြင်းဖြင့် ရရှိသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် မျက်နှာပြင်ဧရိယာတွင် အလွန်နိမ့်သော elasticity modulus (2 kPa အထိ) နှင့် အတွင်းပိုင်း (100% နီးပါး) ရေပတ်ဝန်းကျင်တွင် အလွန်မြင့်မားသော elasticity ရှိသော အလွန်ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်း lehfilcon A ၏ တိကျစွာတိုင်းတာမှုအတွက် sensitivity နှင့် တိကျမှုကို တိုးတက်စေသည်။ မျက်နှာပြင်လေ့လာမှု၏ရလဒ်များသည် lehfilcon A မှန်ဘီလူး၏ အလွန်နူးညံ့သော မျက်နှာပြင်ဂုဏ်သတ္တိများကို ဖော်ထုတ်ရုံသာမက အကိုင်းအခက်များပါသော polymer စုတ်တံများ၏ modulus သည် ဆီလီကွန်-ဟိုက်ဒရိုဂျင် အောက်ခံနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်ကြောင်းလည်း ပြသခဲ့သည်။ ဤမျက်နှာပြင် လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြသည့်နည်းပညာကို အခြားအလွန်နူးညံ့သော ပစ္စည်းများနှင့် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ကိရိယာများတွင် အသုံးချနိုင်သည်။
သက်ရှိတစ်ရှူးများနှင့် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့ရန် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော ပစ္စည်းများ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာပတ်ဝန်းကျင်က မကြာခဏ ဆုံးဖြတ်လေ့ရှိသည်။ ဤပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ၏ ပြီးပြည့်စုံသော ကိုက်ညီမှုသည် ဆဲလ်တုံ့ပြန်မှုများကို မထိခိုက်စေဘဲ ပစ္စည်း၏ လိုချင်သော ဆေးခန်းဆိုင်ရာ ဝိသေသလက္ခဏာများကို ရရှိရန် ကူညီပေးသည်1,2,3။ အစုလိုက်အပြုံလိုက် တစ်သားတည်းဖြစ်သော ပစ္စည်းများအတွက်၊ စံလုပ်ထုံးလုပ်နည်းများနှင့် စမ်းသပ်နည်းလမ်းများ (ဥပမာ၊ မိုက်ခရိုအင်တင်းရှင်း4,5,6) ရရှိနိုင်မှုကြောင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြခြင်းသည် အတော်လေးလွယ်ကူသည်။ သို့သော်၊ ဂျယ်၊ ဟိုက်ဒရိုဂျယ်၊ ဇီဝပိုလီမာများ၊ သက်ရှိဆဲလ်များ စသည်တို့ကဲ့သို့သော အလွန်ပျော့ပျောင်းသော ပစ္စည်းများအတွက်၊ ဤစမ်းသပ်နည်းလမ်းများသည် တိုင်းတာမှု resolution ကန့်သတ်ချက်များနှင့် အချို့သော ပစ္စည်းများ၏ တစ်သားတည်းမကျမှုကြောင့် ယေဘုယျအားဖြင့် အသုံးချ၍မရပါ။7 နှစ်များတစ်လျှောက်၊ ရိုးရာအင်တင်းရှင်းနည်းလမ်းများကို ပျော့ပျောင်းသော ပစ္စည်းအမျိုးမျိုးကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြရန် ပြုပြင်မွမ်းမံပြီး လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ခဲ့သော်လည်း နည်းလမ်းများစွာသည် ၎င်းတို့၏အသုံးပြုမှုကို ကန့်သတ်ထားသည့် ပြင်းထန်သော ချို့ယွင်းချက်များ ရှိနေဆဲဖြစ်သည်8,9,10,11,12,13။ supersoft ပစ္စည်းများနှင့် မျက်နှာပြင်အလွှာများ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို တိကျစွာနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရသော လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြနိုင်သည့် အထူးပြုစမ်းသပ်နည်းလမ်းများ မရှိခြင်းသည် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် ၎င်းတို့၏အသုံးပြုမှုကို ပြင်းထန်စွာ ကန့်သတ်ထားသည်။
ကျွန်ုပ်တို့၏ယခင်လုပ်ငန်းတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် မျက်လုံး၏မျက်ကြည်လွှာမျက်နှာပြင်မှ မှုတ်သွင်းထားသော ဇီဝအတုအယောင်ဒီဇိုင်းများမှဆင်းသက်လာသော အလွန်နူးညံ့သော မျက်နှာပြင်ဂုဏ်သတ္တိများအားလုံးပါရှိသော ပျော့ပျောင်းသော မတူညီသောပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည့် lehfilcon A (CL) contact lens ကို မိတ်ဆက်ခဲ့ပါသည်။ ဤဇီဝပစ္စည်းကို ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများအတွက် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော silicone hydrogel (SiHy) 15 ပေါ်တွင် poly(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) ၏ အကိုင်းအခက်များ၊ cross-linked polymer အလွှာကို grafting လုပ်ခြင်းဖြင့် တီထွင်ခဲ့သည်။ ဤ grafting လုပ်ငန်းစဉ်သည် အလွန်နူးညံ့ပြီး အလွန် elastic ဖြစ်သော အကိုင်းအခက် polymeric brush ဖွဲ့စည်းပုံပါဝင်သော မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် အလွှာတစ်ခုကို ဖန်တီးပေးပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ယခင်လုပ်ငန်းတွင် lehfilcon A CL ၏ biomimetic ဖွဲ့စည်းပုံသည် စိုစွတ်ခြင်းနှင့် အညစ်အကြေးများကာကွယ်ခြင်း၊ ချောဆီပိုမိုရရှိခြင်းနှင့် ဆဲလ်နှင့် ဘက်တီးရီးယားများ ကပ်ငြိမှုလျော့နည်းစေခြင်းကဲ့သို့သော သာလွန်ကောင်းမွန်သော မျက်နှာပြင်ဂုဏ်သတ္တိများကို ပေးစွမ်းကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်15,16။ ထို့အပြင်၊ ဤ biomimetic ပစ္စည်းကို အသုံးပြုခြင်းနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ခြင်းသည် အခြားဇီဝဆေးပညာကိရိယာများသို့ ထပ်မံတိုးချဲ့ရန်လည်း အကြံပြုထားသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဤအလွန်နူးညံ့သောပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်ဂုဏ်သတ္တိများကို ဖော်ပြရန်နှင့် အနာဂတ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုများနှင့် အသုံးချမှုများကို ပံ့ပိုးရန်အတွက် ပြည့်စုံသော အသိပညာအခြေခံတစ်ခု ဖန်တီးရန်အတွက် မျက်လုံးနှင့် ၎င်း၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများကို နားလည်ရန် အရေးကြီးပါသည်။ စီးပွားဖြစ်ရရှိနိုင်သော SiHy contact lens အများစုသည် hydrophilic နှင့် hydrophobic polymers များ၏ တစ်သားတည်းကျသော ရောနှောမှုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး ၎င်းသည် တူညီသောပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံကို ဖွဲ့စည်းသည်17။ ရိုးရာ compression၊ tensile နှင့် microindentation စမ်းသပ်နည်းလမ်းများ18,19,20,21 တို့ကို အသုံးပြု၍ ၎င်းတို့၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို စုံစမ်းစစ်ဆေးရန် လေ့လာမှုများစွာ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ သို့သော်၊ lehfilcon A CL ၏ ထူးခြားသော biomimetic ဒီဇိုင်းသည် ၎င်းကို SiHy အခြေခံ substrate ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများနှင့် သိသိသာသာကွာခြားသည့် ထူးခြားသော heterogeneous ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်စေသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ရိုးရာနှင့် indentation နည်းလမ်းများကို အသုံးပြု၍ ဤဂုဏ်သတ္တိများကို တိကျစွာ တွက်ချက်ရန် အလွန်ခက်ခဲပါသည်။ အလားအလာကောင်းသော နည်းလမ်းတစ်ခုသည် atomic force microscopy (AFM) တွင် အကောင်အထည်ဖော်ထားသော nanoindentation စမ်းသပ်နည်းလမ်းကို အသုံးပြုသည်၊ ၎င်းသည် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာဆဲလ်များနှင့် တစ်ရှူးများကဲ့သို့သော ပျော့ပျောင်းသော viscoelastic ပစ္စည်းများအပြင် ပျော့ပျောင်းသော polymers22,23,24,25 တို့၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ဆုံးဖြတ်ရန် အသုံးပြုခဲ့သည့် နည်းလမ်းဖြစ်သည်။ ,၂၆,၂၇,၂၈,၂၉,၃၀။ AFM nanoindentation တွင်၊ nanoindentation စမ်းသပ်မှု၏ အခြေခံများကို AFM နည်းပညာ၏ နောက်ဆုံးပေါ်တိုးတက်မှုများနှင့် ပေါင်းစပ်ထားပြီး မူလက supersoft ပစ္စည်းအမျိုးမျိုး၏ တိုင်းတာမှု အာရုံခံနိုင်စွမ်းနှင့် စမ်းသပ်မှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေပါသည်၃၁,၃၂,၃၃,၃၄,၃၅,၃၆။ ထို့အပြင်၊ နည်းပညာသည် မတူညီသော ဂျီသြမေတြီများကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် အခြားအရေးကြီးသော အားသာချက်များကို ပေးစွမ်းသည်။ indenter နှင့် probe နှင့် မတူညီသော အရည်မီဒီယာများတွင် စမ်းသပ်နိုင်ခြေ။
