د Nature.com د لیدنې لپاره مننه. تاسو د محدود CSS ملاتړ سره د براوزر نسخه کاروئ. د غوره تجربې لپاره، موږ سپارښتنه کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ). سربیره پردې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه ښیو.
په یو وخت کې د دریو سلایډونو یو کیروسل ښیې. په یو وخت کې د دریو سلایډونو څخه د تیریدو لپاره د مخکیني او راتلونکي تڼیو څخه کار واخلئ، یا په پای کې د سلایډر تڼیو څخه کار واخلئ ترڅو په یو وخت کې درې سلایډونه څخه تیر شئ.
د طبي وسایلو او بایومیډیکل غوښتنلیکونو لپاره د نوي الټرا نرم موادو پراختیا سره، د دوی فزیکي او میخانیکي ملکیتونو جامع ځانګړتیا دواړه مهم او ننګونکي دي. د نوي لیهفیلکون A بایومیمیټیک سیلیکون هایدروجیل تماس لینز د خورا ټیټ سطحي ماډلس ځانګړتیا لپاره د تعدیل شوي اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM) نانو انډینټیشن تخنیک پلي شو چې د شاخ لرونکي پولیمر برش جوړښتونو طبقې سره پوښل شوی. دا طریقه د شاخ لرونکي پولیمرونو ته د رسیدو پرمهال د ویسکوس اخراج اغیزو پرته د تماس نقطو دقیق ټاکلو ته اجازه ورکوي. سربیره پردې، دا د پورولاسټیکیت اغیزې پرته د انفرادي برش عناصرو میخانیکي ځانګړتیاوې ټاکلو ته اجازه ورکوي. دا د ډیزاین (ټیپ اندازه، جیومیټري او پسرلي نرخ) سره د AFM پروب غوره کولو سره ترلاسه کیږي چې په ځانګړي ډول د نرم موادو او بیولوژیکي نمونو ملکیتونو اندازه کولو لپاره مناسب دی. دا طریقه د خورا نرم موادو لیهفیلکون A دقیق اندازه کولو لپاره حساسیت او دقت ښه کوي، کوم چې د سطحې ساحې (تر 2 kPa پورې) کې د لچک خورا ټیټ ماډلس او په داخلي (تقریبا 100٪) آبي چاپیریال کې خورا لوړ لچک لري. د سطحې مطالعې پایلو نه یوازې د لیهفیلکون A لینز د الټرا نرم سطحې ځانګړتیاوې څرګندې کړې، بلکې دا یې هم وښودله چې د شاخ لرونکي پولیمر برشونو ماډول د سیلیکون-هایډروجن سبسټریټ سره د پرتلې وړ و. د سطحې ځانګړتیا دا تخنیک په نورو الټرا نرم موادو او طبي وسایلو کې پلي کیدی شي.
د هغو موادو میخانیکي ځانګړتیاوې چې د ژوندیو نسجونو سره د مستقیم تماس لپاره ډیزاین شوي ډیری وختونه د بیولوژیکي چاپیریال لخوا ټاکل کیږي. د دې موادو ملکیتونو بشپړ مطابقت د موادو مطلوب کلینیکي ځانګړتیاو ترلاسه کولو کې مرسته کوي پرته لدې چې منفي حجروي غبرګونونه رامینځته کړي 1,2,3. د لوی همجنس موادو لپاره، د میخانیکي ملکیتونو ځانګړتیا نسبتا اسانه ده ځکه چې د معیاري پروسیجرونو او ازموینې میتودونو شتون (د مثال په توګه، مایکرو انډینټیشن 4,5,6). په هرصورت، د الټرا نرم موادو لکه جیلونو، هایدروجیلونو، بایوپولیمرونو، ژوندیو حجرو، او نورو لپاره، دا ازموینې میتودونه عموما د اندازه کولو حل محدودیتونو او د ځینو موادو غیر همجنسوالي له امله د تطبیق وړ ندي. د کلونو په اوږدو کې، دودیز انډینټیشن میتودونه تعدیل شوي او د نرم موادو پراخه لړۍ مشخص کولو لپاره تطبیق شوي، مګر ډیری میتودونه لاهم د جدي نیمګړتیاو سره مخ دي چې د دوی کارول محدودوي 8,9,10,11,12,13. د ځانګړو ازموینې میتودونو نشتوالی چې کولی شي د سوپر نرم موادو او سطحي طبقو میخانیکي ملکیتونه په سمه او باوري ډول مشخص کړي په مختلفو غوښتنلیکونو کې د دوی کارول په جدي توګه محدودوي.
زموږ په تیرو کارونو کې، موږ د لیهفیلکون A (CL) تماس لینز معرفي کړ، یو نرم متفاوت مواد چې د سترګو د کارنیا د سطحې څخه الهام اخیستل شوي د ټولو الټرا نرم سطحي ځانګړتیاو سره. دا بایومیټریل د پولی (2-میتاکریلویلوکسایتیل فاسفوریلچولین (MPC)) (PMPC) د شاخ لرونکي، کراس لینک شوي پولیمر طبقې د سیلیکون هایدروجیل (SiHy) 15 باندې د ګراف کولو له لارې رامینځته شوی چې د طبي وسایلو لپاره ډیزاین شوی. دا د ګراف کولو پروسه په سطحه یو طبقه رامینځته کوي چې د خورا نرم او خورا لچک لرونکي شاخ لرونکي پولیمیریک برش جوړښت څخه جوړ دی. زموږ پخوانیو کارونو تایید کړې چې د لیهفیلکون A CL بایومیټیک جوړښت د سطحې غوره ځانګړتیاوې چمتو کوي لکه د لوند کولو او فاول کولو ښه والی مخنیوی، د غوړیدو زیاتوالی، او د حجرو او باکتریا چپکولو کمول 15,16. سربیره پردې، د دې بایومیټیک موادو کارول او پراختیا نورو بایومیټیک وسایلو ته د نور پراختیا وړاندیز هم کوي. له همدې امله، دا خورا مهمه ده چې د دې الټرا نرم موادو سطحي ځانګړتیاوې مشخص کړئ او د سترګو سره د هغې میخانیکي تعامل درک کړئ ترڅو د راتلونکي پرمختګونو او غوښتنلیکونو ملاتړ لپاره د پوهې جامع اساس رامینځته کړئ. ډیری سوداګریز شتون لرونکي SiHy تماس لینزونه د هایدروفیلیک او هایدروفوبیک پولیمرونو یوشان مخلوط څخه جوړ شوي دي چې د یوشان موادو جوړښت جوړوي17. د دودیز کمپریشن، تناسلي او مایکرو انډینټیشن ازموینې میتودونو په کارولو سره د دوی میخانیکي ملکیتونو د څیړنې لپاره ډیری مطالعات ترسره شوي18,19,20,21. په هرصورت، د لیهفیلکون A CL نوی بایومیمیټیک ډیزاین دا یو ځانګړی متضاد مواد جوړوي چې پکې د شاخ شوي پولیمر برش جوړښتونو میخانیکي ملکیتونه د SiHy بیس سبسټریټ څخه د پام وړ توپیر لري. له همدې امله، د دودیزو او انډینټیشن میتودونو په کارولو سره د دې ملکیتونو په سمه توګه اندازه کول خورا ستونزمن دي. یوه ژمنه کونکې میتود د اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM) کې پلي شوي د نانو انډینټیشن ازموینې میتود کاروي، یوه میتود چې د نرم ویسکویلاسټیک موادو لکه بیولوژیکي حجرو او نسجونو میخانیکي ملکیتونو ټاکلو لپاره کارول شوی، او همدارنګه نرم پولیمر22,23,24,25. ،26,27,28,29,30. په AFM نانو انډینټیشن کې، د نانو انډینټیشن ازموینې اساسات د AFM ټیکنالوژۍ کې وروستي پرمختګونو سره یوځای شوي ترڅو د اندازه کولو حساسیت او د طبیعي سوپر سافټ موادو پراخه لړۍ ازموینه چمتو کړي 31,32,33,34,35,36. سربیره پردې، ټیکنالوژي د مختلفو جیومیټریونو کارولو له لارې نورې مهمې ګټې وړاندې کوي. انډینټر او پروب او په مختلفو مایع رسنیو کې د ازموینې امکان.
