Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තූතියි. ඔබ සීමිත CSS සහායක් සහිත බ්‍රව්සර් අනුවාදයක් භාවිතා කරයි. හොඳම අත්දැකීම සඳහා, යාවත්කාලීන කළ බ්‍රව්සරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රීය කරන්න). ඊට අමතරව, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාස සහ JavaScript නොමැතිව අඩවිය පෙන්වමු.
එකවර ස්ලයිඩ තුනක කැරොසලයක් පෙන්වයි. එකවර ස්ලයිඩ තුනක් හරහා ගමන් කිරීමට පෙර සහ ඊළඟ බොත්තම් භාවිතා කරන්න, නැතහොත් අවසානයේ ඇති ස්ලයිඩර් බොත්තම් භාවිතා කර එකවර ස්ලයිඩ තුනක් හරහා ගමන් කරන්න.
වෛද්‍ය උපකරණ සහ ජෛව වෛද්‍ය යෙදුම් සඳහා නව අතිශය මෘදු ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීමත් සමඟ, ඒවායේ භෞතික හා යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල පුළුල් ලක්ෂණ වැදගත් සහ අභියෝගාත්මක වේ. ශාඛා සහිත පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයන්ගේ ස්ථරයකින් ආලේප කරන ලද නව ලෙහ්ෆිල්කොන් ඒ ජෛවමිමිටික් සිලිකොන් හයිඩ්‍රොජෙල් ස්පර්ශ කාචයේ අතිශය අඩු මතුපිට මාපාංකය සංලක්ෂිත කිරීම සඳහා නවීකරණය කරන ලද පරමාණුක බල අන්වීක්ෂය (AFM) නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් තාක්ෂණයක් යොදන ලදී. මෙම ක්‍රමය ශාඛා බහු අවයවික වෙත ළඟා වන විට දුස්ස්රාවී නිස්සාරණයේ බලපෑම් නොමැතිව සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍ය නිවැරදිව තීරණය කිරීමට ඉඩ සලසයි. ඊට අමතරව, පෝරෝ ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයේ බලපෑමකින් තොරව තනි බුරුසු මූලද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික ලක්ෂණ තීරණය කිරීමට එය හැකි වේ. මෘදු ද්‍රව්‍ය සහ ජීව විද්‍යාත්මක සාම්පලවල ගුණාංග මැනීම සඳහා විශේෂයෙන් සුදුසු මෝස්තරයක් (ඉඟි ප්‍රමාණය, ජ්‍යාමිතිය සහ වසන්ත අනුපාතය) සහිත AFM පරීක්ෂණයක් තෝරා ගැනීමෙන් මෙය සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ. මෙම ක්‍රමය මතුපිට ප්‍රදේශයේ (2 kPa දක්වා) අතිශයින් අඩු ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකයක් සහ අභ්‍යන්තර (100% කට ආසන්න) ජලීය පරිසරයේ අතිශයින් ඉහළ ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයක් ඇති ඉතා මෘදු ද්‍රව්‍ය ලෙහ්ෆිල්කොන් ඒ නිවැරදිව මැනීම සඳහා සංවේදීතාව සහ නිරවද්‍යතාවය වැඩි දියුණු කරයි. මතුපිට අධ්‍යයනයේ ප්‍රතිඵල මගින් ලෙෆ්ෆිල්කොන් A කාචයේ අතිශය මෘදු මතුපිට ගුණාංග හෙළි කළා පමණක් නොව, අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු වල මාපාංකය සිලිකන්-හයිඩ්‍රජන් උපස්ථරයට සමාන බව ද පෙන්නුම් කළේය. මෙම මතුපිට චරිත ලක්ෂණ තාක්ෂණය අනෙකුත් අතිශය මෘදු ද්‍රව්‍ය සහ වෛද්‍ය උපාංග සඳහා යෙදිය හැකිය.
ජීව පටක සමඟ සෘජු සම්බන්ධතා සඳහා නිර්මාණය කර ඇති ද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග බොහෝ විට තීරණය වන්නේ ජීව විද්‍යාත්මක පරිසරය මගිනි. මෙම ද්‍රව්‍ය ගුණාංගවල පරිපූර්ණ ගැලපීම අහිතකර සෛලීය ප්‍රතිචාර ඇති නොකර ද්‍රව්‍යයේ අපේක්ෂිත සායනික ලක්ෂණ ලබා ගැනීමට උපකාරී වේ1,2,3. තොග සමජාතීය ද්‍රව්‍ය සඳහා, සම්මත ක්‍රියා පටිපාටි සහ පරීක්ෂණ ක්‍රම (උදා: ක්ෂුද්‍ර ඉන්ඩෙන්ටේෂන්4,5,6) ලබා ගැනීම හේතුවෙන් යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල ගුනාංගීකරනය සාපේක්ෂව පහසුය. කෙසේ වෙතත්, ජෙල්, හයිඩ්‍රොජෙල්, ජෛව පොලිමර්, ජීව සෛල වැනි අතිශය මෘදු ද්‍රව්‍ය සඳහා, මිනුම් විභේදන සීමාවන් සහ සමහර ද්‍රව්‍යවල අසමානතාවය හේතුවෙන් මෙම පරීක්ෂණ ක්‍රම සාමාන්‍යයෙන් අදාළ නොවේ7. වසර ගණනාවක් පුරා, සාම්ප්‍රදායික ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රම පුළුල් පරාසයක මෘදු ද්‍රව්‍ය සංලක්ෂිත කිරීමට වෙනස් කර අනුවර්තනය කර ඇත, නමුත් බොහෝ ක්‍රම තවමත් ඒවායේ භාවිතය සීමා කරන බරපතල අඩුපාඩු වලින් පීඩා විඳිති8,9,10,11,12,13. සුපිරි මෘදු ද්‍රව්‍ය සහ මතුපිට ස්ථරවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග නිවැරදිව සහ විශ්වාසදායක ලෙස සංලක්ෂිත කළ හැකි විශේෂිත පරීක්ෂණ ක්‍රම නොමැතිකම විවිධ යෙදුම්වල ඒවායේ භාවිතය දැඩි ලෙස සීමා කරයි.