AFM nanoindentation ကို အဓိကအစိတ်အပိုင်းသုံးမျိုးခွဲခြားနိုင်သည်- (1) စက်ပစ္စည်း (အာရုံခံကိရိယာများ၊ ရှာဖွေကိရိယာများ၊ probes များ စသည်ဖြင့်)၊ (2) တိုင်းတာမှု parameters များ (အား၊ ရွှေ့ပြောင်းမှု၊ အမြန်နှုန်း၊ ramp အရွယ်အစား စသည်ဖြင့်)၊ (3) အချက်အလက်လုပ်ဆောင်ခြင်း (အခြေခံပြင်ဆင်ခြင်း၊ ထိတွေ့အမှတ်ခန့်မှန်းခြင်း၊ ဒေတာကိုက်ညီခြင်း၊ မော်ဒယ်လ်ပြုလုပ်ခြင်း၊ စသည်ဖြင့်)။ ဤနည်းလမ်းနှင့်ပတ်သက်သည့် သိသာထင်ရှားသောပြဿနာတစ်ခုမှာ AFM nanoindentation ကို အသုံးပြုသည့် စာပေများတွင် လေ့လာမှုများစွာသည် တူညီသောနမူနာ/ဆဲလ်/ပစ္စည်းအမျိုးအစား ၃၇,၃၈,၃၉,၄၀,၄၁ အတွက် အလွန်ကွဲပြားသော ပမာဏဆိုင်ရာရလဒ်များကို တင်ပြကြသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Lekka et al. စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တစ်သားတည်းဖြစ်သော hydrogel နှင့် heterogeneous ဆဲလ်များ၏ နမူနာများ၏ တိုင်းတာထားသော Young's modulus အပေါ် AFM probe geometry ၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုကို လေ့လာပြီး နှိုင်းယှဉ်ခဲ့သည်။ modulus တန်ဖိုးများသည် cantilever ရွေးချယ်မှုနှင့် tip shape ပေါ်တွင် များစွာမူတည်ပြီး pyramid-shaped probe အတွက် အမြင့်ဆုံးတန်ဖိုးနှင့် spherical probe အတွက် အနိမ့်ဆုံးတန်ဖိုး ၄၂ ရှိကြောင်း ၎င်းတို့က တင်ပြသည်။ အလားတူပင်၊ Selhuber-Unkel et al. polyacrylamide (PAAM) နမူနာများ၏ indenter speed၊ indenter အရွယ်အစားနှင့် အထူတို့သည် ACM43 nanoindentation ဖြင့် တိုင်းတာသော Young's modulus ကို မည်သို့အကျိုးသက်ရောက်သည်ကို ပြသပြီးဖြစ်သည်။ နောက်ထပ်ရှုပ်ထွေးစေသောအချက်မှာ စံသတ်မှတ်ထားသော အလွန်နိမ့်သော modulus စမ်းသပ်ပစ္စည်းများနှင့် အခမဲ့စမ်းသပ်လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများ မရှိခြင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ယုံကြည်မှုဖြင့် တိကျသောရလဒ်များရရှိရန် အလွန်ခက်ခဲစေသည်။ သို့သော် ဤနည်းလမ်းသည် အလားတူနမူနာအမျိုးအစားများအကြား ဆွေမျိုးတိုင်းတာမှုများနှင့် နှိုင်းယှဉ်အကဲဖြတ်မှုများအတွက် အလွန်အသုံးဝင်သည်၊ ဥပမာအားဖြင့် ပုံမှန်ဆဲလ်များနှင့် ကင်ဆာဆဲလ်များကို ခွဲခြားရန် AFM nanoindentation ကို အသုံးပြုခြင်း ၄၄၊ ၄၅။
AFM nanoindentation ဖြင့် ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများကို စမ်းသပ်သည့်အခါ၊ ယေဘုယျလက်မ၏စည်းမျဉ်းမှာ နမူနာ modulus နှင့် အနီးကပ်ကိုက်ညီသော spring constant (k) နိမ့်သော probe ကိုအသုံးပြုရန်ဖြစ်ပြီး hemispherical/round tip ဖြစ်သောကြောင့် ပထမဆုံး probe သည် ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများနှင့် ပထမဆုံးထိတွေ့သည့်အခါ နမူနာမျက်နှာပြင်များကို မထိုးဖောက်နိုင်ပါ။ probe မှထုတ်လုပ်သော deflection signal သည် laser detector system24,34,46,47 မှရှာဖွေတွေ့ရှိနိုင်လောက်အောင် အားကောင်းရန်လည်း အရေးကြီးပါသည်။ အလွန်ပျော့ပျောင်းသော heterogeneous ဆဲလ်များ၊ တစ်ရှူးများနှင့် gel များတွင်၊ နောက်ထပ်စိန်ခေါ်မှုတစ်ခုမှာ ပြန်လည်ထုတ်လုပ်နိုင်ပြီး ယုံကြည်စိတ်ချရသော တိုင်းတာမှုများကိုသေချာစေရန် probe နှင့် နမူနာမျက်နှာပြင်ကြားရှိ adhesive force ကိုကျော်လွှားရန်ဖြစ်သည်။48,49,50။ မကြာသေးမီကအထိ၊ AFM nanoindentation တွင်လုပ်ဆောင်နေသောအလုပ်အများစုသည် colloidal probes (CPs) ဟုလူသိများသော အတော်လေးကြီးမားသော spherical probes များကို အသုံးပြု၍ ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာဆဲလ်များ၊ တစ်ရှူးများ၊ gels များ၊ hydrogels နှင့် biomolecules များ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအပြုအမူကို လေ့လာခြင်းအပေါ် အာရုံစိုက်ခဲ့သည်။ , ၄၇၊ ၅၁၊ ၅၂၊ ၅၃၊ ၅၄၊ ၅၅။ ဤအဖျားများသည် အချင်းဝက် ၁ မှ ၅၀ µm အထိရှိပြီး borosilicate ဖန်၊ polymethyl methacrylate (PMMA)၊ polystyrene (PS)၊ silicon dioxide (SiO2) နှင့် diamond-like carbon (DLC) တို့ဖြင့် ပြုလုပ်လေ့ရှိသည်။ CP-AFM nanoindentation သည် ပျော့ပျောင်းသောနမူနာလက္ခဏာရပ်အတွက် ပထမဆုံးရွေးချယ်မှုဖြစ်လေ့ရှိသော်လည်း ၎င်း၏ကိုယ်ပိုင်ပြဿနာများနှင့် ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်။ ကြီးမားသော၊ micron အရွယ်ရှိ spherical tips များကိုအသုံးပြုခြင်းသည် အဖျားနှင့်နမူနာ၏ စုစုပေါင်းထိတွေ့ဧရိယာကို တိုးစေပြီး spatial resolution ကို သိသိသာသာဆုံးရှုံးစေသည်။ ပျော့ပျောင်းသော၊ တသမတ်တည်းမရှိသော နမူနာများအတွက်၊ ဒေသတွင်းဒြပ်စင်များ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများသည် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သောဧရိယာတွင် ပျမ်းမျှနှင့် သိသိသာသာကွာခြားနိုင်သည့်၊ CP indentation သည် ဒေသတွင်းအတိုင်းအတာဖြင့် ဂုဏ်သတ္တိများတွင် မည်သည့်တသမတ်တည်းမရှိမှုကိုမဆို ဖုံးကွယ်နိုင်သည်52။ Colloidal probes များကို epoxy adhesives များကို အသုံးပြု၍ tipless cantilevers များသို့ micron အရွယ်ရှိ colloidal spheres များကို ချိတ်ဆက်ခြင်းဖြင့် ပုံမှန်အားဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည်။ ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကိုယ်တိုင်သည် ပြဿနာများစွာနှင့် ပြည့်နှက်နေပြီး probe ချိန်ညှိခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်တွင် မညီညွတ်မှုများဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ ထို့အပြင်၊ colloidal အမှုန်များ၏ အရွယ်အစားနှင့် ထုထည်သည် cantilever ၏ အဓိက ချိန်ညှိမှု parameters များဖြစ်သည့် resonant frequency၊ spring stiffness နှင့် deflection sensitivity 56,57,58 ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ ထို့ကြောင့်၊ အပူချိန်ချိန်ညှိခြင်းကဲ့သို့သော ရိုးရာ AFM probes များအတွက် အသုံးများသောနည်းလမ်းများသည် CP အတွက် တိကျသော ချိန်ညှိမှုကို မပေးနိုင်ဘဲ၊ ဤပြင်ဆင်မှုများကို လုပ်ဆောင်ရန် အခြားနည်းလမ်းများ လိုအပ်နိုင်သည်57, 59, 60, 61။ ပုံမှန် CP indentation စမ်းသပ်မှုများသည် ပျော့ပျောင်းသောနမူနာများ၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို လေ့လာရန် cantilever ၏ သွေဖည်မှုကြီးမားခြင်းကို အသုံးပြုပြီး၊ ၎င်းသည် cantilever ၏ non-linear အပြုအမူကို နှိုင်းယှဉ်ကြီးမားသော သွေဖည်မှုများတွင် ချိန်ညှိသည့်အခါ နောက်ထပ်ပြဿနာတစ်ခုကို ဖန်တီးပေးသည်62,63,64။ ခေတ်မီ colloidal probe indentation နည်းလမ်းများသည် probe ကို ချိန်ညှိရန်အသုံးပြုသော cantilever ၏ geometry ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားလေ့ရှိသော်လည်း colloidal အမှုန်များ၏ လွှမ်းမိုးမှုကို လျစ်လျူရှုထားပြီး၊ ၎င်းသည် နည်းလမ်း၏ တိကျမှုတွင် နောက်ထပ်မသေချာမှုကို ဖန်တီးပေးသည်38,61။ အလားတူပင်၊ contact model fitting မှတွက်ချက်ထားသော elastic moduli သည် indentation probe ၏ geometry ပေါ်တွင်တိုက်ရိုက်မူတည်ပြီး tip နှင့် sample မျက်နှာပြင်ဝိသေသလက္ခဏာများအကြား မကိုက်ညီမှုသည် မတိကျမှုများကိုဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်၂၇၊ ၆၅၊ ၆၆၊ ၆၇၊ ၆၈။ Spencer et al မှ မကြာသေးမီကလုပ်ဆောင်ခဲ့သော CP-AFM nanoindentation နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ soft polymer brush များကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြသည့်အခါ ထည့်သွင်းစဉ်းစားသင့်သောအချက်များကို မီးမောင်းထိုးပြထားသည်။ မြန်နှုန်း၏လုပ်ဆောင်ချက်အနေဖြင့် polymer brush များတွင် viscous fluid ကို ထိန်းသိမ်းခြင်းသည် head loading တိုးလာစေပြီး ထို့ကြောင့် မြန်နှုန်းပေါ်မူတည်သောဂုဏ်သတ္တိများကို တိုင်းတာမှုကွဲပြားစေသည်၃၀၊၆၉၊၇၀၊၇၁။