د AFM نانو انډینټیشن په مشروط ډول په دریو اصلي برخو ویشل کیدی شي: (1) تجهیزات (سینسرونه، کشف کونکي، پروبونه، او نور)؛ (2) د اندازه کولو پیرامیټرې (لکه ځواک، بې ځایه کیدنه، سرعت، د ریمپ اندازه، او نور)؛ (3) د معلوماتو پروسس کول (د اساس سمون، د ټچ نقطې اټکل، د معلوماتو فټینګ، ماډلینګ، او نور). د دې میتود سره یوه مهمه ستونزه دا ده چې په ادب کې ډیری مطالعات چې د AFM نانو انډینټیشن کاروي د ورته نمونې/حجرې/مواد ډول لپاره خورا مختلف کمیتي پایلې راپور ورکوي 37,38,39,40,41. د مثال په توګه، لیکا او نور. د میخانیکي پلوه همجنس هایدروجیل او متفاوت حجرو نمونو د اندازه شوي ینګ ماډولس باندې د AFM پروب جیومیټري اغیزه مطالعه او پرتله شوه. دوی راپور ورکوي چې د ماډولس ارزښتونه د کینټیلیور انتخاب او د ټیپ شکل پورې اړه لري، د پیرامید شکل لرونکي پروب لپاره ترټولو لوړ ارزښت او د کروي پروب لپاره ترټولو ټیټ ارزښت 42 سره. په ورته ډول، سیلهوبر-انکل او نور. دا ښودل شوي چې څنګه د پولی اکریلامایډ (PAAM) نمونو د انډینټر سرعت، د انډینټر اندازه او ضخامت د ACM43 نانو انډینټینشن لخوا اندازه شوي د ینګ ماډولس اغیزه کوي. یو بل پیچلی فکتور د معیاري خورا ټیټ ماډولس ازموینې موادو او وړیا ازموینې پروسیجرونو نشتوالی دی. دا د باور سره دقیق پایلې ترلاسه کول خورا ستونزمن کوي. په هرصورت، دا طریقه د ورته نمونې ډولونو ترمنځ د نسبي اندازه کولو او پرتله کولو ارزونو لپاره خورا ګټوره ده، د بیلګې په توګه د AFM نانو انډینټینشن کارول ترڅو د سرطان حجرو څخه نورمال حجرات توپیر کړي 44، 45.
کله چې د AFM نانو انډینټیشن سره نرم مواد معاینه کوئ، نو د ګوتو عمومي قاعده دا ده چې د ټیټ پسرلي ثابت (k) سره یو پروب وکاروئ چې د نمونې موډول او نیمه کره / ګرد ټیپ سره نږدې وي ترڅو لومړی پروب د نرم موادو سره په لومړي تماس کې د نمونې سطحې سوري نه کړي. دا هم مهمه ده چې د پروب لخوا رامینځته شوی انحراف سیګنال دومره قوي وي چې د لیزر کشف کونکي سیسټم لخوا کشف شي24,34,46,47. د الټرا نرم متفاوت حجرو، نسجونو او جیلونو په حالت کې، بله ننګونه د پروب او نمونې سطحې ترمنځ د چپکونکي ځواک له منځه وړل دي ترڅو د تکثیر وړ او باوري اندازه کولو ډاډ ترلاسه شي48,49,50. تر دې وروستیو پورې، د AFM نانو انډینټیشن په اړه ډیری کار د نسبتا لویو کروي پروبونو په کارولو سره د بیولوژیکي حجرو، نسجونو، جیلونو، هایدروجیلونو او بایو مالیکولونو میخانیکي چلند مطالعې باندې تمرکز کړی، چې معمولا د کولویډال پروبونو (CPs) په نوم یادیږي. ، 47، 51، 52، 53، 54، 55. دا لارښوونې له 1 څخه تر 50 µm پورې شعاع لري او معمولا د بوروسیلیکیټ شیشې، پولیمیتیل میتاکریلیټ (PMMA)، پولی سټیرین (PS)، سیلیکون ډای اکسایډ (SiO2) او الماس په څیر کاربن (DLC) څخه جوړ شوي دي. که څه هم CP-AFM نانو انډینټیشن اکثرا د نرم نمونې ځانګړتیا لپاره لومړی انتخاب وي، دا خپلې ستونزې او محدودیتونه لري. د لوی، مایکرون اندازې کروی لارښوونو کارول د نمونې سره د ټیپ ټول تماس ساحه زیاتوي او د ځایي ریزولوشن د پام وړ ضایع کیدو لامل کیږي. د نرم، غیر همجنس نمونو لپاره، چیرې چې د ځایی عناصرو میخانیکي ملکیتونه ممکن د پراخې ساحې په پرتله د اوسط څخه د پام وړ توپیر ولري، د CP انډینټیشن کولی شي په محلي پیمانه کې په ملکیتونو کې هر ډول غیر همجنسیت پټ کړي52. کولایډل پروبونه معمولا د مایکرون اندازې کولایډل ساحې د ایپوکسی چپکونکو په کارولو سره د ټیپلیس کینټیلیورونو سره نښلولو سره جوړیږي. د تولید پروسه پخپله له ډیرو ستونزو ډکه ده او کولی شي د پروب کیلیبریشن پروسې کې ناانډولۍ رامینځته کړي. سربیره پردې، د کولایډال ذراتو اندازه او ډله په مستقیم ډول د کینټیلیور اصلي کیلیبریشن پیرامیټرو باندې اغیزه کوي، لکه د ریزوننټ فریکونسي، د پسرلي سختۍ، او انعطاف حساسیت 56,57,58. په دې توګه، د دودیزو AFM پروبونو لپاره معمولا کارول شوي میتودونه، لکه د تودوخې کیلیبریشن، ممکن د CP لپاره دقیق کیلیبریشن چمتو نکړي، او د دې سمونونو ترسره کولو لپاره نورو میتودونو ته اړتیا وي57,59,60,61. د CP انډینټیشن عادي تجربې د نرم نمونو ملکیتونو مطالعې لپاره لوی انحرافات کینټیلیور کاروي، کوم چې د نسبتا لوی انحرافاتو کې د کینټیلیور غیر خطي چلند کیلیبریټ کولو پرمهال بله ستونزه رامینځته کوي62,63,64. د کولایډال پروب انډینټیشن عصري میتودونه معمولا د کینټیلیور جیومیټري په پام کې نیسي چې د پروب کیلیبریټ کولو لپاره کارول کیږي، مګر د کولایډال ذراتو نفوذ له پامه غورځوي، کوم چې د میتود په دقت کې اضافي ناڅرګندتیا رامینځته کوي38,61. په ورته ډول، د تماس ماډل فټینګ لخوا محاسبه شوي لچک لرونکي ماډلونه په مستقیم ډول د انډینټیشن پروب جیومیټري پورې اړه لري، او د ټیپ او نمونې سطحې ځانګړتیاو ترمنځ نا مطابقت کولی شي د غلطۍ لامل شي 27، 65، 66، 67، 68. د سپنسر او نورو لخوا ځینې وروستي کارونه. هغه عوامل چې باید په پام کې ونیول شي کله چې د CP-AFM نانو انډینټیشن میتود په کارولو سره د نرم پولیمر برشونو ځانګړتیا روښانه شي. دوی راپور ورکړ چې د سرعت فعالیت په توګه د پولیمر برشونو کې د واسکوس مایع ساتل د سر بار کولو کې زیاتوالي پایله لري او له همدې امله د سرعت پورې تړلي ملکیتونو مختلف اندازه کول 30،69،70،71.