අපගේ පෙර කාර්යයේදී, අපි ලෙෆ්ෆිල්කොන් A (CL) ස්පර්ශ කාචය හඳුන්වා දුන්නෙමු, එය ඇසේ කෝනියා මතුපිටින් ආභාෂය ලබා ඇති විභව ජෛව අනුකරණ මෝස්තර වලින් ලබාගත් සියලුම අතිශය මෘදු මතුපිට ගුණාංග සහිත මෘදු විෂමජාතීය ද්‍රව්‍යයකි. මෙම ජෛව ද්‍රව්‍යය සංවර්ධනය කරන ලද්දේ වෛද්‍ය උපාංග සඳහා නිර්මාණය කර ඇති සිලිකොන් හයිඩ්‍රොජෙල් (SiHy) 15 මත පදනම් වූ පොලි(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) හි අතු සහිත, හරස්-සම්බන්ධිත පොලිමර් තට්ටුවක් බද්ධ කිරීමෙනි. මෙම බද්ධ කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ඉතා මෘදු හා ඉතා ප්‍රත්‍යාස්ථ අතු සහිත බහු අවයවික බුරුසු ව්‍යුහයකින් සමන්විත මතුපිට ස්ථරයක් නිර්මාණය කරයි. ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL හි ජෛව අනුකරණ ව්‍යුහය වැඩිදියුණු කළ තෙත් කිරීම සහ අපිරිසිදු වීම වැළැක්වීම, ලිහිසි බව වැඩි කිරීම සහ සෛල හා බැක්ටීරියා ඇලවීම අඩු කිරීම වැනි උසස් මතුපිට ගුණාංග සපයන බව අපගේ පෙර කාර්යය තහවුරු කර ඇත. ඊට අමතරව, මෙම ජෛව අනුකරණ ද්‍රව්‍ය භාවිතය සහ සංවර්ධනය අනෙකුත් ජෛව වෛද්‍ය උපාංග වෙත තවදුරටත් ව්‍යාප්ත කිරීම ද යෝජනා කරයි. එමනිසා, අනාගත වර්ධනයන් සහ යෙදුම් සඳහා සහාය වීම සඳහා පුළුල් දැනුමක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා මෙම අතිශය මෘදු ද්‍රව්‍යයේ මතුපිට ගුණාංග සංලක්ෂිත කිරීම සහ ඇස සමඟ එහි යාන්ත්‍රික අන්තර්ක්‍රියා තේරුම් ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ. වාණිජමය වශයෙන් ලබා ගත හැකි බොහෝ SiHy ස්පර්ශ කාච ඒකාකාර ද්‍රව්‍ය ව්‍යුහයක් සාදන ජලාකර්ෂණීය සහ ජලභීතික බහු අවයවකවල සමජාතීය මිශ්‍රණයකින් සමන්විත වේ17. සාම්ප්‍රදායික සම්පීඩනය, ආතන්ය සහ ක්ෂුද්‍ර ඉන්ඩෙන්ටේෂන් පරීක්ෂණ ක්‍රම භාවිතා කරමින් ඒවායේ යාන්ත්‍රික ගුණාංග විමර්ශනය කිරීම සඳහා අධ්‍යයන කිහිපයක් සිදු කර ඇත18,19,20,21. කෙසේ වෙතත්, ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL හි නව ජෛවමිතික නිර්මාණය එය අද්විතීය විෂමජාතීය ද්‍රව්‍යයක් බවට පත් කරයි, එහි අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයන්ගේ යාන්ත්‍රික ගුණාංග SiHy පාදක උපස්ථරයේ ගුණාංගවලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වේ. එබැවින්, සාම්ප්‍රදායික සහ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රම භාවිතයෙන් මෙම ගුණාංග නිවැරදිව ප්‍රමාණනය කිරීම ඉතා අපහසුය. පොරොන්දු වූ ක්‍රමයක් පරමාණුක බල අන්වීක්ෂයේ (AFM) ක්‍රියාත්මක කරන ලද නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් පරීක්ෂණ ක්‍රමය භාවිතා කරයි, එය ජීව විද්‍යාත්මක සෛල සහ පටක වැනි මෘදු විස්කෝ ප්‍රත්‍යාස්ථ ද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග මෙන්ම මෘදු පොලිමර්22,23,24,25. ,26,27,28,29,30. AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් කිරීමේදී, නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් පරීක්ෂණයේ මූලිකාංග AFM තාක්ෂණයේ නවතම දියුණුව සමඟ ඒකාබද්ධ කර, ආවේණිකව සුපිරි මෘදු ද්‍රව්‍යවල පුළුල් පරාසයක මිනුම් සංවේදීතාව සහ පරීක්ෂණ වැඩි කරයි31,32,33,34,35,36. ඊට අමතරව, තාක්ෂණය විවිධ ජ්‍යාමිතීන් භාවිතා කිරීම හරහා වෙනත් වැදගත් වාසි ලබා දෙයි. ඉන්ඩෙන්ටර් සහ පරීක්ෂණ සහ විවිධ ද්‍රව මාධ්‍යවල පරීක්ෂා කිරීමේ හැකියාව.
AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් කොන්දේසි සහිතව ප්‍රධාන සංරචක තුනකට බෙදිය හැකිය: (1) උපකරණ (සංවේදක, අනාවරක, පරීක්ෂණ, ආදිය); (2) මිනුම් පරාමිතීන් (බලය, විස්ථාපනය, වේගය, බෑවුමේ ප්‍රමාණය, ආදිය); (3) දත්ත සැකසීම (මූලික නිවැරදි කිරීම, ස්පර්ශ ලක්ෂ්‍ය ඇස්තමේන්තුව, දත්ත සවි කිරීම, ආකෘති නිර්මාණය, ආදිය). මෙම ක්‍රමයේ සැලකිය යුතු ගැටළුවක් වන්නේ AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් භාවිතා කරන සාහිත්‍යයේ අධ්‍යයනයන් කිහිපයක් එකම සාම්පලය/සෛලය/ද්‍රව්‍ය වර්ගය සඳහා බෙහෙවින් වෙනස් ප්‍රමාණාත්මක ප්‍රතිඵල වාර්තා කිරීමයි37,38,39,40,41. උදාහරණයක් ලෙස, ලෙක්කා සහ වෙනත් අය. යාන්ත්‍රිකව සමජාතීය හයිඩ්‍රොජෙල් සහ විෂමජාතීය සෛලවල මනින ලද යන්ග්ගේ සාම්පල මොඩියුලය මත AFM පරීක්ෂණ ජ්‍යාමිතියේ බලපෑම අධ්‍යයනය කර සංසන්දනය කරන ලදී. මොඩියුලස් අගයන් කැන්ටිලිවර් තේරීම සහ ඉඟි හැඩය මත බෙහෙවින් රඳා පවතින බව ඔවුන් වාර්තා කරයි, පිරමීඩ හැඩැති පරීක්ෂණයක් සඳහා ඉහළම අගය සහ ගෝලාකාර පරීක්ෂණයක් සඳහා 42 ක අඩුම අගය. ඒ හා සමානව, සෙල්හුබර්-උන්කෙල් සහ වෙනත් අය. පොලිඇක්‍රිලමයිඩ් (PAAM) සාම්පලවල ඉන්ඩෙන්ටර් වේගය, ඉන්ඩෙන්ටර් ප්‍රමාණය සහ ඝනකම ACM43 නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් මගින් මනිනු ලබන යන්ග්ගේ මොඩියුලයට බලපාන ආකාරය පෙන්වා දී ඇත. තවත් සංකීර්ණ සාධකයක් වන්නේ සම්මත අතිශයින් අඩු මොඩියුලස් පරීක්ෂණ ද්‍රව්‍ය සහ නොමිලේ පරීක්ෂණ ක්‍රියා පටිපාටි නොමැතිකමයි. මෙය විශ්වාසයෙන් යුතුව නිවැරදි ප්‍රතිඵල ලබා ගැනීම ඉතා අපහසු කරයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රමය සාපේක්ෂ මිනුම් සහ සමාන සාම්පල වර්ග අතර සංසන්දනාත්මක ඇගයීම් සඳහා ඉතා ප්‍රයෝජනවත් වේ, උදාහරණයක් ලෙස පිළිකා සෛල වලින් සාමාන්‍ය සෛල වෙන්කර හඳුනා ගැනීමට AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් භාවිතා කිරීම 44, 45.
AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් සමඟ මෘදු ද්‍රව්‍ය පරීක්ෂා කිරීමේදී, සාමාන්‍ය රීතියක් වන්නේ නියැදි මොඩියුලස් සහ අර්ධගෝලාකාර/වටකුරු ඉඟියට සමීපව ගැලපෙන අඩු වසන්ත නියතයක් (k) සහිත පරීක්ෂණයක් භාවිතා කිරීමයි, එවිට පළමු පරීක්ෂණය මෘදු ද්‍රව්‍ය සමඟ පළමු ස්පර්ශයේදී නියැදි මතුපිට සිදුරු නොකරයි. පරීක්ෂණය මගින් ජනනය කරන ලද අපගමන සංඥාව ලේසර් අනාවරක පද්ධතිය මගින් අනාවරණය කර ගැනීමට තරම් ශක්තිමත් වීම ද වැදගත් වේ24,34,46,47. අතිශය මෘදු විෂමජාතීය සෛල, පටක සහ ජෙල් සම්බන්ධයෙන්, තවත් අභියෝගයක් වන්නේ ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කළ හැකි සහ විශ්වාසදායක මිනුම් සහතික කිරීම සඳහා පරීක්ෂණය සහ නියැදි මතුපිට අතර ඇති ඇලවුම් බලය ජය ගැනීමයි48,49,50. මෑතක් වන තුරු, AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් පිළිබඳ බොහෝ කාර්යයන් අවධානය යොමු කර ඇත්තේ සාපේක්ෂව විශාල ගෝලාකාර පරීක්ෂණ භාවිතා කරමින් ජීව විද්‍යාත්මක සෛල, පටක, ජෙල්, හයිඩ්‍රොජෙල් සහ ජෛව අණු වල යාන්ත්‍රික හැසිරීම අධ්‍යයනය කිරීම කෙරෙහි වන අතර එය සාමාන්‍යයෙන් කොලොයිඩල් පරීක්ෂණ (CPs) ලෙස හැඳින්වේ. , 47, 51, 52, 53, 54, 55. මෙම ඉඟි 1 සිට 50 µm දක්වා අරයක් ඇති අතර සාමාන්‍යයෙන් බෝරෝසිලිකේට් වීදුරු, පොලිමෙතිල් මෙතක්‍රිලේට් (PMMA), පොලිස්ටයිරින් (PS), සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් (SiO2) සහ දියමන්ති වැනි කාබන් (DLC) වලින් සාදා ඇත. මෘදු සාම්පල ලක්ෂණ සඳහා CP-AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් බොහෝ විට පළමු තේරීම වුවද, එයට තමන්ගේම ගැටළු සහ සීමාවන් ඇත. විශාල, මයික්‍රෝන ප්‍රමාණයේ ගෝලාකාර ඉඟි භාවිතය නියැදිය සමඟ තුඩෙහි මුළු සම්බන්ධතා ප්‍රදේශය වැඩි කරන අතර අවකාශීය විභේදනයේ සැලකිය යුතු අලාභයක් ඇති කරයි. මෘදු, අසමජාතීය නිදර්ශක සඳහා, දේශීය මූලද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග පුළුල් ප්‍රදේශයකට වඩා සාමාන්‍යයට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් විය හැකි, CP ඉන්ඩෙන්ටේෂන් දේශීය පරිමාණයෙන් ගුණාංගවල ඕනෑම අසමජාතීයතාවයක් සැඟවිය හැක52. කොලොයිඩල් පරීක්ෂණ සාමාන්‍යයෙන් සාදනු ලබන්නේ ඉෙපොක්සි මැලියම් භාවිතයෙන් තුඩ රහිත කැන්ටිලිවර් වලට මයික්‍රෝන ප්‍රමාණයේ කොලොයිඩල් ගෝල සවි කිරීමෙනි. නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියම බොහෝ ගැටළු වලින් පිරී ඇති අතර පරීක්ෂණ ක්‍රමාංකන ක්‍රියාවලියේ නොගැලපීම් වලට හේතු විය හැක. ඊට අමතරව, කොලොයිඩල් අංශුවල ප්‍රමාණය සහ ස්කන්ධය, අනුනාද සංඛ්‍යාතය, වසන්ත තද බව සහ අපගමන සංවේදීතාව වැනි කැන්ටිලිවරයේ ප්‍රධාන ක්‍රමාංකන පරාමිතීන්ට සෘජුවම බලපායි56,57,58. මේ අනුව, උෂ්ණත්ව ක්‍රමාංකනය වැනි සාම්ප්‍රදායික AFM පරීක්ෂණ සඳහා බහුලව භාවිතා වන ක්‍රම, CP සඳහා නිවැරදි ක්‍රමාංකනයක් ලබා නොදිය හැකි අතර, මෙම නිවැරදි කිරීම් සිදු කිරීමට වෙනත් ක්‍රම අවශ්‍ය විය හැකිය57, 59, 60, 61. සාමාන්‍ය CP ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අත්හදා බැලීම් මෘදු සාම්පලවල ගුණාංග අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා විශාල අපගමන කැන්ටිලිවරයක් භාවිතා කරයි, එය සාපේක්ෂව විශාල අපගමනයන්හිදී කැන්ටිලිවරයේ රේඛීය නොවන හැසිරීම ක්‍රමාංකනය කිරීමේදී තවත් ගැටළුවක් ඇති කරයි62,63,64. නවීන