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပြုပြင်ထားသော AFM nanoindentation နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ အလွန်ပျော့ပျောင်းသော အလွန် elastic ပစ္စည်း lehfilcon A CL ၏ မျက်နှာပြင် modulus ကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ခဲ့ပါသည်။ ဤပစ္စည်း၏ ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ဖွဲ့စည်းပုံအသစ်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားပါက၊ ရိုးရာ indentation နည်းလမ်း၏ sensitivity range သည် ဤအလွန်ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်း၏ modulus ကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ရန် မလုံလောက်ပါ။ ထို့ကြောင့် sensitivity မြင့်မားပြီး sensitivity အဆင့်နိမ့်သော AFM nanoindentation နည်းလမ်းကို အသုံးပြုရန် လိုအပ်ပါသည်။ ရှိပြီးသား colloidal AFM probe nanoindentation နည်းပညာများ၏ ချို့ယွင်းချက်များနှင့် ပြဿနာများကို ပြန်လည်သုံးသပ်ပြီးနောက်၊ sensitivity၊ နောက်ခံဆူညံသံ၊ ထိတွေ့မှုအမှတ်ကို တိကျစွာဖယ်ရှားရန်၊ fluid retention dependency ကဲ့သို့သော ပျော့ပျောင်းသော heterogeneous ပစ္စည်းများ၏ velocity modulus ကို တိုင်းတာရန်နှင့် တိကျသော quantification ပြုလုပ်ရန် သေးငယ်သော၊ စိတ်ကြိုက်ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော AFM probe ကို အဘယ်ကြောင့် ရွေးချယ်ခဲ့ရသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ ပြသခဲ့ပါသည်။ ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် indentation tip ၏ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အတိုင်းအတာများကို တိကျစွာတိုင်းတာနိုင်ခဲ့ပြီး tip နှင့် ပစ္စည်း၏ contact area ကို မစစ်ဆေးဘဲ elasticity modulus ကို ဆုံးဖြတ်ရန် cone-sphere fit model ကို အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။ ဤလုပ်ငန်းတွင် တိုင်းတာထားသော implicit assumption နှစ်ခုမှာ fully elastic material properties နှင့် indentation depth-independent modulus တို့ဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းကိုအသုံးပြု၍၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် နည်းလမ်းကို ပမာဏသတ်မှတ်ရန် လူသိများသော modulus ဖြင့် ultra-soft စံနှုန်းများကို ဦးစွာစမ်းသပ်ပြီးနောက် ဤနည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ မတူညီသော contact lens ပစ္စည်းနှစ်မျိုး၏ မျက်နှာပြင်များကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြပါသည်။ အာရုံခံနိုင်စွမ်း မြင့်မားသော AFM nanoindentation မျက်နှာပြင်များကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြသည့် ဤနည်းလမ်းသည် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာပစ္စည်းများနှင့် ဇီဝဆေးပညာအသုံးချမှုများတွင် အလားအလာရှိသော biomimetic heterogeneous ultrasoft ပစ္စည်းအမျိုးမျိုးတွင် အသုံးချနိုင်လိမ့်မည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။
Lehfilcon A contact lenses (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) နှင့် ၎င်းတို့၏ silicone hydrogel substrates များကို nanoindentation စမ်းသပ်ချက်များအတွက် ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ စမ်းသပ်မှုတွင် အထူးဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော lens mount ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ စမ်းသပ်ရန်အတွက် lens ကို တပ်ဆင်ရန်အတွက် လေပူဖောင်းများ အတွင်းသို့ မဝင်ရောက်စေရန်အတွက် dome-shaped stand ပေါ်တွင် ဂရုတစိုက်ထားရှိပြီးနောက် အနားများဖြင့် တပ်ဆင်ခဲ့သည်။ lens holder ၏ထိပ်ရှိ fixture ရှိ အပေါက်တစ်ပေါက်သည် အရည်ကို နေရာတွင် ထိန်းထားစဉ် lens ၏ optical center သို့ ဝင်ရောက်နိုင်စေပါသည်။ ၎င်းသည် lens များကို အပြည့်အဝ ရေဓာတ်ဖြည့်တင်းပေးပါသည်။ contact lens packaging solution 500 μl ကို စမ်းသပ် solution အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့သည်။ ပမာဏဆိုင်ရာ ရလဒ်များကို အတည်ပြုရန်အတွက် စီးပွားဖြစ်ရရှိနိုင်သော non-activated polyacrylamide (PAAM) hydrogels များကို polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide composition (100 mm Petrisoft Petri dishs, Matrigen, Irvine, CA, USA) မှ ပြင်ဆင်ထားပြီး 1 kPa ၏ elastic modulus ရှိသည်ဟု လူသိများသည်။ phosphate buffered saline (Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA မှ PBS) ၄-၅ စက် (ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 125 µl) နှင့် OPTI-FREE Puremoist contact lens solution (Alcon, Vaud, TX, USA) ၁ စက်ကို AFM hydrogel-probe interface တွင် အသုံးပြုပါ။
Lehfilcon A CL နှင့် SiHy အောက်ခံများ၏ နမူနာများကို Scanning Transmission Electron Microscope (STEM) detector တပ်ဆင်ထားသော FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) စနစ်ဖြင့် မြင်ယောင်ခဲ့သည်။ နမူနာများပြင်ဆင်ရန်အတွက် မှန်ဘီလူးများကို ဦးစွာရေဖြင့်ဆေးကြောပြီး pie-shaped wedges များအဖြစ် လှီးဖြတ်ခဲ့သည်။ နမူနာများ၏ hydrophilic နှင့် hydrophobic အစိတ်အပိုင်းများအကြား ကွဲပြားသော contrast ရရှိရန် RuO4 ၏ 0.10% stabilized solution ကို dye အဖြစ်အသုံးပြုခဲ့ပြီး နမူနာများကို မိနစ် 30 ကြာစိမ်ခဲ့သည်။ lehfilcon A CL RuO4 staining သည် differential contrast ပိုမိုကောင်းမွန်လာစေရန်သာမက STEM ပုံရိပ်များတွင် မြင်နိုင်သော branched polymer brush များ၏ မူလပုံစံအတိုင်း ထိန်းသိမ်းရန်လည်း အရေးကြီးပါသည်။ ထို့နောက် ၎င်းတို့ကို ဆေးကြောပြီး အီသနောပါဝင်မှု မြင့်တက်လာသော အီသနော/ရေ ရောစပ်မှုများတွင် အခြောက်ခံခဲ့သည်။ ထို့နောက် နမူနာများကို EMBed 812/Araldite epoxy ဖြင့် သွန်းလောင်းခဲ့ပြီး 70°C တွင် တစ်ညလုံး အအေးခံခဲ့သည်။ resin polymerization ဖြင့်ရရှိသော နမူနာဘလောက်များကို ultramicrotome ဖြင့် ဖြတ်တောက်ခဲ့ပြီး၊ ရရှိလာသော အပါးလွှာသော အပိုင်းများကို 30 kV ၏ အရှိန်မြှင့်ဗို့အားတွင် STEM detector ဖြင့် မြင်ယောင်ခဲ့သည်။ PFQNM-LC-A-CAL AFM probe (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) ၏ အသေးစိတ်လက္ခဏာရပ်များအတွက် တူညီသော SEM စနစ်ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ AFM probe ၏ SEM ပုံရိပ်များကို 30 kV ၏ အရှိန်မြှင့်ဗို့အားရှိသော ပုံမှန်မြင့်မားသော vacuum mode တွင် ရရှိခဲ့သည်။ AFM probe tip ၏ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစား၏ အသေးစိတ်အချက်အလက်အားလုံးကို မှတ်တမ်းတင်ရန် မတူညီသောထောင့်များနှင့် ချဲ့ထွင်မှုများမှ ရုပ်ပုံများကို ရယူပါ။ ရုပ်ပုံများတွင် စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော tip အတိုင်းအတာအားလုံးကို digital ဖြင့် တိုင်းတာခဲ့သည်။
lehfilcon A CL၊ SiHy substrate နှင့် PAAm hydrogel နမူနာများကို မြင်ယောင်ကြည့်ရှုရန်နှင့် nanoindentate လုပ်ရန်အတွက် “PeakForce QNM” မုဒ်ပါရှိသော Dimension FastScan Bio Icon atomic force microscope (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) ကို အသုံးပြု၍ အသုံးပြုခဲ့သည်။ ပုံရိပ်ဖော်စမ်းသပ်မှုများအတွက်၊ 0.50 Hz နှုန်းဖြင့် နမူနာ၏ မြင့်မားသော resolution ရှိသည့် ရုပ်ပုံများကို ရိုက်ကူးရန် nominal tip radius 1 nm ရှိသော PEAKFORCE-HIRS-FA probe (Bruker) ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ရုပ်ပုံအားလုံးကို aqueous solution တွင် ရိုက်ကူးခဲ့သည်။