په دې څیړنه کې، موږ د الټرا نرم لوړ لچک لرونکي موادو لیهفیلکون A CL سطحي ماډول د تعدیل شوي AFM نانو انډینټیشن میتود په کارولو سره مشخص کړی دی. د دې موادو د ځانګړتیاوو او نوي جوړښت په پام کې نیولو سره، د دودیز انډینټیشن میتود د حساسیت حد په څرګنده توګه د دې خورا نرم موادو د ماډول ځانګړتیا لپاره کافي نه دی، نو دا اړینه ده چې د لوړ حساسیت او ټیټ حساسیت سره د AFM نانو انډینټیشن میتود وکاروئ. د موجوده کولوایډل AFM پروب نانو انډینټیشن تخنیکونو نیمګړتیاوې او ستونزې بیاکتنې وروسته، موږ ښیې چې ولې موږ یو کوچنی، دودیز ډیزاین شوی AFM پروب غوره کړ ترڅو حساسیت، شالید شور، د تماس نقطه، د نرم متضاد موادو لکه د مایع ساتلو انحصار د سرعت ماډول اندازه کول له منځه یوسي. او دقیق مقدار. برسېره پردې، موږ وکولی شو د انډینټیشن ټیپ شکل او ابعاد په سمه توګه اندازه کړو، موږ ته اجازه راکوي چې د مخروط-شعاع فټ ماډل وکاروو ترڅو د لچک ماډول وټاکو پرته له دې چې د موادو سره د ټیپ د تماس ساحه ارزونه وکړو. دوه ضمني انګیرنې چې پدې کار کې اندازه شوي دي د بشپړ لچک لرونکي موادو ملکیتونه او د انډینټیشن ژوروالي څخه خپلواک ماډول دي. د دې طریقې په کارولو سره، موږ لومړی د الټرا نرم معیارونه د یو پیژندل شوي ماډول سره ازموینه وکړه ترڅو دا طریقه اندازه کړو، او بیا یې دا طریقه د دوه مختلف تماس لینز موادو سطحو ځانګړتیا لپاره وکاروله. د AFM نانو انډینټیشن سطحو د زیات حساسیت سره د ځانګړتیا دا طریقه تمه کیږي چې د طبي وسایلو او بایومیډیکل غوښتنلیکونو کې د احتمالي کارونې سره د بایومیمیټیک متفاوت الټراسافټ موادو پراخه لړۍ لپاره پلي شي.
د لیفیلکون A تماس لینزونه (الکون، فورټ ورت، ټیکساس، امریکا) او د دوی سیلیکون هایدروجیل سبسټریټونه د نانو انډینټیشن تجربو لپاره غوره شوي وو. په تجربه کې یو ځانګړی ډیزاین شوی لینز ماونټ کارول شوی و. د ازموینې لپاره د لینز نصبولو لپاره، دا په احتیاط سره د گنبد په شکل سټینډ کې کیښودل شو، ډاډ ترلاسه کول چې هیڅ هوا بلبلونه دننه نه شي، او بیا د څنډو سره تنظیم شوي. د لینز هولډر په سر کې د فکسچر کې یو سوری د نانو انډینټیشن تجربو لپاره د لینز نظري مرکز ته لاسرسی چمتو کوي پداسې حال کې چې مایع په ځای کې ساتي. دا لینزونه په بشپړ ډول هایډریټ ساتي. د تماس لینز بسته بندۍ محلول 500 μl د ازموینې حل په توګه کارول شوی و. د کمیتي پایلو تصدیق کولو لپاره، په سوداګریزه توګه شتون لرونکي غیر فعال شوي پولی اکریلامایډ (PAAM) هایدروجیلونه د پولی اکریلامایډ-کو-میتیلین-بیساکریلامایډ ترکیب (100 ملي میتر پیټریسافټ پیټری ډشز، میټریجن، اروین، CA، امریکا) څخه چمتو شوي، د 1 kPa پیژندل شوی لچک لرونکی ماډل. د AFM هایدروجیل-پروب انٹرفیس کې د فاسفیټ بفر شوي مالګې 4-5 څاڅکي (تقریبا 125 µl) (PBS د کارنینګ لایف ساینسز، ټیوکسبري، MA، USA څخه) او د OPTI-FREE Puremoist د تماس لینز محلول 1 څاڅکی (الکون، واډ، TX، USA) وکاروئ.
د لیهفیلکون A CL او SiHy سبسټریټونو نمونې د FEI کوانټا 250 فیلډ ایمیشن سکیننګ الیکټرون مایکروسکوپ (FEG SEM) سیسټم په کارولو سره لیدل شوي چې د سکیننګ ټرانسمیشن الیکټرون مایکروسکوپ (STEM) کشف کونکي سره سمبال دي. د نمونو چمتو کولو لپاره، لینزونه لومړی د اوبو سره مینځل شوي او د پای په شکل ویجونو کې پرې شوي. د نمونو د هایدروفولیک او هایدروفوبیک اجزاو ترمنځ د توپیر برعکس ترلاسه کولو لپاره، د RuO4 0.10٪ ثبات لرونکی محلول د رنګ په توګه کارول شوی و، په کوم کې چې نمونې د 30 دقیقو لپاره ډوب شوي. د لیهفیلکون A CL RuO4 رنګ کول نه یوازې د ښه توپیر برعکس ترلاسه کولو لپاره مهم دي، بلکه د شاخ شوي پولیمر برشونو جوړښت په خپل اصلي بڼه کې ساتلو کې هم مرسته کوي، کوم چې بیا د STEM عکسونو کې لیدل کیږي. بیا دوی د ایتانول/اوبو مخلوطونو په لړۍ کې د ایتانول غلظت زیاتوالي سره مینځل شوي او ډیهایډریټ شوي. نمونې بیا د EMBed 812/Araldite epoxy سره اچول شوي، کوم چې د شپې په 70 درجو سانتي ګراد کې روغ شوي. د رال پولیمرائزیشن لخوا ترلاسه شوي نمونې بلاکونه د الټرا مایکروټوم سره پرې شوي، او پایله لرونکي پتلي برخې د STEM کشف کونکي سره د 30 kV سرعت کونکي ولټاژ کې د ټیټ ویکیوم حالت کې لیدل شوي. ورته SEM سیسټم د PFQNM-LC-A-CAL AFM پروب (بروکر نانو، سانټا باربرا، CA، USA) د تفصيلي ځانګړتیا لپاره کارول شوی و. د AFM پروب SEM انځورونه د 30 kV سرعت کونکي ولټاژ سره په عادي لوړ ویکیوم حالت کې ترلاسه شوي. د AFM پروب ټیپ د شکل او اندازې ټول توضیحات ثبتولو لپاره په مختلفو زاویو او لویوالي کې انځورونه ترلاسه کړئ. په انځورونو کې د ګټو ټول ټیپ ابعاد په ډیجیټل ډول اندازه شوي.
د "PeakForce QNM in Fluid" حالت سره د Dimension FastScan Bio Icon اټومي ځواک مایکروسکوپ (Bruker Nano، Santa Barbara، CA، USA) د lehfilcon A CL، SiHy سبسټریټ، او PAAm هایدروجیل نمونو لیدلو او نانو انډینټیټ کولو لپاره کارول شوی و. د عکس اخیستنې تجربو لپاره، د PEAKFORCE-HIRS-FA پروب (Bruker) د 1 nm نومیالي ټیپ ریډیس سره د نمونې لوړ ریزولوشن عکسونو اخیستلو لپاره د 0.50 Hz سکین نرخ سره کارول شوی و. ټول عکسونه په اوبو محلول کې اخیستل شوي وو.