කොලොයිඩල් පරීක්ෂණ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රම සාමාන්‍යයෙන් පරීක්ෂණ ක්‍රමාංකනය කිරීමට භාවිතා කරන කැන්ටිලිවරයේ ජ්‍යාමිතිය සැලකිල්ලට ගනී, නමුත් කොලොයිඩල් අංශුවල බලපෑම නොසලකා හරින අතර එමඟින් ක්‍රමයේ නිරවද්‍යතාවයේ අතිරේක අවිනිශ්චිතතාවයක් ඇති වේ38,61. ඒ හා සමානව, ස්පර්ශ ආකෘති සවි කිරීම මගින් ගණනය කරන ලද ප්‍රත්‍යාස්ථතා මොඩියුලි සෘජුවම ඉන්ඩෙන්ටේෂන් පරීක්ෂණයේ ජ්‍යාමිතිය මත රඳා පවතින අතර, ඉඟිය සහ නියැදි මතුපිට ලක්ෂණ අතර නොගැලපීම සාවද්‍යතාවයන්ට හේතු විය හැක27, 65, 66, 67, 68. ස්පෙන්සර් සහ වෙනත් අයගේ මෑත කාලීන කෘති කිහිපයක්. CP-AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමය භාවිතයෙන් මෘදු පොලිමර් බුරුසු සංලක්ෂිත කිරීමේදී සැලකිල්ලට ගත යුතු සාධක ඉස්මතු කර ඇත. වේගයේ ශ්‍රිතයක් ලෙස පොලිමර් බුරුසු වල දුස්ස්රාවී තරලයක් රඳවා තබා ගැනීම හිස පැටවීම වැඩි කිරීමට හේතු වන බවත් එම නිසා වේගය මත රඳා පවතින ගුණාංගවල විවිධ මිනුම් ඇති බවත් ඔවුන් වාර්තා කළහ30,69,70,71.
මෙම අධ්‍යයනයේ දී, අපි නවීකරණය කරන ලද AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමයක් භාවිතා කරමින් අතිශය මෘදු ඉහළ ප්‍රත්‍යාස්ථ ද්‍රව්‍යයක් වන ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL හි මතුපිට මාපාංකය සංලක්ෂිත කර ඇත්තෙමු. මෙම ද්‍රව්‍යයේ ගුණාංග සහ නව ව්‍යුහය සැලකිල්ලට ගෙන, සාම්ප්‍රදායික ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමයේ සංවේදීතා පරාසය මෙම අතිශයින් මෘදු ද්‍රව්‍යයේ මාපාංකය සංලක්ෂිත කිරීමට පැහැදිලිවම ප්‍රමාණවත් නොවේ, එබැවින් ඉහළ සංවේදීතාවයක් සහ අඩු සංවේදීතාවයක් සහිත AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමයක් භාවිතා කිරීම අවශ්‍ය වේ. පවතින කොලොයිඩල් AFM පරීක්ෂණ නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ශිල්පීය ක්‍රමවල අඩුපාඩු සහ ගැටළු සමාලෝචනය කිරීමෙන් පසු, සංවේදීතාව, පසුබිම් ශබ්දය, සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍යය, තරල රඳවා ගැනීමේ යැපීම වැනි මෘදු විෂමජාතීය ද්‍රව්‍යවල ප්‍රවේග මාපාංකය මැනීම සඳහා අපි කුඩා, අභිරුචි-නිර්මාණය කරන ලද AFM පරීක්ෂණයක් තෝරා ගත්තේ මන්දැයි අපි පෙන්වමු. සහ නිවැරදි ප්‍රමාණනය. ඊට අමතරව, අපට ඉන්ඩෙන්ටේෂන් තුඩෙහි හැඩය සහ මානයන් නිවැරදිව මැනීමට හැකි වූ අතර, ද්‍රව්‍යය සමඟ තුඩෙහි සම්බන්ධතා ප්‍රදේශය තක්සේරු නොකර ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයේ මාපාංකය තීරණය කිරීම සඳහා කේතු-ගෝල ගැළපුම් ආකෘතිය භාවිතා කිරීමට අපට ඉඩ සලසයි. මෙම කාර්යයේදී ප්‍රමාණනය කරන ලද ව්‍යංග උපකල්පන දෙක වන්නේ සම්පූර්ණයෙන්ම ප්‍රත්‍යාස්ථ ද්‍රව්‍ය ගුණාංග සහ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර-ස්වාධීන මොඩියුලස් ය. මෙම ක්‍රමය භාවිතා කරමින්, අපි මුලින්ම ක්‍රමය ප්‍රමාණනය කිරීම සඳහා දන්නා මොඩියුලස් එකක් සහිත අතිශය මෘදු ප්‍රමිතීන් පරීක්ෂා කළ අතර, පසුව විවිධ ස්පර්ශ කාච ද්‍රව්‍ය දෙකක මතුපිට සංලක්ෂිත කිරීමට මෙම ක්‍රමය භාවිතා කළෙමු. වැඩි සංවේදීතාවයකින් යුත් AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් මතුපිට සංලක්ෂිත කිරීමේ මෙම ක්‍රමය වෛද්‍ය උපකරණ සහ ජෛව වෛද්‍ය යෙදුම්වල විභව භාවිතයක් සහිත පුළුල් පරාසයක ජෛවමිතික විෂමජාතීය අල්ට්‍රාසොෆ්ට් ද්‍රව්‍ය සඳහා අදාළ වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.
නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අත්හදා බැලීම් සඳහා ලෙෆ්ෆිල්කොන් ඒ ස්පර්ශ කාච (ඇල්කොන්, ෆෝර්ට් වර්ත්, ටෙක්සාස්, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය) සහ ඒවායේ සිලිකොන් හයිඩ්‍රොජෙල් උපස්ථර තෝරා ගන්නා ලදී. අත්හදා බැලීමේදී විශේෂයෙන් නිර්මාණය කරන ලද කාච සවි කිරීමක් භාවිතා කරන ලදී. පරීක්ෂාව සඳහා කාචය ස්ථාපනය කිරීම සඳහා, එය ගෝලාකාර හැඩැති ස්ථාවරය මත ප්‍රවේශමෙන් තබා, වායු බුබුලු ඇතුළට නොයන බවට වග බලා ගෙන, පසුව දාර සමඟ සවි කරන ලදී. කාච රඳවනයේ මුදුනේ සවිකර ඇති සිදුරක් ද්‍රවය රඳවා තබා ගනිමින් නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අත්හදා බැලීම් සඳහා කාචයේ දෘශ්‍ය මධ්‍යස්ථානයට ප්‍රවේශය සපයයි. මෙය කාච සම්පූර්ණයෙන්ම සජලීව තබා ගනී. පරීක්ෂණ විසඳුමක් ලෙස ස්පර්ශ කාච ඇසුරුම් ද්‍රාවණයෙන් 500 μl භාවිතා කරන ලදී. ප්‍රමාණාත්මක ප්‍රතිඵල සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා, වාණිජමය වශයෙන් ලබා ගත හැකි සක්‍රිය නොවන පොලිඇක්‍රිලමයිඩ් (PAAM) හයිඩ්‍රොජෙල් පොලිඇක්‍රිලමයිඩ්-කො-මෙතිලීන්-බයිසැක්‍රිලමයිඩ් සංයුතියකින් (මිලිමීටර් 100 පෙට්‍රිසොෆ්ට් පෙට්‍රි කෑම, මැට්‍රිජන්, ඉර්වයින්, CA, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය) සකස් කරන ලදී. AFM හයිඩ්‍රොජෙල්-ප්‍රෝබ් අතුරුමුහුණතේදී පොස්පේට් බෆරඩ් සේලයින් (PBS, කෝනිං ලයිෆ් සයන්සස්, ටෙව්ක්ස්බරි, MA, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය) බිංදු 4-5ක් (ආසන්න වශයෙන් 125 µl) සහ OPTI-FREE Puremoist ස්පර්ශ කාච ද්‍රාවණය (Alcon, Vaud, TX, USA) බිංදු 1ක් භාවිතා කරන්න.
ස්කෑනිං සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ (STEM) අනාවරකයකින් සමන්විත FEI Quanta 250 ක්ෂේත්‍ර විමෝචන ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ (FEG SEM) පද්ධතියක් භාවිතයෙන් Lehfilcon A CL සහ SiHy උපස්ථර වල සාම්පල දෘශ්‍යමාන කරන ලදී. සාම්පල සකස් කිරීම සඳහා, කාච පළමුව ජලයෙන් සෝදා පයි හැඩැති කුඤ්ඤ වලට කපා ඇත. සාම්පලවල ජලභීතික සහ ජලභීතික සංරචක අතර අවකල වෙනසක් ලබා ගැනීම සඳහා, 0.10% ස්ථායී RuO4 ද්‍රාවණයක් ඩයි එකක් ලෙස භාවිතා කරන ලද අතර, එහිදී සාම්පල විනාඩි 30 ක් ගිල්වන ලදී. ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL RuO4 පැල්ලම් කිරීම වැඩිදියුණු කළ අවකල වෙනස ලබා ගැනීමට පමණක් නොව, අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු වල ව්‍යුහය ඒවායේ මුල් ස්වරූපයෙන් ආරක්ෂා කිරීමට ද උපකාරී වන අතර ඒවා පසුව STEM රූපවල දෘශ්‍යමාන වේ. ඉන්පසු ඒවා වැඩිවන එතනෝල් සාන්ද්‍රණය සමඟ එතනෝල්/ජල මිශ්‍රණ මාලාවක සෝදා විජලනය කරන ලදී. ඉන්පසු සාම්පල EMBed 812/Araldite ඉෙපොක්සි සමඟ වාත්තු කරන ලද අතර එය 70°C දී එක රැයකින් සුව විය. දුම්මල බහුඅවයවීකරණය මගින් ලබාගත් නියැදි කුට්ටි අල්ට්‍රාමයික්‍රොටෝමයකින් කපා, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස තුනී කොටස් STEM අනාවරකයක් සමඟ අඩු රික්ත මාදිලියේ 30 kV ත්වරණ වෝල්ටීයතාවයකින් දෘශ්‍යමාන කරන ලදී. PFQNM-LC-A-CAL AFM පරීක්ෂණයේ සවිස්තරාත්මක ලක්ෂණ සඳහා එම SEM පද්ධතියම භාවිතා කරන ලදී (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA). AFM පරීක්ෂණයේ SEM රූප 30 kV ත්වරණ වෝල්ටීයතාවයක් සහිත සාමාන්‍ය ඉහළ රික්ත මාදිලියකින් ලබා ගන්නා ලදී. AFM පරීක්ෂණ ඉඟියේ හැඩය සහ ප්‍රමාණය පිළිබඳ සියලු විස්තර වාර්තා කිරීම සඳහා විවිධ කෝණවලින් සහ විශාලනයකින් රූප ලබා ගන්න. රූපවල උනන්දුවක් දක්වන සියලුම ඉඟි මානයන් ඩිජිටල් ලෙස මනිනු ලැබීය.