AFM nanoindentation စမ်းသပ်ချက်များကို PFQNM-LC-A-CAL probe (Bruker) ကို အသုံးပြု၍ ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ AFM probe တွင် nitride cantilever ပေါ်တွင် 345 nm အထူ၊ 54 µm အရှည်နှင့် 4.5 µm အကျယ်ရှိပြီး 45 kHz ၏ resonant frequency ရှိသည်။ ၎င်းကို ပျော့ပျောင်းသော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ နမူနာများတွင် ပမာဏဆိုင်ရာ nanomechanical တိုင်းတာမှုများကို ဖော်ထုတ်ရန်နှင့် လုပ်ဆောင်ရန် အထူးဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။ အာရုံခံကိရိယာများကို ကြိုတင်ချိန်ညှိထားသော spring setting များဖြင့် စက်ရုံတွင် တစ်ခုချင်းစီ ချိန်ညှိထားသည်။ ဤလေ့လာမှုတွင် အသုံးပြုသော probe များ၏ spring constant များသည် 0.05–0.1 N/m အတိုင်းအတာတွင် ရှိသည်။ tip ၏ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစားကို တိကျစွာဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် probe ကို SEM ကို အသုံးပြု၍ အသေးစိတ်ခွဲခြားသတ်မှတ်ခဲ့သည်။ ပုံ ၁က တွင် PFQNM-LC-A-CAL probe ၏ မြင့်မားသော resolution၊ low magnification scanning electron micrograph ကိုပြသထားပြီး probe ဒီဇိုင်း၏ holistic view ကို ပေးစွမ်းသည်။ ပုံ ၁ခ တွင် probe tip ၏ထိပ်၏ ချဲ့ထားသော view ကိုပြသထားပြီး tip ၏ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစားအကြောင်း အချက်အလက်များကို ပေးစွမ်းသည်။ အစွန်းဆုံးတွင် အပ်သည် အချင်း 140 nm ခန့်ရှိသော hemisphere တစ်ခုဖြစ်သည် (ပုံ 1c)။ ၎င်းအောက်တွင် အဖျားသည် conical ပုံသဏ္ဍာန်အဖြစ်သို့ ကျုံ့သွားပြီး တိုင်းတာထားသော အရှည် 500 nm ခန့်အထိ ရောက်ရှိသည်။ ချုံ့ဧရိယာပြင်ပတွင် အဖျားသည် cylindrical ပုံစံရှိပြီး စုစုပေါင်းအဖျားအရှည် 1.18 µm ဖြင့် အဆုံးသတ်သည်။ ၎င်းသည် probe tip ၏ အဓိကလုပ်ဆောင်ချက်ဆိုင်ရာ အစိတ်အပိုင်းဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ colloidal probe အဖြစ် စမ်းသပ်ရန်အတွက် အဖျားအချင်း 45 µm နှင့် spring constant 2 N/m ရှိသော ကြီးမားသော spherical polystyrene (PS) probe (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) ကိုလည်း အသုံးပြုခဲ့သည်။ နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက် PFQNM-LC-A-CAL 140 nm probe ဖြင့်လည်း အသုံးပြုခဲ့သည်။
nanoindentation အတွင်း AFM probe နှင့် polymer brush structure အကြားတွင် အရည်ကို ပိတ်မိနေနိုင်ပြီး မျက်နှာပြင်ကို အမှန်တကယ် မထိမီ AFM probe ပေါ်တွင် အပေါ်သို့ အားသက်ရောက်စေမည်ဟု သတင်းပို့ထားသည်69။ အရည်ထိန်းသိမ်းမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဤ viscous extrusion effect သည် ထိတွေ့မှုအမှတ်ကို ပြောင်းလဲစေနိုင်ပြီး မျက်နှာပြင် modulus တိုင်းတာမှုများကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်။ အရည်ထိန်းသိမ်းမှုအပေါ် probe geometry နှင့် indentation speed ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လေ့လာရန်အတွက်၊ 140 nm အချင်း probe ကို constant displacement rates 1 µm/s နှင့် 2 µm/s တွင် အသုံးပြု၍ lehfilcon A CL နမူနာများအတွက် indentation force curves များကို plot လုပ်ခဲ့သည်။ probe အချင်း 45 µm၊ 1 µm/s တွင် fixed force setting 6 nN ရရှိသည်။ အချင်း 140 nm probe ဖြင့် စမ်းသပ်မှုများကို 1 µm/s indentation speed နှင့် 300 pN set force တွင် ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး အပေါ်မျက်ခွံ၏ ဇီဝကမ္မဗေဒအတိုင်းအတာ (1–8 kPa) အတွင်း contact pressure ဖန်တီးရန် ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ ဖိအား ၇၂။ 1 kPa ဖိအားရှိသော PAA ဟိုက်ဒရိုဂျယ်၏ ပျော့ပျောင်းသော အသင့်လုပ်နမူနာများကို အချင်း 140 nm ရှိသော စမ်းသပ်ကိရိယာကို အသုံးပြု၍ 1 μm/s အမြန်နှုန်းဖြင့် 50 pN ၏ ချိုင့်ဝင်အားကို စမ်းသပ်ခဲ့သည်။
PFQNM-LC-A-CAL probe ၏ အဖျားရှိ conical အပိုင်း၏ အရှည်သည် 500 nm ခန့်ဖြစ်သောကြောင့်၊ 500 nm အောက်ရှိ indentation depth အတွက် indentation အတွင်း probe ၏ geometry သည် ၎င်း၏ cone ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် ကိုက်ညီနေမည်ဟု ဘေးကင်းစွာ ယူဆနိုင်သည်။ ထို့အပြင်၊ စမ်းသပ်နေသော ပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်သည် ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော elastic response ကို ပြသမည်ဟု ယူဆထားပြီး၊ ၎င်းကို အောက်ပါအပိုင်းများတွင်လည်း အတည်ပြုပါမည်။ ထို့ကြောင့်၊ tip ၏ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစားပေါ် မူတည်၍ ကျွန်ုပ်တို့၏ AFM nanoindentation စမ်းသပ်ချက်များ (NanoScope) ကို လုပ်ဆောင်ရန် ရောင်းချသူ၏ software တွင် ရရှိနိုင်သော Briscoe၊ Sebastian နှင့် Adams မှ တီထွင်ထားသော cone-sphere fitting model ကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ separation data analysis software, Bruker) 73။ မော်ဒယ်တွင် spherical apex defect ရှိသော cone အတွက် force-displacement relationship F(δ) ကို ဖော်ပြထားသည်။ ပုံတွင်။ ပုံ ၂ တွင် မာကျောသော cone နှင့် spherical tip အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိစဉ်အတွင်း contact geometry ကို ပြသထားပြီး၊ R သည် spherical tip ၏ radius၊ a သည် contact radius၊ b သည် spherical tip ၏ အဆုံးရှိ contact radius၊ δ သည် contact radius ဖြစ်သည်။ indentation depth၊ θ သည် cone ၏ half-angle ဖြစ်သည်။ ဤ probe ၏ SEM ပုံသည် 140 nm အချင်းရှိသော spherical tip သည် cone အဖြစ် tangentially ပေါင်းစည်းသွားကြောင်း ရှင်းရှင်းလင်းလင်း ပြသထားသောကြောင့် ဤနေရာတွင် b ကို R မှတစ်ဆင့်သာ သတ်မှတ်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ b = R cos θ။ ရောင်းချသူမှ ထောက်ပံ့ပေးသော software သည် a > b ဟုယူဆသော force separation data မှ Young's modulus (E) တန်ဖိုးများကို တွက်ချက်ရန် cone-sphere relationship ကို ပေးပါသည်။ ဆက်နွယ်မှု-
F သည် indentation force၊ E သည် Young's modulus၊ ν သည် Poisson's ratio ဖြစ်သည်။ contact radius a ကို အောက်ပါတို့ကို အသုံးပြု၍ ခန့်မှန်းနိုင်သည်-
Lefilcon contact lens ၏ ပစ္စည်းထဲသို့ ဖိထားသော ဂလိုဘယ်အဖျားပါသည့် မာကျောသော cone ၏ contact geometry ၏ ပုံကြမ်းသည် အကိုင်းအခက်များပါသော polymer brush များ၏ မျက်နှာပြင်အလွှာဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။
a ≤ b ဖြစ်ပါက၊ ဆက်နွယ်မှုသည် ရိုးရာလုံးဝိုင်း indenter အတွက် ညီမျှခြင်းသို့ လျော့ကျသွားသည်။
PMPC polymer brush ရဲ့ branched structure နဲ့ indenting probe ရဲ့ အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုက contact radius a ကို spherical contact radius b ထက် ပိုကြီးစေမယ်လို့ ကျွန်တော်တို့ ယုံကြည်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် ဒီလေ့လာမှုမှာ လုပ်ဆောင်ခဲ့တဲ့ elastic modulus ရဲ့ quantitative တိုင်းတာမှုအားလုံးအတွက်၊ a > b ကိစ္စအတွက် ရရှိလာတဲ့ dependence ကို အသုံးပြုခဲ့ပါတယ်။
ဤလေ့လာမှုတွင် လေ့လာခဲ့သော အလွန်ပျော့ပျောင်းသော ဇီဝအတုအယောင်ပစ္စည်းများကို နမူနာမျက်နှာပြင်၏ ဖြတ်ပိုင်းအပိုင်းနှင့် အက်တမ်အားသုံး မိုက်ခရိုစကုပ် (AFM) ၏ စကင်န်ဖတ်ခြင်း အီလက်ထရွန် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်း (STEM) ကို အသုံးပြု၍ ပြည့်စုံသော ပုံရိပ်ဖော်ခဲ့သည်။ ဤအသေးစိတ် မျက်နှာပြင် လက္ခဏာရပ်ကို ကျွန်ုပ်တို့၏ ယခင်ထုတ်ဝေခဲ့သော လုပ်ငန်း၏ တိုးချဲ့မှုအဖြစ် လုပ်ဆောင်ခဲ့ပြီး၊ PMPC-modified lehfilcon A CL မျက်နှာပြင်၏ dynamically branched polymeric brush structure သည် မူလမျက်ကြည်လွှာတစ်ရှူး 14 နှင့် အလားတူ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ ပြသခဲ့ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ ဤအကြောင်းကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် contact lens မျက်နှာပြင်များကို biomimetic materials14 အဖြစ် ရည်ညွှန်းပါသည်။ ပုံ 3a၊ b တွင် lehfilcon A CL substrate နှင့် ကုသမှုမခံယူရသေးသော SiHy substrate ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ branched PMPC polymer brush structure များ၏ ဖြတ်ပိုင်းအပိုင်းများကို အသီးသီး ပြသထားသည်။ နမူနာနှစ်ခုလုံး၏ မျက်နှာပြင်များကို