د AFM نانو انډینټیشن تجربې د PFQNM-LC-A-CAL پروب (Bruker) په کارولو سره ترسره شوې. د AFM پروب د نایټرایډ کینټیلیور په 345 nm ضخامت، 54 µm اوږد او 4.5 µm پراخوالي کې د 45 kHz د ریزوننټ فریکونسۍ سره د سیلیکون ټیپ لري. دا په ځانګړي ډول د نرم بیولوژیکي نمونو په اړه د کمیتي نانو میخانیکي اندازه کولو ځانګړتیا او ترسره کولو لپاره ډیزاین شوی. سینسرونه په انفرادي ډول په فابریکه کې د مخکې کیلیبریټ شوي پسرلي ترتیباتو سره کیلیبریټ شوي. پدې څیړنه کې کارول شوي پروبونو د پسرلي ثابتونه د 0.05-0.1 N/m په حد کې وو. د ټیپ شکل او اندازې په سمه توګه ټاکلو لپاره، پروب د SEM په کارولو سره په تفصیل سره مشخص شوی و. په شکل کې. شکل 1a د PFQNM-LC-A-CAL پروب لوړ ریزولوشن، ټیټ میګنیفیکیشن سکین کولو الیکټرون مایکروګراف ښیې، چې د پروب ډیزاین جامع لید چمتو کوي. په شکل کې. ۱ب د پروب ټیپ د پورتنۍ برخې یوه پراخه شوې لید ښیي، چې د نوک د شکل او اندازې په اړه معلومات چمتو کوي. په وروستي پای کې، ستنه شاوخوا ۱۴۰ نانومیټر قطر لري (انځور ۱ ج). د دې لاندې، نوک مخروطي شکل ته ټیټیږي، چې شاوخوا ۵۰۰ نانومیټر اندازه شوي اوږدوالي ته رسیږي. د ټیټ کولو سیمې څخه بهر، نوک سلنډر دی او د ۱.۱۸ µm په ټولیزه نوک اوږدوالي کې پای ته رسیږي. دا د پروب ټیپ اصلي فعاله برخه ده. سربیره پردې، یو لوی کروی پولی سټیرین (PS) پروب (نوواسکان ټیکنالوژی، شرکت، بون، آیوا، امریکا) چې د نوک قطر ۴۵ µm او د پسرلي ثابت ۲ N/m هم د کولایډل پروب په توګه د ازموینې لپاره کارول شوی و. د پرتله کولو لپاره د PFQNM-LC-A-CAL ۱۴۰ نانومیټر پروب سره.
راپور ورکړل شوی چې مایع د نانو انډینټیشن په جریان کې د AFM پروب او پولیمر برش جوړښت ترمنځ بند پاتې کیدی شي، کوم چې به د AFM پروب باندې پورته ځواک ولګوي مخکې لدې چې دا په حقیقت کې سطحې ته ورسیږي 69. د مایع ساتلو له امله دا ویسکوس اخراج اغیزه کولی شي د تماس ظاهري نقطه بدله کړي، په دې توګه د سطحې ماډل اندازه کولو باندې اغیزه کوي. د مایع ساتلو په اړه د پروب جیومیټري او انډینټیشن سرعت اغیزې مطالعې لپاره، د انډینټیشن ځواک منحني د lehfilcon A CL نمونو لپاره د 140 nm قطر پروب په کارولو سره د 1 µm/s او 2 µm/s په دوامداره بې ځایه کیدو نرخونو کې پلان شوي. د پروب قطر 45 µm، د ثابت ځواک ترتیب 6 nN په 1 µm/s کې ترلاسه شوی. د پروب 140 nm قطر سره تجربې د 1 µm/s د انډینټیشن سرعت او د 300 pN ټاکل شوي ځواک سره ترسره شوې، د پورتنۍ سترګې د فزیولوژیکي حد (1–8 kPa) دننه د تماس فشار رامینځته کولو لپاره غوره شوي. فشار ۷۲. د PAA هایدروجیل نرم چمتو شوي نمونې چې د ۱ kPa فشار سره وې د ۱۴۰ nm قطر لرونکي پروب په کارولو سره د ۱ μm/s سرعت سره د ۵۰ pN د انډینټیشن ځواک لپاره ازمول شوي.
څرنګه چې د PFQNM-LC-A-CAL پروب د څنډې د مخروطي برخې اوږدوالی نږدې 500 nm دی، نو د هر ډول انډینټیشن ژوروالي لپاره < 500 nm دا په خوندي ډول فرض کیدی شي چې د انډینټیشن پرمهال د پروب جیومیټري به د هغې مخروطي شکل ته ریښتینی پاتې شي. سربیره پردې، داسې انګیرل کیږي چې د ازموینې لاندې موادو سطحه به د بیرته راګرځیدونکي لچک لرونکي غبرګون ښودنه وکړي، کوم چې به په لاندې برخو کې هم تایید شي. له همدې امله، د نوک شکل او اندازې پورې اړه لري، موږ د برسکو، سیباستیان او اډمز لخوا رامینځته شوی د مخروطي ساحې فټینګ ماډل غوره کړ، کوم چې د پلورونکي سافټویر کې شتون لري، ترڅو زموږ د AFM نانو انډینټیشن تجربو (نانوسکوپ) پروسس کړي. د جلا کولو معلوماتو تحلیل سافټویر، بروکر) 73. ماډل د کروي اپیکس نیمګړتیا سره د مخروط لپاره د ځواک-بې ځایه کیدو اړیکه F(δ) تشریح کوي. په انځور کې. شکل ۲ د کروي نوک سره د سخت مخروط د تعامل په جریان کې د تماس جیومیټري ښیي، چیرې چې R د کروي نوک شعاع ده، a د تماس شعاع ده، b د کروي نوک په پای کې د تماس شعاع ده، δ د تماس شعاع ده. د انډینټیشن ژوروالی، θ د مخروط نیم زاویه ده. د دې پروب SEM انځور په څرګنده توګه ښیي چې د 140 nm قطر کروي نوک په تنزینتي ډول په مخروط کې سره یوځای کیږي، نو دلته b یوازې د R له لارې تعریف شوی، یعنی b = R cos θ. د پلورونکي لخوا چمتو شوی سافټویر د مخروط-کروي اړیکه چمتو کوي ترڅو د ځواک جلا کولو معلوماتو څخه د ینګ ماډول (E) ارزښتونه محاسبه کړي چې a > b فرض کوي. اړیکه:
چیرې چې F د ننوتلو ځواک دی، E د ینګ ماډول دی، ν د پویسن تناسب دی. د تماس شعاع a د دې په کارولو سره اټکل کیدی شي:
د یو سخت مخروط د تماس جیومیټري سکیم چې د کروي نوک سره د لیفیلکون تماس لینز په موادو کې د شاخ لرونکي پولیمر برشونو د سطحې طبقې سره فشار شوی.
که چیرې ≤ b وي، نو اړیکه د دودیز کروی انډینټر لپاره معادلې ته راټیټیږي؛
موږ باور لرو چې د PMPC پولیمر برش د شاخه جوړښت سره د انډینټینګ پروب تعامل به د تماس شعاع a د کروي تماس شعاع b څخه لوی کړي. له همدې امله، پدې څیړنه کې ترسره شوي د لچک لرونکي ماډولس ټولو کمیتي اندازه کولو لپاره، موږ د قضیې a > b لپاره ترلاسه شوي انحصار څخه کار واخیست.