high-resolution AFM image များကို အသုံးပြု၍ နောက်ထပ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် STEM ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု၏ ရလဒ်များကို အတည်ပြုခဲ့သည် (ပုံ 3c၊ d)။ ပေါင်းစပ်ကြည့်လျှင်၊ ဤပုံများသည် 300–400 nm တွင် PMPC branched polymer brush structure ၏ ခန့်မှန်းခြေအရှည်ကို ပေးစွမ်းပြီး AFM nanoindentation တိုင်းတာမှုများကို အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုရန်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။ ရုပ်ပုံများမှရရှိသော နောက်ထပ်အဓိကလေ့လာတွေ့ရှိချက်တစ်ခုမှာ CL ဇီဝတုပပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်ဖွဲ့စည်းပုံသည် SiHy အလွှာပစ္စည်းနှင့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအရ ကွာခြားခြင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ရှိ ဤကွာခြားချက်ကို indenting AFM probe နှင့် ၎င်းတို့၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုတွင် ထင်ရှားနိုင်ပြီး နောက်ပိုင်းတွင် တိုင်းတာထားသော modulus တန်ဖိုးများတွင် ထင်ရှားနိုင်သည်။
(က) lehfilcon A CL နှင့် (ခ) SiHy အလွှာ၏ ဖြတ်ပိုင်း STEM ပုံများ။ Scale bar၊ 500 nm။ lehfilcon A CL အလွှာ (ဂ) နှင့် အခြေခံ SiHy အလွှာ (ဃ) ၏ မျက်နှာပြင်၏ AFM ပုံများ (3 µm × 3 µm)။
ဇီဝလှုံ့ဆော်မှုဖြင့် ဖန်တီးထားသော ပိုလီမာများနှင့် ပိုလီမာဘရက်ရှ်ဖွဲ့စည်းပုံများသည် မူလကပင် နူးညံ့ပြီး ဇီဝဆေးပညာအသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် လေ့လာအသုံးပြုခဲ့ကြသည်74,75,76,77။ ထို့ကြောင့် ၎င်းတို့၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို တိကျစွာနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချစွာ တိုင်းတာနိုင်သည့် AFM nanoindentation နည်းလမ်းကို အသုံးပြုရန် အရေးကြီးပါသည်။ သို့သော် တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ အလွန်နိမ့်သော elastic modulus၊ အရည်ပါဝင်မှုမြင့်မားခြင်းနှင့် elasticity မြင့်မားခြင်းကဲ့သို့သော ဤအလွန်ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများ၏ ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများသည် မှန်ကန်သောပစ္စည်း၊ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် indenting probe ၏ပုံသဏ္ဍာန်ကို ရွေးချယ်ရန် မကြာခဏခက်ခဲစေပါသည်။ ၎င်းသည် indenter သည် နမူနာ၏ ပျော့ပျောင်းသောမျက်နှာပြင်ကို မထိုးဖောက်စေရန် အရေးကြီးပြီး မျက်နှာပြင်နှင့် ထိတွေ့မှုအမှတ်နှင့် ထိတွေ့မှုဧရိယာကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အမှားအယွင်းများဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။
၎င်းအတွက်၊ အလွန်ပျော့ပျောင်းသော ဇီဝအတုအယောင်ပစ္စည်းများ (lehfilcon A CL) ၏ ပုံသဏ္ဌာန်ကို ပြည့်စုံစွာ နားလည်ရန် အရေးကြီးပါသည်။ ပုံရိပ်ဖော်နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ ရရှိသော branched polymer brush များ၏ အရွယ်အစားနှင့် ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အချက်အလက်များက AFM nanoindentation နည်းပညာများကို အသုံးပြု၍ မျက်နှာပြင်၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ လက္ခဏာရပ်များအတွက် အခြေခံကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ micron အရွယ်အစားရှိသော spherical colloidal probes များအစား၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ နမူနာများ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများကို ပမာဏဆိုင်ရာ မြေပုံဆွဲရန်အတွက် အထူးဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော 140 nm အဖျားအချင်းရှိသော PFQNM-LC-A-CAL silicon nitride probe (Bruker) ကို ရွေးချယ်ခဲ့ပါသည်။ 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84။ ရိုးရာ colloidal probes များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ထက်မြက်သော probes များကို အသုံးပြုရန် အကြောင်းပြချက်ကို ပစ္စည်း၏ ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အင်္ဂါရပ်များဖြင့် ရှင်းပြနိုင်ပါသည်။ ပုံ ၃က တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း CL lehfilcon A ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ branched polymer brush များနှင့် probe tip အရွယ်အစား (~140 nm) ကို နှိုင်းယှဉ်ကြည့်လျှင် tip သည် ဤ brush structure များနှင့် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့နိုင်လောက်အောင် ကြီးမားပြီး tip များ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်နိုင်ခြေကို လျော့နည်းစေသည်ဟု ကောက်ချက်ချနိုင်သည်။ ဤအချက်ကို ဖော်ပြရန်အတွက် ပုံ ၄ တွင် lehfilcon A CL နှင့် AFM probe ၏ indenting tip (scale အတိုင်း ဆွဲထားသည်) ၏ STEM ပုံဖြစ်သည်။
lehfilcon A CL နှင့် ACM indentation probe (စကေးအတိုင်း ဆွဲထားသည်) ၏ STEM ပုံပြဇယား။
ထို့အပြင်၊ 140 nm ၏ အဖျားအရွယ်အစားသည် CP-AFM nanoindentation နည်းလမ်း69,71 ဖြင့်ထုတ်လုပ်ထားသော polymer brush များအတွက် ယခင်ကဖော်ပြခဲ့သည့် စေးကပ်ကပ် extrusion effect များ၏အန္တရာယ်ကို ရှောင်ရှားရန် လုံလောက်သော အရွယ်အစားရှိသည်။ ဤ AFM tip ၏ အထူး cone-spherical ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်လျှင် သေးငယ်သော အရွယ်အစားကြောင့် (ပုံ ၁)၊ lehfilcon A CL nanoindentation မှထုတ်လုပ်သော force curve ၏ သဘောသဘာဝသည် indentation speed သို့မဟုတ် loading/unloading speed ပေါ်တွင် မူတည်မည်မဟုတ်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ယူဆပါသည်။ ထို့ကြောင့် poroelastic effect များကြောင့် ထိခိုက်မှုမရှိပါ။ ဤယူဆချက်ကိုစမ်းသပ်ရန်အတွက် lehfilcon A CL နမူနာများကို PFQNM-LC-A-CAL probe ကို အသုံးပြု၍ fixed maximum force တွင် indent လုပ်ခဲ့သော်လည်း velocities နှစ်ခုတွင် ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး ရလဒ် tensile နှင့် retract force curves များကို အသုံးပြု၍ ခွဲထုတ်မှု (µm) ရှိ force (nN) ကို ပုံဆွဲရန် အသုံးပြုသည်ကို ပုံ ၅က တွင် ပြသထားသည်။ တင်ခြင်းနှင့် ချခြင်းအတွင်း အားကွေးများသည် လုံးဝထပ်နေသည်မှာ ထင်ရှားပြီး ပုံတွင် သုညအပေါက်အနက်တွင် အားဖြတ်ခြင်းသည် အပေါက်အထစ်အမြန်နှုန်းနှင့်အတူ တိုးလာသည်ဟူသော ရှင်းလင်းသောအထောက်အထားမရှိပါ။ ၎င်းသည် brush အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုချင်းစီကို poroelastic effect မပါဘဲ သွင်ပြင်လက္ခဏာပြသည်ဟု ညွှန်ပြသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ အရည်ထိန်းသိမ်းမှုအကျိုးသက်ရောက်မှုများ (viscous extrusion နှင့် poroelasticity effect များ) ကို တူညီသောအပေါက်အထစ်အမြန်နှုန်းတွင် 45 µm အချင်း AFM probe အတွက် ထင်ရှားပြီး ပုံ 5b တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း stretch နှင့် retract curves များကြားရှိ hysteresis ဖြင့် မီးမောင်းထိုးပြထားသည်။ ဤရလဒ်များသည် ယူဆချက်ကို ထောက်ခံပြီး 140 nm အချင်း probe များသည် ထိုကဲ့သို့သော ပျော့ပျောင်းသောမျက်နှာပြင်များကို သွင်ပြင်လက္ခဏာပြရန်အတွက် ကောင်းမွန်သောရွေးချယ်မှုတစ်ခုဖြစ်ကြောင်း အကြံပြုထားသည်။
lehfilcon A CL indentation force curves များသည် ACM ကို အသုံးပြု၍ (က) loading rate နှစ်ခုဖြင့် 140 nm အချင်းရှိသော probe ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် မျက်နှာပြင် indentation အတွင်း poroelastic effect မရှိခြင်းကို ပြသသည်။ (ခ) 45 µm နှင့် 140 nm အချင်းရှိသော probe များကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် သေးငယ်သော probe များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက probe ကြီးများအတွက် viscous extrusion နှင့် poroelasticity ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ပြသသည်။