په دې څیړنه کې مطالعه شوي الټراسافټ بایومیمیټیک مواد د نمونې د کراس برخې د سکیننګ لیږد الکترون مایکروسکوپي (STEM) او د سطحې د اټومي ځواک مایکروسکوپي (AFM) په کارولو سره په جامع ډول انځور شوي. دا تفصيلي سطحه ځانګړتیا زموږ د مخکینۍ خپرې شوې کار د تمدید په توګه ترسره شوه، په کوم کې چې موږ معلومه کړه چې د PMPC-تعدیل شوي لیهفیلکون A CL سطحې متحرک شاخ شوي پولیمیریک برش جوړښت د اصلي قرنیې نسج 14 ته ورته میخانیکي ملکیتونه ښودلي. د دې دلیل لپاره، موږ د تماس لینز سطحو ته د بایومیمیټیک موادو 14 په توګه اشاره کوو. په شکل 3a، b کې د لیهفیلکون A CL سبسټریټ او غیر درملنې شوي SiHy سبسټریټ په سطحه د شاخ شوي PMPC پولیمر برش جوړښتونو کراس برخې ښودل شوي، په ترتیب سره. د دواړو نمونو سطحې د لوړ ریزولوشن AFM عکسونو په کارولو سره نور تحلیل شوي، کوم چې د STEM تحلیل پایلې نور هم تایید کړې (انځور 3c، d). یوځای اخیستل شوي، دا انځورونه د 300-400 nm کې د PMPC شاخ شوي پولیمر برش جوړښت نږدې اوږدوالی ورکوي، کوم چې د AFM نانو انډینټیشن اندازه کولو تشریح کولو لپاره خورا مهم دی. د انځورونو څخه ترلاسه شوې یوه بله مهمه مشاهده دا ده چې د CL بایومیمیټیک موادو ټولیز سطحي جوړښت د SiHy سبسټریټ موادو څخه په مورفولوژیکي ډول توپیر لري. د دوی د سطحې مورفولوژي کې دا توپیر د انډینټینګ AFM پروب سره د میخانیکي تعامل په جریان کې او وروسته د اندازه شوي ماډول ارزښتونو کې څرګند کیدی شي.
د (a) lehfilcon A CL او (b) SiHy سبسټریټ د کراس سیکشنل STEM انځورونه. د پیمانه بار، 500 nm. د lehfilcon A CL سبسټریټ (c) او د اساس SiHy سبسټریټ (d) (3 µm × 3 µm) د سطحې AFM انځورونه.
بایو انسپائرډ پولیمرونه او پولیمر برش جوړښتونه په طبیعي ډول نرم دي او په پراخه کچه مطالعه شوي او په مختلفو بایومیډیکل غوښتنلیکونو کې کارول شوي دي 74,75,76,77. له همدې امله، دا مهمه ده چې د AFM نانو انډینټیشن میتود وکاروئ، کوم چې کولی شي د دوی میخانیکي ملکیتونه په سمه او باوري ډول اندازه کړي. مګر په ورته وخت کې، د دې الټرا نرم موادو ځانګړي ملکیتونه، لکه خورا ټیټ لچک لرونکي ماډولس، لوړ مایع مینځپانګه او لوړ لچک، ډیری وختونه د انډینټینګ پروب د سم موادو، شکل او شکل غوره کول ستونزمن کوي. اندازه. دا مهمه ده ترڅو انډینټر د نمونې نرم سطح سوري نه کړي، کوم چې به د سطحې او د تماس ساحې سره د تماس نقطې په ټاکلو کې د غلطیو لامل شي.
د دې لپاره، د الټرا نرم بایومیمیټیک موادو (لیهفیلکون A CL) د مورفولوژي جامع پوهه اړینه ده. د امیجنگ میتود په کارولو سره ترلاسه شوي د شاخ لرونکي پولیمر برشونو د اندازې او جوړښت په اړه معلومات د AFM نانو انډینټیشن تخنیکونو په کارولو سره د سطحې میخانیکي ځانګړتیا لپاره اساس چمتو کوي. د مایکرون اندازې کروی کولویډل پروبونو پرځای، موږ د PFQNM-LC-A-CAL سیلیکون نایټرایډ پروب (بروکر) غوره کړ چې د 140 nm ټیپ قطر سره، په ځانګړي ډول د بیولوژیکي نمونو 78، 79، 80، 81، 82، 83، 84 میخانیکي ملکیتونو کمیتي نقشه کولو لپاره ډیزاین شوی. د دودیزو کولویډل پروبونو په پرتله د نسبتا تیزو پروبونو کارولو دلیل د موادو د جوړښتي ځانګړتیاو لخوا تشریح کیدی شي. د پروب ټیپ اندازه (~140 nm) د CL lehfilcon A په سطحه د شاخ لرونکو پولیمر برشونو سره پرتله کول، چې په شکل 3a کې ښودل شوي، دا پایله کیدی شي چې نوک دومره لوی دی چې د دې برش جوړښتونو سره مستقیم تماس کې راشي، کوم چې د دوی له لارې د نوک د سوري کیدو چانس کموي. د دې ټکي د روښانه کولو لپاره، په شکل 4 کې د لیهفیلکون A CL او د AFM پروب د انډینټینګ نوک STEM انځور دی (پیمانه ته رسم شوی).
د لیهفیلکون A CL او د ACM انډینټیشن پروب د STEM انځور (چې په پیمانه رسم شوی) ښیي.
برسېره پردې، د 140 nm د ټیپ اندازه دومره کوچنۍ ده چې د CP-AFM نانو انډینټیشن میتود لخوا تولید شوي پولیمر برشونو لپاره د مخکې راپور شوي چپچپا اخراج اغیزو خطر څخه مخنیوی وکړي69,71. موږ فرض کوو چې د ځانګړي مخروطي کروي شکل او د دې AFM ټیپ نسبتا کوچنۍ اندازې له امله (شکل 1)، د لیهفیلکون A CL نانو انډینټیشن لخوا رامینځته شوي د ځواک منحني طبیعت به د انډینټیشن سرعت یا د بارولو / انلوډ کولو سرعت پورې اړه ونلري. له همدې امله، دا د پورو ایلاسټیک اغیزو لخوا اغیزمن نه کیږي. د دې فرضیې ازموینې لپاره، د لیهفیلکون A CL نمونې د PFQNM-LC-A-CAL پروب په کارولو سره په یو ثابت اعظمي ځواک کې انډینټ شوي، مګر په دوه مختلف سرعتونو کې، او پایله لرونکي تناسلي او بیرته راګرځیدونکي ځواک منحني د جلا کولو (µm) کې د ځواک (nN) پلاټ کولو لپاره کارول شوي په شکل 5a کې ښودل شوي. دا روښانه ده چې د بارولو او پورته کولو پرمهال د ځواک منحني په بشپړه توګه سره یو ځای کیږي، او هیڅ روښانه شواهد شتون نلري چې د صفر انډینټیشن ژوروالي کې د ځواک شین په شکل کې د انډینټیشن سرعت سره زیاتیږي، دا وړاندیز کوي چې د برش انفرادي عناصر د پورو ایلاسټیک اغیزې پرته مشخص شوي. برعکس، د مایع ساتلو اغیزې (viscous extrusion او poroelasticity اغیزې) د 45 µm قطر AFM پروب لپاره په ورته انډینټیشن سرعت کې څرګند دي او د غځولو او بیرته راګرځولو منحني ترمنځ د هیسټریسیس لخوا روښانه شوي، لکه څنګه چې په شکل 5b کې ښودل شوي. دا پایلې د فرضیې ملاتړ کوي او وړاندیز کوي چې د 140 nm قطر پروبونه د داسې نرمو سطحو ځانګړتیا لپاره یو ښه انتخاب دی.
lehfilcon A د CL انډینټیشن ځواک منحنی د ACM په کارولو سره؛ (a) د دوه بارولو نرخونو کې د 140 nm قطر سره د پروب کارول، د سطحې انډینټیشن پرمهال د پورو ایلاسټیک اغیز نشتوالی ښیې؛ (b) د 45 µm او 140 nm قطر سره پروبونو کارول د کوچنیو پروبونو په پرتله د لویو پروبونو لپاره د ویسکوس اخراج او پورو ایلاسټیکیت اغیزې ښیې.
د الټراسافټ سطحو ځانګړتیا لپاره، د AFM نانو انډینټیشن میتودونه باید د مطالعې لاندې موادو ملکیتونو مطالعه کولو لپاره غوره پروب ولري. د ټیپ شکل او اندازې سربیره، د AFM کشف کونکي سیسټم حساسیت، د ازموینې چاپیریال کې د ټیپ انفلیکشن حساسیت، او د کینټیلیور سختی د نانو انډینټیشن د دقت او اعتبار په ټاکلو کې مهم رول لوبوي. اندازه کول. زموږ د AFM سیسټم لپاره، د موقعیت حساس کشف کونکي (PSD) د کشف حد نږدې 0.5 mV دی او د مخکې کیلیبریټ شوي پسرلي نرخ او د PFQNM-LC-A-CAL پروب د محاسبه شوي مایع انفلیکشن حساسیت پراساس دی، کوم چې د تیوریکي بار حساسیت سره مطابقت لري. له 0.1 pN څخه کم دی. له همدې امله، دا طریقه د لږترلږه انډینټیشن ځواک ≤ 0.1 pN اندازه کولو ته اجازه ورکوي پرته له کوم پردی شور اجزا څخه. په هرصورت، د AFM سیسټم لپاره دا تقریبا ناممکن دی چې د میخانیکي وایبریشن او مایع متحرکاتو په څیر فکتورونو له امله دې کچې ته پردی شور کم کړي. دا عوامل د AFM نانو انډینټیشن میتود ټولیز حساسیت محدودوي او همدارنګه د شالید شور سیګنال شاوخوا ≤ 10 pN پایله لري. د سطحې ځانګړتیا لپاره، د لیفیلکون A CL او SiHy سبسټریټ نمونې د SEM ځانګړتیا لپاره د 140 nm پروب په کارولو سره په بشپړ ډول هایډریټ شوي شرایطو لاندې انډینټ شوي، او پایله لرونکي ځواک منحني د ځواک (pN) او فشار ترمنځ سپرمپوز شوي. د جلا کولو پلاټ (µm) په شکل 6a کې ښودل شوی. د SiHy بیس سبسټریټ په پرتله، د لیفیلکون A CL ځواک منحني په روښانه توګه یو انتقالي مرحله ښیې چې د فورک شوي پولیمر برش سره د تماس په نقطه کې پیل کیږي او د اصلي موادو سره د ټیپ د تماس په نښه کولو کې د تیز بدلون سره پای ته رسیږي. د ځواک منحني دا انتقالي برخه په سطحه د شاخ شوي پولیمر برش ریښتیني لچک لرونکي چلند روښانه کوي، لکه څنګه چې د فشار منحني او د برش جوړښت او لوی SiHy موادو ترمنځ د میخانیکي ملکیتونو کې د توپیر سره نږدې تعقیب شوي کمپریشن منحني لخوا ثبوت شوی. کله چې لیفیلکون پرتله کول. د PCS (شکل 3a) د STEM انځور کې د شاخ لرونکي پولیمر برش د اوسط اوږدوالي جلا کول او په شکل 3a کې د ابسیسا په اوږدو کې د هغې د ځواک منحني جلا کول. 6a ښیي چې دا طریقه د دې توان لري چې سر او شاخ لرونکي پولیمر کشف کړي چې د سطحې سر ته رسیږي. د برش جوړښتونو ترمنځ اړیکه. سربیره پردې، د ځواک منحني نږدې اوورلیپ د مایع ساتلو اغیز نه په ګوته کوي. پدې حالت کې، د ستنې او د نمونې سطحې ترمنځ په بشپړه توګه هیڅ چپک شتون نلري. د دوو نمونو لپاره د ځواک منحني پورتنۍ برخې یو بل سره یوځای کیږي، د سبسټریټ موادو میخانیکي ملکیتونو ورته والی منعکس کوي.
(a) د لیهفیلکون A CL سبسټریټونو او SiHy سبسټریټونو لپاره د AFM نانو انډینټیشن ځواک منحنی، (b) د شالید شور حد میتود په کارولو سره د تماس نقطې اټکل ښودلو لپاره د ځواک منحنی.
د ځواک منحني د ښه جزئیاتو د مطالعې لپاره، د لیهفیلکون A CL نمونې د فشار منحني په شکل 6b کې د y-محور په اوږدو کې د 50 pN اعظمي ځواک سره بیا پلاټ شوی. دا ګراف د اصلي شالید شور په اړه مهم معلومات چمتو کوي. شور د ±10 pN په حد کې دی، کوم چې د تماس نقطه په سمه توګه ټاکلو او د انډینټیشن ژوروالی محاسبه کولو لپاره کارول کیږي. لکه څنګه چې په ادبیاتو کې راپور شوی، د تماس نقطو پیژندنه د موادو ملکیتونو لکه ماډولس 85 په سمه توګه ارزولو لپاره خورا مهم دی. د ځواک منحني ډیټا اتوماتیک پروسس کولو سره تړلې یوه طریقه د نرم موادو لپاره د معلوماتو فټینګ او کمیتي اندازه کولو ترمنځ ښه فټ ښودلی دی 86. پدې کار کې، زموږ د تماس نقطو انتخاب نسبتا ساده او هدفمند دی، مګر دا خپل محدودیتونه لري. د تماس نقطې ټاکلو لپاره زموږ محافظه کار چلند ممکن د کوچني انډینټیشن ژوروالی (< 100 nm) لپاره د ماډولس ارزښتونو یو څه ډیر اټکل شي. د الګوریتم پر بنسټ د ټچ پوائنټ کشف او اتوماتیک ډیټا پروسس کارول ممکن په راتلونکي کې د دې کار دوام وي ترڅو زموږ میتود نور هم ښه کړي. په دې توګه، د داخلي شاليد شور لپاره د ±10 pN په ترتیب سره، موږ د تماس نقطه د شکل 6b کې د x-محور په اړه د لومړي ډیټا نقطې په توګه تعریف کوو چې ارزښت یې ≥10 pN دی. بیا، د 10 pN د شور حد سره سم، د ~0.27 µm په کچه یوه عمودي کرښه د سطحې سره د تماس نقطه په نښه کوي، چې وروسته د غځولو منحني دوام لري تر هغه چې سبسټریټ د ~270 nm د انډینټیشن ژوروالی پوره کړي. په زړه پورې خبره دا ده چې د شاخ شوي پولیمر برش ځانګړتیاو (300-400 nm) د اندازې پراساس چې د امیجنگ میتود په کارولو سره اندازه کیږي، د CL لیهفیلکون د انډینټیشن ژوروالی د شاليد شور حد میتود په کارولو سره لیدل شوی نمونه شاوخوا 270 nm ده، کوم چې د STEM سره د اندازه کولو اندازې ته خورا نږدې دی. دا پایلې د دې خورا نرم او خورا لچک لرونکي شاخ شوي پولیمر برش جوړښت د انډینټیشن لپاره د AFM پروب ټیپ د شکل او اندازې مطابقت او تطبیق نور هم تاییدوي. دا معلومات د تماس نقطو د ټاکلو لپاره د حد په توګه د شاليد شور کارولو زموږ د میتود ملاتړ لپاره قوي شواهد هم چمتو کوي. په دې توګه، د ریاضيکي ماډلینګ او د ځواک منحني فټینګ څخه ترلاسه شوي هر ډول کمیتي پایلې باید نسبتا دقیق وي.