အလွန်ပျော့ပျောင်းသော မျက်နှာပြင်များကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြရန်အတွက်၊ AFM nanoindentation နည်းလမ်းများတွင် လေ့လာနေသော ပစ္စည်း၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို လေ့လာရန် အကောင်းဆုံး probe ရှိရမည်။ tip shape နှင့် အရွယ်အစားအပြင်၊ AFM detector system ၏ sensitivity၊ test environment တွင် tip deflection ကို sensitivity နှင့် cantilever stiffness တို့သည် nanoindentation တိုင်းတာမှုများ၏ တိကျမှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အရေးကြီးသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ AFM စနစ်အတွက်၊ Position Sensitive Detector (PSD) ထောက်လှမ်းမှု ကန့်သတ်ချက်မှာ 0.5 mV ခန့်ဖြစ်ပြီး ကြိုတင်ချိန်ညှိထားသော spring rate နှင့် သီအိုရီ load sensitivity နှင့် ကိုက်ညီသော PFQNM-LC-A-CAL probe ၏ တွက်ချက်ထားသော fluid deflection sensitivity မှာ 0.1 pN ထက်နည်းသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဤနည်းလမ်းသည် peripheral noise component မပါဘဲ အနည်းဆုံး indentation force ≤ 0.1 pN ကို တိုင်းတာနိုင်စေပါသည်။ သို့သော်၊ AFM စနစ်တစ်ခုအနေဖြင့် mechanical vibration နှင့် fluid dynamics ကဲ့သို့သော အချက်များကြောင့် peripheral noise ကို ဤအဆင့်အထိ လျှော့ချရန် မဖြစ်နိုင်သလောက်ဖြစ်သည်။ ဤအချက်များသည် AFM nanoindentation နည်းလမ်း၏ အလုံးစုံအာရုံခံနိုင်စွမ်းကို ကန့်သတ်ထားပြီး ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် ≤ 10 pN ၏ နောက်ခံဆူညံသံအချက်ပြမှုကိုလည်း ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ မျက်နှာပြင်လက္ခဏာရပ်အတွက်၊ lehfilcon A CL နှင့် SiHy အလွှာနမူနာများကို SEM လက္ခဏာရပ်အတွက် 140 nm probe ကို အသုံးပြု၍ ရေဓာတ်အပြည့်အဝရှိသော အခြေအနေများအောက်တွင် ချိုင့်ဝင်သွားခဲ့ပြီး ရလဒ်အနေဖြင့် အားမျဉ်းကွေးများကို အား (pN) နှင့် ဖိအားအကြားတွင် ထပ်ထားသည်။ ခွဲထုတ်မှု plot (µm) ကို ပုံ 6a တွင် ပြသထားသည်။ SiHy အလွှာနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက lehfilcon A CL အားမျဉ်းကွေးသည် ခွထားသော polymer brush နှင့် ထိတွေ့သည့်နေရာမှ စတင်၍ အဖျား၏ slope marking ထိတွေ့မှုတွင် သိသိသာသာပြောင်းလဲမှုဖြင့် အဆုံးသတ်သည့် အကူးအပြောင်းအဆင့်ကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းပြသသည်။ အားမျဉ်းကွေး၏ ဤအကူးအပြောင်းအပိုင်းသည် မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ branched polymer brush ၏ အမှန်တကယ် elastic အပြုအမူကို မီးမောင်းထိုးပြသည်၊ ၎င်းမှာ tension curve ကို အနီးကပ်လိုက်နေသော compression curve နှင့် brush structure နှင့် bulky SiHy ပစ္စည်းအကြား စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများတွင် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်မှုတို့ဖြင့် သက်သေပြနေသည်။ lefilcon နှိုင်းယှဉ်သောအခါ။ PCS ၏ STEM ပုံ (ပုံ 3a) ရှိ အကိုင်းအခက်ပေါ်လီမာစုတ်တံ၏ ပျမ်းမျှအရှည်နှင့် ပုံ 3a.6a ရှိ abscissa တစ်လျှောက် ၎င်း၏အားကွေးကို ခွဲထုတ်ခြင်းက ဤနည်းလမ်းသည် အဖျားနှင့် မျက်နှာပြင်၏ထိပ်ဆုံးသို့ရောက်ရှိသော အကိုင်းအခက်ပေါ်လီမာကို ထောက်လှမ်းနိုင်ကြောင်း ပြသသည်။ စုတ်တံဖွဲ့စည်းပုံများအကြား ထိတွေ့မှု။ ထို့အပြင်၊ အားကွေးများ၏ အနီးကပ်ထပ်နေခြင်းက အရည်ထိန်းသိမ်းမှုအကျိုးသက်ရောက်မှုမရှိကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ဤကိစ္စတွင်၊ အပ်နှင့် နမူနာ၏မျက်နှာပြင်အကြားတွင် လုံးဝကပ်ငြိမှုမရှိပါ။ နမူနာနှစ်ခုအတွက် အားကွေးများ၏ အပေါ်ဆုံးအပိုင်းများသည် ထပ်နေပြီး၊ အောက်ခံပစ္စည်းများ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများ၏ ဆင်တူမှုကို ထင်ဟပ်စေသည်။
(က) lehfilcon A CL အောက်ခံများနှင့် SiHy အောက်ခံများအတွက် AFM နာနိုအင်တင်းရှင်းအားမျဉ်းကွေးများ၊ (ခ) နောက်ခံဆူညံသံကန့်သတ်ချက်နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ အဆက်အသွယ်အမှတ်ခန့်မှန်းချက်ကိုပြသသည့် အားမျဉ်းကွေးများ။
အားကွေး၏ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို လေ့လာရန်အတွက် lehfilcon A CL နမူနာ၏ တင်းအားကွေးကို ပုံ ၆ခ တွင် y-ဝင်ရိုးတစ်လျှောက် အများဆုံးအား 50 pN ဖြင့် ပြန်လည်ပုံဖော်ထားသည်။ ဤဂရပ်သည် မူရင်းနောက်ခံဆူညံသံနှင့်ပတ်သက်သည့် အရေးကြီးသောအချက်အလက်များကို ပေးသည်။ ဆူညံသံသည် ±10 pN အတိုင်းအတာတွင်ရှိပြီး ၎င်းကို ထိတွေ့မှုအမှတ်ကို တိကျစွာဆုံးဖြတ်ရန်နှင့် အပေါက်အနက်ကို တွက်ချက်ရန် အသုံးပြုသည်။ စာပေများတွင် ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ modulus85 ကဲ့သို့သော ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများကို တိကျစွာအကဲဖြတ်ရန် ထိတွေ့မှုအမှတ်များကို ဖော်ထုတ်ခြင်းသည် အရေးကြီးပါသည်။ အားကွေးဒေတာကို အလိုအလျောက်လုပ်ဆောင်ခြင်းပါဝင်သည့် ချဉ်းကပ်မှုသည် ဒေတာကိုက်ညီမှုနှင့် ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများအတွက် ပမာဏဆိုင်ရာတိုင်းတာမှုများအကြား ပိုမိုကောင်းမွန်သောကိုက်ညီမှုကို ပြသခဲ့သည်86။ ဤလုပ်ငန်းတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ ထိတွေ့မှုအမှတ်ရွေးချယ်မှုသည် ရိုးရှင်းပြီး ဓမ္မဓိဋ္ဌာန်ကျသော်လည်း၊ ၎င်းတွင် ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်။ ထိတွေ့မှုအမှတ်ကို ဆုံးဖြတ်ရန် ကျွန်ုပ်တို့၏ ရှေးရိုးစွဲချဉ်းကပ်မှုသည် အပေါက်အနက်ငယ်များ (< 100 nm) အတွက် အနည်းငယ်ပို၍ခန့်မှန်းထားသော modulus တန်ဖိုးများကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ အယ်လဂိုရီသမ်အခြေပြု ထိတွေ့အမှတ်ရှာဖွေခြင်းနှင့် အလိုအလျောက်ဒေတာလုပ်ဆောင်ခြင်းကို အသုံးပြုခြင်းသည် အနာဂတ်တွင် ကျွန်ုပ်တို့၏နည်းလမ်းကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေရန်အတွက် ဤလုပ်ငန်း၏ နောက်ဆက်တွဲတစ်ခု ဖြစ်နိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် ±10 pN အစီအစဉ်ရှိ intrinsic background noise အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် contact point ကို Figure 6b ရှိ x-axis ပေါ်ရှိ ပထမဆုံး data point အဖြစ် ≥10 pN တန်ဖိုးဖြင့် သတ်မှတ်ပါသည်။ ထို့နောက်၊ 10 pN ၏ noise threshold နှင့်အညီ၊ ~0.27 µm အဆင့်ရှိ vertical line တစ်ခုသည် မျက်နှာပြင်နှင့် ထိတွေ့သည့်အမှတ်ကို မှတ်သားပြီးနောက်၊ substrate သည် ~270 nm indentation depth နှင့် ကိုက်ညီသည်အထိ stretching curve ဆက်လက်ဖြစ်ပေါ်နေပါသည်။ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ imaging method ကိုအသုံးပြု၍ တိုင်းတာထားသော branched polymer brush features (300–400 nm) ၏ အရွယ်အစားအပေါ်အခြေခံ၍ background noise threshold method ကိုအသုံးပြု၍ လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သော CL lehfilcon A sample ၏ indentation depth သည် 270 nm ခန့်ရှိပြီး STEM ဖြင့် တိုင်းတာထားသော အရွယ်အစားနှင့် အလွန်နီးကပ်ပါသည်။ ဤရလဒ်များသည် ဤအလွန်ပျော့ပျောင်းပြီး အလွန် elastic ဖြစ်သော branched polymer brush structure ၏ indentation အတွက် AFM probe tip ၏ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစား၏ လိုက်ဖက်ညီမှုနှင့် အသုံးချနိုင်မှုကို ထပ်မံအတည်ပြုပါသည်။ ဤဒေတာသည် contact point များကို တိကျစွာသတ်မှတ်ရန်အတွက် background noise ကို threshold အဖြစ်အသုံးပြုခြင်းဆိုင်ရာ ကျွန်ုပ်တို့၏နည်းလမ်းကို ထောက်ခံရန် ခိုင်မာသောအထောက်အထားကိုလည်း ပေးစွမ်းသည်။ ထို့ကြောင့် သင်္ချာပုံစံထုတ်ခြင်းနှင့် force curve fitting မှရရှိသော မည်သည့်ပမာဏဆိုင်ရာရလဒ်မဆို နှိုင်းယှဉ်လျှင် တိကျမှန်ကန်သင့်သည်။