د AFM نانو انډینټیشن میتودونو لخوا کمیتي اندازه کول په بشپړ ډول د معلوماتو انتخاب او وروسته تحلیل لپاره کارول شوي ریاضيکي ماډلونو پورې اړه لري. له همدې امله، دا مهمه ده چې د یو ځانګړي ماډل غوره کولو دمخه د انډینټر انتخاب، د موادو ملکیتونو او د دوی د تعامل میکانیزم پورې اړوند ټول عوامل په پام کې ونیول شي. پدې حالت کې، د ټیپ جیومیټري د SEM مایکروګرافونو (شکل 1) په کارولو سره په احتیاط سره مشخص شوې وه، او د پایلو پراساس، د سخت مخروط او کروي ټیپ جیومیټري سره د 140 nm قطر AFM نانو انډینټینګ پروب د لیهفیلکون A CL79 نمونو ځانګړتیا لپاره یو ښه انتخاب دی. یو بل مهم فاکتور چې باید په احتیاط سره و ارزول شي د پولیمر موادو لچک دی چې ازمول کیږي. که څه هم د نانو انډینټیشن لومړني معلومات (شکل 5a او 6a) په روښانه ډول د فشار او کمپریشن منحنیونو د اوورلیپ کولو ځانګړتیاوې په ګوته کوي، د بیلګې په توګه، د موادو بشپړ لچک بیا رغونه، دا خورا مهم دی چې د اړیکو خالص لچک لرونکي طبیعت تایید کړئ. د دې هدف لپاره، د بشپړ هایډریشن شرایطو لاندې د 1 µm/s د انډینټیشن نرخ سره د لیهفیلکون A CL نمونې په سطحه په ورته ځای کې دوه پرله پسې انډینټیشنونه ترسره شول. د ځواک منحني پایله په شکل 7 کې ښودل شوې او لکه څنګه چې تمه کیده، د دوو چاپونو پراختیا او کمپریشن منحني تقریبا ورته دي، چې د شاخ شوي پولیمر برش جوړښت لوړ لچک روښانه کوي.
د لیهفیلکون A CL په سطحه په ورته موقعیت کې د دوه انډینټیشن ځواک منحني د لینز سطحې مثالي لچک ښیي.
د SEM او STEM انځورونو څخه د ترلاسه شویو معلوماتو پراساس چې د پروب ټیپ او لیهفیلکون A CL سطحې څخه په ترتیب سره ترلاسه شوي، د مخروط کره ماډل د AFM پروب ټیپ او د ازمول شوي نرم پولیمر موادو ترمنځ د تعامل یو معقول ریاضيکي استازیتوب دی. برسېره پردې، د دې مخروط کره ماډل لپاره، د چاپ شوي موادو د لچک لرونکي ملکیتونو په اړه بنسټیز انګیرنې د دې نوي بایومیمیټیک موادو لپاره ریښتیا دي او د لچک لرونکي ماډولس اندازه کولو لپاره کارول کیږي.
د AFM نانو انډینټیشن میتود او د هغې اجزاو جامع ارزونې وروسته، په شمول د انډینټیشن پروب ملکیتونو (شکل، اندازه، او د پسرلي سختۍ)، حساسیت (د شالید شور او د تماس نقطې اټکل)، او د معلوماتو فټینګ ماډلونه (کمي ماډول اندازه کول)، دا میتود کارول شوی و. د کمیتي پایلو تصدیق کولو لپاره په سوداګریزه توګه شتون لرونکي الټرا نرم نمونې مشخص کړئ. یو سوداګریز پولی اکریلامایډ (PAAM) هایدروجیل د 1 kPa لچک لرونکي ماډول سره د 140 nm پروب په کارولو سره د هایډریټ شوي شرایطو لاندې ازمول شوی و. د ماډل ازموینې او محاسبې توضیحات په ضمیمه معلوماتو کې چمتو شوي دي. پایلو ښودلې چې د اندازه شوي اوسط ماډول 0.92 kPa و، او د پیژندل شوي ماډول څخه %RSD او سلنه (%) انحراف له 10٪ څخه کم و. دا پایلې د AFM نانو انډینټیشن میتود دقت او تکثیر تاییدوي چې پدې کار کې کارول شوي د الټرا نرم موادو ماډول اندازه کولو لپاره کارول کیږي. د لیهفیلکون A CL نمونو او د SiHy بیس سبسټریټ سطحې نور هم د ورته AFM نانو انډینټیشن میتود په کارولو سره مشخص شوې ترڅو د الټراسافټ سطحې د څرګند تماس ماډول مطالعه کړي د انډینټیشن ژوروالي فعالیت په توګه. د انډینټیشن ځواک جلا کولو منحني د هر ډول دریو نمونو لپاره (n = 3؛ په هر نمونه کې یو انډینټیشن) د 300 pN ځواک، د 1 µm/s سرعت، او بشپړ هایډریشن سره تولید شوي. د انډینټیشن ځواک شریکولو منحني د مخروطي ساحې ماډل په کارولو سره نږدې شوې. د انډینټیشن ژوروالي پورې اړوند ماډول ترلاسه کولو لپاره، د ځواک منحني 40 nm پراخه برخه د تماس له نقطې څخه پیل شوي د 20 nm په هر زیاتوالي کې ټاکل شوې وه، او د ځواک منحني په هر ګام کې د ماډول ارزښتونه اندازه شوي. سپن سای او نور. د کولویډل AFM پروب نانو انډینټیشن په کارولو سره د پولی (لاوریل میتاکریلایټ) (P12MA) پولیمر برشونو د ماډول ګریډینټ ځانګړتیا لپاره ورته چلند کارول شوی، او دوی د هرټز تماس ماډل په کارولو سره د معلوماتو سره مطابقت لري. دا طریقه د ظاهري تماس موډول (kPa) په مقابل کې د انډینټیشن ژوروالی (nm) یوه پلاټ چمتو کوي، لکه څنګه چې په شکل 8 کې ښودل شوي، کوم چې د ظاهري تماس موډول/ژوروالی تدریجي ښیي. د CL lehfilcon A نمونې محاسبه شوی لچک لرونکی موډول د نمونې په پورتنۍ 100 nm کې د 2-3 kPa په حد کې دی، چې له هغې هاخوا دا د ژوروالي سره زیاتیدل پیل کوي. له بلې خوا، کله چې د SiHy بیس سبسټریټ په سطحه د برش په څیر فلم پرته ازموینه کیږي، د 300 pN په ځواک کې ترلاسه شوي اعظمي انډینټیشن ژوروالی له 50 nm څخه کم دی، او د معلوماتو څخه ترلاسه شوي ماډول ارزښت شاوخوا 400 kPa دی، کوم چې د بلک موادو لپاره د ینګ ماډول ارزښتونو سره پرتله کیدونکی دی.
د lehfilcon A CL او SiHy سبسټریټونو لپاره د ظاهري تماس ماډول (kPa) په مقابل کې د انډینټیشن ژوروالی (nm) د AFM نانو انډینټیشن میتود په کارولو سره د مخروطي جیومیټري سره د ماډول اندازه کولو لپاره.
د نوي بایومیمیټیک شاخ لرونکي پولیمر برش جوړښت پورتنۍ سطحه د لچک خورا ټیټ ماډول (2-3 kPa) ښیې. دا به د فورک شوي پولیمر برش د آزاد ځړونکي پای سره سمون ولري لکه څنګه چې په STEM عکس کې ښودل شوي. پداسې حال کې چې د CL په بهرنۍ څنډه کې د ماډول ګریډینټ ځینې شواهد شتون لري، اصلي لوړ ماډول سبسټریټ ډیر اغیزمن دی. په هرصورت، د سطحې پورته 100 nm د شاخ لرونکي پولیمر برش د ټول اوږدوالي 20٪ دننه دی، نو دا معقوله ده چې فرض کړئ چې د دې انډینټیشن ژوروالي حد کې د ماډول اندازه شوي ارزښتونه نسبتا دقیق دي او په کلکه د لاندې شی اغیز پورې اړه نلري.
د لیهفیلکون A د تماس لینزونو د ځانګړي بایومیمیټیک ډیزاین له امله، چې د شاخ لرونکي PMPC پولیمر برش جوړښتونو څخه جوړ شوي دي چې د SiHy سبسټریټونو په سطحه پیوند شوي، د دودیز اندازه کولو میتودونو په کارولو سره د دوی د سطحې جوړښتونو میخانیکي ملکیتونو په باوري ډول مشخص کول خورا ستونزمن دي. دلته موږ د لوړ اوبو مینځپانګې او خورا لوړ لچک سره د الټرا نرم موادو لکه لیفیلکون A په سمه توګه مشخص کولو لپاره د AFM نانو انډینټیشن پرمختللی میتود وړاندې کوو. دا میتود د AFM پروب کارولو پراساس دی چې د ټیپ اندازه او جیومیټري په احتیاط سره غوره شوي ترڅو د الټرا نرم سطح ځانګړتیاو جوړښتي ابعادو سره سمون ولري چې باید چاپ شي. د پروب او جوړښت ترمنځ د ابعادو دا ترکیب ډیر حساسیت چمتو کوي، موږ ته اجازه راکوي چې د شاخ لرونکي پولیمر برش عناصرو ټیټ ماډول او اصلي لچک لرونکي ملکیتونه اندازه کړو، پرته له دې چې د پورو ایلاسټیک اغیزو ته پام وشي. پایلو وښودله چې د لینز سطحې ځانګړتیا لرونکي ځانګړي شاخ لرونکي PMPC پولیمر برشونه خورا ټیټ لچک لرونکي ماډول (تر 2 kPa پورې) او خورا لوړ لچک (نږدې 100٪) درلودل کله چې په اوبو چاپیریال کې ازموینه کیږي. د AFM نانو انډینټیشن پایلو موږ ته اجازه راکړه چې د بایومیمیټیک لینز سطحې د څرګند تماس ماډول/ژوروالی تدریجي (30 kPa/200 nm) ځانګړتیا ورکړو. دا تدریجي ممکن د شاخ لرونکي پولیمر برشونو او SiHy سبسټریټ ترمنځ د ماډول توپیر، یا د پولیمر برشونو شاخ لرونکي جوړښت/کثافت، یا د هغې ترکیب له امله وي. په هرصورت، د جوړښت او ملکیتونو ترمنځ د اړیکو په بشپړه توګه پوهیدو لپاره نورو ژورو مطالعاتو ته اړتیا ده، په ځانګړي توګه د برش شاخ کولو اغیز په میخانیکي ملکیتونو باندې. ورته اندازه کول کولی شي د نورو الټرا نرم موادو او طبي وسایلو د سطحې میخانیکي ملکیتونو ځانګړتیا کې مرسته وکړي.
هغه ډیټاسیټونه چې د اوسني مطالعې په جریان کې تولید شوي او/یا تحلیل شوي دي د اړوندو لیکوالانو څخه د مناسب غوښتنې په صورت کې شتون لري.
رحمتي، ایم.، سلوا، ای. ای.، ریسلینډ، جي. ای.، هیوارډ، کی. او هاګن، ایچ. جي. د بایومیټریلونو د سطحو فزیکي او کیمیاوي ملکیتونو ته بیولوژیکي تعاملات. کیمیاوي. ټولنه. ایډ. ۴۹، ۵۱۷۸-۵۲۲۴ (۲۰۲۰).
چن، ایف ایم او لیو، ایکس. د نسج انجینرۍ لپاره د انسانانو څخه اخیستل شوي بایومیټریالونو ښه والی. پروګرام کول. پولیمر. ساینس. 53، 86 (2016).
سیډلر، کې. او نور. د بیا تولیدونکي درملو کې د بایومیټریالونو ډیزاین، کلینیکي تطبیق، او معافیت غبرګون. ملي میټ ریو. ۱، ۱۶۰۴۰ (۲۰۱۶).
اولیور ډبلیو کی او فار جی ایم د بار او بې ځایه کیدو اندازه کولو سره د انډینټیشن تجربو په کارولو سره د سختۍ او لچک لرونکي ماډولس ټاکلو لپاره یوه ښه شوې طریقه. جي. الماټر. د ذخیره کولو ټانک. ۷، ۱۵۶۴-۱۵۸۳ (۲۰۱۱).
والی، ایس ایم د انډینټیشن سختۍ ازموینې تاریخي سرچینې. الما ماسټر. ساینس. ټیکنالوژي. 28، 1028-1044 (2012).
برویټمن، ای. په میکرو، مایکرو، او نانو پیمانه کې د انډینټیشن سختۍ اندازه کول: یوه انتقادي بیاکتنه. قبیله. رائټ. 65، 1-18 (2017).
کافمن، جي ډي او کلپریچ، ایس ایم د سطحې کشف غلطۍ د نرمو موادو په نانو انډینټیشن کې د ماډولس ډیر اټکل لامل کیږي. جي. میچا. چلند. بایومیډیکل ساینس. الما میټر. 2، 312-317 (2009).
کریمزاده اې.، کولور ایس ایس آر، آیت اللهخي ایم آر، بشروا اې آر او یحیی ایم. یو. د تجربوي او محاسباتي میتودونو په کارولو سره د متفاوت نانو مرکباتو میخانیکي ځانګړتیاو ټاکلو لپاره د نانو انډینټیشن میتود ارزونه. ساینس. کور ۹، ۱۵۷۶۳ (۲۰۱۹).
لیو، کې.، وان لینډهم، ایم آر، او اوارټ، ټي ایس د نرم ویسکویلاسټیک جیلونو میخانیکي ځانګړتیا د انډینټیشن او اصلاح پر بنسټ د معکوس محدود عنصر تحلیل له لارې. جي. میکا. چلند. بایومیډیکل ساینس. الما میټر. 2، 355-363 (2009).
انډریوز جي ډبلیو، بوون جي او چینلر ډي. د مطابقت لرونکي اندازه کولو سیسټمونو په کارولو سره د ویسکویلاسټیکیت ټاکلو اصلاح کول. نرم ماده 9، 5581-5593 (2013).
بریسکو، بي جي، فیوري، ایل. او پیلیلو، ای. د پولیمیریک سطحو نانو انډینټیشن. جي. فزیک. ډي. د فزیک لپاره تطبیق. ۳۱، ۲۳۹۵ (۱۹۹۸).
میایلویچ AS، تسین بي، فورټوناټو ډي او وان ویلیټ KJ د شاک انډینټیشن په کارولو سره د لوړ لچک لرونکي پولیمرونو او بیولوژیکي نسجونو د ویسکویلاسټیک میخانیکي ملکیتونو ځانګړتیا. د بایومیټریلز ژورنال. 71، 388-397 (2018).
پیریپلکین این وي، کووالیف اې ای، ګورب ایس این، بوروډیچ ایف ایم د پراخ شوي بوروډیچ-ګالانوف (BG) میتود او ژورې انډینټیشن په کارولو سره د نرمو موادو د لچک لرونکي ماډول او چپکونکي کار ارزونه. فر. الما میټر. ۱۲۹، ۱۹۸-۲۱۳ (۲۰۱۹).
شي، ایکس او نور. د سیلیکون هایدروجیل تماس لینزونو د بایومیمیټیک پولیمیریک سطحو نانو سکیل مورفولوژي او میخانیکي ملکیتونه. لانګمویر ۳۷، ۱۳۹۶۱–۱۳۹۶۷ (۲۰۲۱).