AFM nanoindentation နည်းလမ်းများဖြင့် အရေအတွက်ဆိုင်ရာ တိုင်းတာမှုများသည် ဒေတာရွေးချယ်မှုနှင့် နောက်ဆက်တွဲ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုအတွက် အသုံးပြုသော သင်္ချာပုံစံများပေါ်တွင် အပြည့်အဝ မူတည်ပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ သတ်မှတ်ထားသော မော်ဒယ်တစ်ခုကို မရွေးချယ်မီ indenter ရွေးချယ်မှု၊ ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ၎င်းတို့၏ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု ယန္တရားများနှင့် ဆက်စပ်သော အချက်အားလုံးကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် အရေးကြီးပါသည်။ ဤကိစ္စတွင်၊ SEM micrographs (ပုံ ၁) ကို အသုံးပြု၍ tip geometry ကို ဂရုတစိုက် သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်များ ဖော်ပြခဲ့ပြီး ရလဒ်များအပေါ် အခြေခံ၍ hard cone နှင့် spherical tip geometry ပါရှိသော 140 nm အချင်း AFM nanoindenting probe သည် lehfilcon A CL79 နမူနာများကို သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်များ ဖော်ပြရန်အတွက် ကောင်းမွန်သော ရွေးချယ်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဂရုတစိုက် အကဲဖြတ်ရန် လိုအပ်သော နောက်ထပ် အရေးကြီးသော အချက်တစ်ခုမှာ စမ်းသပ်နေသော polymer ပစ္စည်း၏ elasticity ဖြစ်သည်။ nanoindentation ၏ ကနဦးဒေတာ (ပုံ ၅က နှင့် ၆က) သည် tension နှင့် compression curves များ၏ overlapping ၏ အင်္ဂါရပ်များ၊ ဆိုလိုသည်မှာ ပစ္စည်း၏ complete elastic recovery ကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်း ဖော်ပြသော်လည်း၊ contact များ၏ elastic သဘောသဘာဝကို အတည်ပြုရန် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ဤရည်ရွယ်ချက်အတွက်၊ lehfilcon A CL နမူနာ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ တစ်နေရာတည်းတွင် ရေဓာတ်အပြည့်အဝရရှိမှုအခြေအနေများအောက်တွင် 1 µm/s နှုန်းဖြင့် ဆက်တိုက် indentation နှစ်ခုကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ရရှိလာသော force curve data ကို ပုံ ၇ တွင်ပြသထားပြီး မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း၊ ပရင့်နှစ်ခု၏ expansion နှင့် compression curves များသည် အတော်လေးတူညီပြီး branched polymer brush structure ၏ မြင့်မားသော elasticity ကို မီးမောင်းထိုးပြနေသည်။
lehfilcon A CL ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ တစ်နေရာတည်းရှိ indentation force curves နှစ်ခုသည် မှန်ဘီလူးမျက်နှာပြင်၏ အကောင်းဆုံး elasticity ကို ညွှန်ပြသည်။
probe tip နှင့် lehfilcon A CL မျက်နှာပြင်၏ SEM နှင့် STEM ပုံများမှရရှိသော အချက်အလက်များအပေါ် အခြေခံ၍ cone-sphere မော်ဒယ်သည် AFM probe tip နှင့် စမ်းသပ်နေသော ပျော့ပျောင်းသော polymer ပစ္စည်းအကြား အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု၏ ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော သင်္ချာဆိုင်ရာ ကိုယ်စားပြုမှုတစ်ခုဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ ဤ cone-sphere မော်ဒယ်အတွက်၊ ပုံနှိပ်ထားသော ပစ္စည်း၏ elastic ဂုဏ်သတ္တိများဆိုင်ရာ အခြေခံယူဆချက်များသည် ဤ biomimetic ပစ္စည်းအသစ်အတွက် မှန်ကန်ပြီး elastic modulus ကို ပမာဏသတ်မှတ်ရန် အသုံးပြုသည်။
AFM nanoindentation နည်းလမ်းနှင့် ၎င်း၏ အစိတ်အပိုင်းများ၊ indentation probe ဂုဏ်သတ္တိများ (ပုံသဏ္ဍာန်၊ အရွယ်အစားနှင့် စပရိန်တောင့်တင်းမှု)၊ အာရုံခံနိုင်စွမ်း (နောက်ခံဆူညံသံနှင့် ထိတွေ့မှုအမှတ် ခန့်မှန်းခြင်း) နှင့် data fitting မော်ဒယ်များ (အရေအတွက် modulus တိုင်းတာမှုများ) အပါအဝင် ပြည့်စုံသော အကဲဖြတ်မှုအပြီးတွင်၊ ဤနည်းလမ်းကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ အရေအတွက်ဆိုင်ရာ ရလဒ်များကို အတည်ပြုရန်အတွက် စီးပွားဖြစ်ရရှိနိုင်သော ultra-soft နမူနာများကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြပါ။ 1 kPa elastic modulus ရှိသော စီးပွားဖြစ် polyacrylamide (PAAM) hydrogel ကို 140 nm probe ကို အသုံးပြု၍ ရေဓာတ်ပါဝင်မှုအခြေအနေများအောက်တွင် စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ module စမ်းသပ်မှုနှင့် တွက်ချက်မှုများ၏ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို Supplementary Information တွင် ဖော်ပြထားပါသည်။ ရလဒ်များအရ တိုင်းတာခဲ့သော ပျမ်းမျှ modulus သည် 0.92 kPa ရှိပြီး %RSD နှင့် သိရှိထားသော modulus မှ ရာခိုင်နှုန်း (%) သွေဖည်မှုသည် 10% ထက်နည်းကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ ဤရလဒ်များသည် ultrasoft ပစ္စည်းများ၏ moduli ကို တိုင်းတာရန် ဤလုပ်ငန်းတွင် အသုံးပြုသော AFM nanoindentation နည်းလမ်း၏ တိကျမှုနှင့် ပြန်လည်ထုတ်လုပ်နိုင်မှုကို အတည်ပြုပါသည်။ lehfilcon A CL နမူနာများနှင့် SiHy အခြေခံအလွှာ၏ မျက်နှာပြင်များကို indentation အနက်၏ လုပ်ဆောင်ချက်အနေဖြင့် ultrasoft မျက်နှာပြင်၏ ထင်ရှားသော contact modulus ကို လေ့လာရန်အတွက် AFM nanoindentation နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ နောက်ထပ် သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်များကို ဖော်ထုတ်ခဲ့သည်။ 300 pN အား၊ 1 µm/s အမြန်နှုန်းနှင့် အပြည့်အဝ ရေဓာတ်ဖြည့်တင်းမှုတွင် အမျိုးအစားတစ်ခုစီ၏ နမူနာသုံးခုအတွက် Indentation force separation curves များကို ထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။ cone-sphere မော်ဒယ်ကို အသုံးပြု၍ indentation force sharing curve ကို ခန့်မှန်းခဲ့သည်။ indentation အနက်ပေါ် မူတည်၍ modulus ရရှိရန်၊ ထိတွေ့မှုအမှတ်မှစတင်၍ 20 nm တိုးတိုင်း force curve ၏ 40 nm အကျယ်အပိုင်းကို သတ်မှတ်ခဲ့ပြီး force curve ၏ အဆင့်တစ်ခုစီတွင် modulus ၏ တန်ဖိုးများကို တိုင်းတာခဲ့သည်။ Spin Cy et al. colloidal AFM probe nanoindentation ကို အသုံးပြု၍ poly(lauryl methacrylate) (P12MA) polymer brush များ၏ modulus gradient ကို သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်များအတွက် အလားတူချဉ်းကပ်မှုကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး ၎င်းတို့သည် Hertz contact မော်ဒယ်ကို အသုံးပြု၍ အချက်အလက်များနှင့် ကိုက်ညီပါသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ပုံ ၈ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း apparent contact modulus (kPa) နှင့် indentation depth (nm) တို့၏ plot တစ်ခုကို ပေးစွမ်းပြီး apparent contact modulus/depth gradient ကို ဖော်ပြထားသည်။ CL lehfilcon A နမူနာ၏ တွက်ချက်ထားသော elastic modulus သည် နမူနာ၏ အပေါ် 100 nm အတွင်း 2–3 kPa အတိုင်းအတာအတွင်း ရှိပြီး ၎င်းထက်ကျော်လွန်ပါက အနက်နှင့်အမျှ တိုးလာပါသည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် brush-like film မပါဘဲ SiHy base substrate ကို စမ်းသပ်သောအခါ၊ 300 pN အားဖြင့် ရရှိသော အများဆုံး indentation depth သည် 50 nm ထက်နည်းပြီး အချက်အလက်မှရရှိသော modulus တန်ဖိုးမှာ 400 kPa ခန့်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် အစုလိုက်ပစ္စည်းများအတွက် Young's modulus တန်ဖိုးများနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။
modulus ကိုတိုင်းတာရန် cone-sphere geometry ပါသော AFM nanoindentation နည်းလမ်းကို အသုံးပြု၍ lehfilcon A CL နှင့် SiHy substrates များအတွက် Apparent contact modulus (kPa) နှင့် indentation depth (nm)။
ထူးခြားသော ဇီဝအတုအယောင် အကိုင်းအခက်ပေါ်လီမာ ဘရက်ရှ်ဖွဲ့စည်းပုံ၏ အပေါ်ဆုံးမျက်နှာပြင်သည် အလွန်နိမ့်သော modulus of elasticity (2–3 kPa) ကို ပြသထားသည်။ ၎င်းသည် STEM ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ခွထားသော ပိုလီမာဘရက်ရှ်၏ လွတ်လပ်စွာချိတ်ဆွဲထားသော အဆုံးနှင့် ကိုက်ညီမည်ဖြစ်သည်။ CL ၏ အပြင်ဘက်အစွန်းတွင် modulus gradient ၏ အထောက်အထားအချို့ရှိသော်လည်း၊ အဓိက modulus မြင့်သော substrate သည် ပိုမိုသြဇာလွှမ်းမိုးမှုရှိသည်။ သို့သော်၊ မျက်နှာပြင်၏ အပေါ်ဆုံး 100 nm သည် အကိုင်းအခက်ပေါ်လီမာ ဘရက်ရှ်၏ စုစုပေါင်းအရှည်၏ 20% အတွင်းတွင်ရှိသည်၊ ထို့ကြောင့် ဤ indentation depth range ရှိ modulus ၏ တိုင်းတာထားသော တန်ဖိုးများသည် နှိုင်းယှဉ်လျှင် တိကျမှန်ကန်ပြီး အောက်ခြေအရာဝတ္ထု၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုအပေါ် များစွာမူတည်ခြင်းမရှိဟု ယူဆရန် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်ပါသည်။
SiHy အောက်ခံမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ချိတ်ဆက်ထားသော အကိုင်းအခက် PMPC ပိုလီမာ ဘရက်ရှ်ဖွဲ့စည်းပုံများပါဝင်သည့် lehfilcon A မျက်ကပ်မှန်များ၏ ထူးခြားသော ဇီဝတုပဒီဇိုင်းကြောင့်၊ ရိုးရာတိုင်းတာနည်းလမ်းများကို အသုံးပြု၍ ၎င်းတို့၏ မျက်နှာပြင်ဖွဲ့စည်းပုံများ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ယုံကြည်စိတ်ချစွာ သွင်ပြင်လက္ခဏာဖော်ပြရန် အလွန်ခက်ခဲပါသည်။ ရေပါဝင်မှုမြင့်မားပြီး အလွန်မြင့်မားသော elasticity ရှိသော lefilcon A ကဲ့သို့သော အလွန်ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများကို တိကျစွာ သွင်ပြင်လက္ခဏာဖော်ပြရန်အတွက် အဆင့်မြင့် AFM nanoindentation နည်းလမ်းကို ဤနေရာတွင် ကျွန်ုပ်တို့ တင်ပြထားပါသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ရိုက်နှိပ်ရမည့် အလွန်ပျော့ပျောင်းသော မျက်နှာပြင်အင်္ဂါရပ်များ၏ ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အတိုင်းအတာများနှင့် ကိုက်ညီစေရန် အဖျားအရွယ်အစားနှင့် geometry ကို ဂရုတစိုက်ရွေးချယ်ထားသော AFM probe ကို အသုံးပြုခြင်းအပေါ် အခြေခံထားသည်။ probe နှင့် ဖွဲ့စည်းပုံအကြား အတိုင်းအတာများပေါင်းစပ်ခြင်းသည် အာရုံခံနိုင်စွမ်းကို မြှင့်တင်ပေးပြီး poroelastic အကျိုးသက်ရောက်မှုများ မည်သို့ပင်ရှိစေကာမူ အကိုင်းအခက် polymer ဘရက်ရှ်ဒြပ်စင်များ၏ နိမ့်သော modulus နှင့် မွေးရာပါ elastic ဂုဏ်သတ္တိများကို တိုင်းတာနိုင်စေပါသည်။ ရလဒ်များအရ မှန်ဘီလူးမျက်နှာပြင်၏ ထူးခြားသော အကိုင်းအခက် PMPC ပိုလီမာ ဘရက်ရှ်များသည် ရေပတ်ဝန်းကျင်တွင် စမ်းသပ်သောအခါ အလွန်နိမ့်သော elastic modulus (2 kPa အထိ) နှင့် အလွန်မြင့်မားသော elasticity (100% နီးပါး) ရှိကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ AFM nanoindentation ၏ရလဒ်များသည် biomimetic မှန်ဘီလူးမျက်နှာပြင်၏ ထင်ရှားသော contact modulus/depth gradient (30 kPa/200 nm) ကိုလည်း သွင်ပြင်လက္ခဏာဖော်ပြနိုင်စေပါသည်။ ဤ gradient သည် branched polymer brushes များနှင့် SiHy substrate အကြား modulus ကွာခြားချက် သို့မဟုတ် polymer brushes များ၏ branched structure/density သို့မဟုတ် ၎င်းတို့ပေါင်းစပ်မှုကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်။ သို့သော်၊ ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ဂုဏ်သတ္တိများအကြား ဆက်နွယ်မှု၊ အထူးသဖြင့် brush branching ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် အကျိုးသက်ရောက်မှုကို အပြည့်အဝနားလည်ရန် နောက်ထပ်နက်ရှိုင်းသော လေ့လာမှုများ လိုအပ်ပါသည်။ အလားတူတိုင်းတာမှုများသည် အခြားအလွန်ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများနှင့် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများ၏ မျက်နှာပြင်၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို သွင်ပြင်လက္ခဏာဖော်ပြရန် ကူညီပေးနိုင်ပါသည်။
လက်ရှိလေ့လာမှုအတွင်း ထုတ်လုပ်ထားသော နှင့်/သို့မဟုတ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသော ဒေတာအစုံများကို သက်ဆိုင်ရာစာရေးသူများထံမှ ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော တောင်းဆိုမှုအရ ရရှိနိုင်ပါသည်။
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. နှင့် Haugen, HJ ဇီဝပစ္စည်းများ၏ မျက်နှာပြင်များ၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ တုံ့ပြန်မှုများ။ ဓာတုဗေဒ။ လူ့အဖွဲ့အစည်း။ Ed. 49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM နှင့် Liu, X။ တစ်ရှူးအင်ဂျင်နီယာအတွက် လူသားမှဆင်းသက်လာသော ဇီဝပစ္စည်းများ တိုးတက်ကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း။ ပရိုဂရမ်းမင်း။ ပိုလီမာ။ သိပ္ပံ။ 53, 86 (2016)။
Sadtler၊ K. et al. ပြန်လည်ထူထောင်ရေးဆေးပညာတွင် ဇီဝပစ္စည်းများ၏ ဒီဇိုင်း၊ လက်တွေ့အကောင်အထည်ဖော်မှုနှင့် ကိုယ်ခံအားတုံ့ပြန်မှု။ National Matt Rev. 1, 16040 (2016)။
Oliver WK နှင့် Farr GM ဝန်နှင့် ရွှေ့ပြောင်းမှု တိုင်းတာမှုများပါရှိသော indentation စမ်းသပ်ချက်များကို အသုံးပြု၍ မာကျောမှုနှင့် elastic modulus ကို ဆုံးဖြတ်ရန် ပိုမိုကောင်းမွန်သော နည်းလမ်း။ J. Alma mater. သိုလှောင်ကန်။ ၇၊ ၁၅၆၄–၁၅၈၃ (၂၀၁၁)။
Wally၊ SM ချိုင့်ဝင်ခြင်းမာကျောမှုစမ်းသပ်ခြင်း၏ သမိုင်းဝင်ဇာစ်မြစ်များ။ alma mater။ the science။ technologies။ 28၊ 1028–1044 (2012)။
Broitman၊ E. မက်ခရို၊ မိုက်ခရို နှင့် နာနိုစကေးတွင် အချိုင့်ဝင်ခြင်း မာကျောမှုတိုင်းတာမှုများ- ဝေဖန်သုံးသပ်ချက်။ tribe. Wright. 65, 1–18 (2017).
Kaufman၊ JD နှင့် Clapperich၊ SM မျက်နှာပြင် ထောက်လှမ်းမှု အမှားများသည် ပျော့ပျောင်းသော ပစ္စည်းများ၏ နာနို အင်တင်းရှင်းတွင် မော်ဂျူးလပ်စ် အလွန်အကျွံ ခန့်မှန်းခြင်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 312–317 (2009).
Karimzade A.၊ Koloor SSR၊ Ayatollakhi MR၊ Bushroa AR နှင့် Yahya M.Yu။ စမ်းသပ်မှုနှင့် တွက်ချက်မှုနည်းလမ်းများကို အသုံးပြု၍ ကွဲပြားသော နာနိုကွန်ပိုဆိုက်များ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဝိသေသလက္ခဏာများကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် နာနိုအင်တင်းရှင်းနည်းလမ်းကို အကဲဖြတ်ခြင်း။ သိပ္ပံ။ House 9၊ 15763 (2019)။
Liu, K., VanLendingham, MR, နှင့် Owart, TS indentation နှင့် optimization-based inverse finite element analysis မှတစ်ဆင့် soft viscoelastic gels များ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာလက္ခဏာရပ်။ J. Mecha. Behavior. Biomedical Science. alma mater. 2, 355–363 (2009).
Andrews JW၊ Bowen J နှင့် Chaneler D။ တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်သော တိုင်းတာမှုစနစ်များကို အသုံးပြု၍ viscoelasticity ဆုံးဖြတ်ချက်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း။ Soft Matter 9၊ 5581–5593 (2013)။
Briscoe, BJ, Fiori, L. နှင့် Pellillo, E. ပိုလီမာမျက်နှာပြင်များ၏ နာနိုအင်တင်းခြင်း။ J. ရူပဗေဒ။ D. ရူပဗေဒအတွက် အသုံးချခြင်း။ ၃၁၊ ၂၃၉၅ (၁၉၉၈)။
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. နှင့် Van Vliet KJ shock indentation ကို အသုံးပြု၍ မြင့်မားစွာ elastic polymers များနှင့် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာတစ်ရှူးများ၏ viscoelastic စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြခြင်း။ Journal of Biomaterials. 71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM တိုးချဲ့ Borodich-Galanov (BG) နည်းလမ်းနှင့် deep indentation ကို အသုံးပြု၍ ပျော့ပျောင်းသောပစ္စည်းများ၏ elastic modulus နှင့် adhesion လုပ်ဆောင်ချက်ကို အကဲဖြတ်ခြင်း။ fur. alma mater. 129, 198–213 (2019).
Shi၊ X။ et al. ဆီလီကွန် ဟိုက်ဒရိုဂျယ် မျက်ကပ်မှန်များ၏ ဇီဝတုပသည့် ပိုလီမာမျက်နှာပြင်များ၏ နာနိုစကေးပုံသဏ္ဍာန်နှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများ။ Langmuir 37၊ 13961–13967 (2021)။