ලෙෆ්ෆිල්කොන් ඒ සීඑල්, ​​සිහයි උපස්ථරය සහ PAAm හයිඩ්‍රොජෙල් සාම්පල දෘශ්‍යමාන කිරීමට සහ නැනෝඉන්ඩෙන්ටේට් කිරීමට “ද්‍රවයේ පීක්ෆෝර්ස් QNM” මාදිලිය සහිත ඩිමෙන්ෂන් ෆාස්ට්ස්කෑන් ජෛව අයිකන පරමාණුක බල අන්වීක්ෂයක් (බෲකර් නැනෝ, සැන්ටා බාබරා, කැලිෆෝනියා, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය) භාවිතා කරන ලදී. රූපකරණ අත්හදා බැලීම් සඳහා, 0.50 Hz ස්කෑන් අනුපාතයකින් සාම්පලයේ ඉහළ විභේදන රූප ග්‍රහණය කර ගැනීම සඳහා නාමික ටිප් අරය 1 nm සහිත PEAKFORCE-HIRS-FA පරීක්ෂණයක් (බෲකර්) භාවිතා කරන ලදී. සියලුම රූප ජලීය ද්‍රාවණයකින් ගන්නා ලදී.
AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අත්හදා බැලීම් PFQNM-LC-A-CAL පරීක්ෂණයක් (බෲකර්) භාවිතයෙන් සිදු කරන ලදී. AFM පරීක්ෂණයේ නයිට්‍රයිඩ් කැන්ටිලිවරයක් මත සිලිකන් ඉඟියක් 345 nm ඝනකම, 54 µm දිග ​​සහ 4.5 µm පළල සහ 45 kHz අනුනාද සංඛ්‍යාතයක් ඇත. එය විශේෂයෙන් නිර්මාණය කර ඇත්තේ මෘදු ජීව විද්‍යාත්මක සාම්පලවල ප්‍රමාණාත්මක නැනෝ යාන්ත්‍රික මිනුම් සංලක්ෂිත කිරීමට සහ සිදු කිරීමට ය. සංවේදක පෙර-ක්‍රමාංකනය කරන ලද වසන්ත සැකසුම් සමඟ කර්මාන්ත ශාලාවේදී තනි තනිව ක්‍රමාංකනය කර ඇත. මෙම අධ්‍යයනයේ භාවිතා කරන ලද පරීක්ෂණවල වසන්ත නියතයන් 0.05–0.1 N/m පරාසයක පැවතුනි. ඉඟියේ හැඩය සහ ප්‍රමාණය නිවැරදිව තීරණය කිරීම සඳහා, පරීක්ෂණය SEM භාවිතයෙන් විස්තරාත්මකව සංලක්ෂිත කරන ලදී. රූපයේ. රූපයේ 1a PFQNM-LC-A-CAL පරීක්ෂණයේ ඉහළ විභේදනයක්, අඩු විශාලන ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන ක්ෂුද්‍ර සටහනක් පෙන්වයි, පරීක්ෂණ සැලසුම පිළිබඳ සමස්ත දර්ශනයක් සපයයි. රූපයේ. 1b හි පරීක්ෂණ තුඩෙහි ඉහළ කොටසේ විශාල කරන ලද දසුනක් පෙන්වන අතර, තුඩෙහි හැඩය සහ ප්‍රමාණය පිළිබඳ තොරතුරු සපයයි. අන්ත කෙළවරේ, ඉඳිකටුව විෂ්කම්භය 140 nm පමණ වන අර්ධගෝලයකි (රූපය 1c). මෙයට පහළින්, තුඩ කේතුකාකාර හැඩයකට කෙමෙන්
නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් අතරතුර AFM පරීක්ෂණය සහ පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහය අතර ද්‍රවයක් සිරවිය හැකි බව වාර්තා වී ඇති අතර, එය AFM පරීක්ෂණය මතුපිටට ස්පර්ශ වීමට පෙර ඉහළට බලයක් යොදනු ඇත69. තරල රඳවා තබා ගැනීම හේතුවෙන් මෙම දුස්ස්රාවී නිස්සාරණ බලපෑම දෘශ්‍ය ස්පර්ශක ලක්ෂ්‍යය වෙනස් කළ හැකි අතර එමඟින් මතුපිට මාපාංක මිනුම්වලට බලපායි. තරල රඳවා තබා ගැනීම මත පරීක්ෂණ ජ්‍යාමිතිය සහ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් වේගයේ බලපෑම අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL සාම්පල සඳහා 1 µm/s සහ 2 µm/s නියත විස්ථාපන අනුපාතවලදී 140 nm විෂ්කම්භයක් සහිත පරීක්ෂණයක් භාවිතා කරමින් ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බල වක්‍ර සැලසුම් කරන ලදී. පරීක්ෂණ විෂ්කම්භය 45 µm, ස්ථාවර බල සැකසුම 6 nN 1 µm/s හිදී ලබා ගන්නා ලදී. විෂ්කම්භය 140 nm පරීක්ෂණයක් සහිත අත්හදා බැලීම් 1 µm/s සහ 300 pN කට්ටල බලයකින් සිදු කරන ලද අතර, ඉහළ ඇසිපියෙහි භෞතික විද්‍යාත්මක පරාසය (1–8 kPa) තුළ සම්බන්ධතා පීඩනයක් ඇති කිරීම සඳහා තෝරා ගන්නා ලදී. පීඩනය 72. 1 kPa පීඩනයක් සහිත PAA හයිඩ්‍රොජෙල් වල මෘදු සූදානම් කළ සාම්පල 140 nm විෂ්කම්භයක් සහිත පරීක්ෂණයක් භාවිතා කරමින් 1 μm/s වේගයකින් 50 pN හි ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බලයක් සඳහා පරීක්ෂා කරන ලදී.
PFQNM-LC-A-CAL පරීක්ෂණයේ කෙළවරේ කේතුකාකාර කොටසේ දිග ආසන්න වශයෙන් 500 nm වන බැවින්, ඕනෑම ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර < 500 nm සඳහා, ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අතරතුර පරීක්ෂණයේ ජ්‍යාමිතිය එහි කේතු හැඩයට සත්‍යව පවතිනු ඇතැයි ආරක්ෂිතව උපකල්පනය කළ හැකිය. ඊට අමතරව, පරීක්ෂාවට ලක්වන ද්‍රව්‍යයේ මතුපිට ආපසු හැරවිය හැකි ප්‍රත්‍යාස්ථ ප්‍රතිචාරයක් පෙන්වනු ඇතැයි උපකල්පනය කෙරේ, එය පහත කොටස් වලින් ද තහවුරු වේ. එබැවින්, ඉඟියේ හැඩය සහ ප්‍රමාණය අනුව, අපගේ AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් අත්හදා බැලීම් (නැනෝස්කෝප්) සැකසීම සඳහා අපි බ්‍රිස්කෝ, සෙබස්තියන් සහ ඇඩම්ස් විසින් සංවර්ධනය කරන ලද කේතු-ගෝල සවි කිරීමේ ආකෘතිය තෝරා ගත්තෙමු, එය වෙළෙන්දාගේ මෘදුකාංගයේ ඇත. වෙන් කිරීමේ දත්ත විශ්ලේෂණ මෘදුකාංගය, බෲකර්) 73. ආකෘතිය ගෝලාකාර අග්‍ර දෝෂයක් සහිත කේතුවක් සඳහා බල-විස්ථාපන සම්බන්ධතාවය F(δ) විස්තර කරයි. රූපයේ. රූපය 2 ගෝලාකාර තුඩක් සමඟ දෘඩ කේතුවක අන්තර්ක්‍රියාව අතරතුර සම්බන්ධතා ජ්‍යාමිතිය පෙන්වයි, එහිදී R යනු ගෝලාකාර තුඩෙහි අරය, a යනු ස්පර්ශක අරය, b යනු ගෝලාකාර තුඩෙහි අවසානයේ ඇති ස්පර්ශක අරය, δ යනු ස්පර්ශක අරය. ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර, θ යනු කේතුවේ අර්ධ කෝණයයි. මෙම පරීක්ෂණයේ SEM රූපය පැහැදිලිව පෙන්නුම් කරන්නේ 140 nm විෂ්කම්භයකින් යුත් ගෝලාකාර තුඩ කේතුවකට ස්පර්ශක ලෙස ඒකාබද්ධ වන බවයි, එබැවින් මෙහි b අර්ථ දැක්වෙන්නේ R හරහා පමණි, එනම් b = R cos θ. වෙළෙන්දා විසින් සපයන ලද මෘදුකාංගය a > b උපකල්පනය කරමින් බල වෙන් කිරීමේ දත්ත වලින් යන්ග්ගේ මොඩියුලස් (E) අගයන් ගණනය කිරීම සඳහා කේතු-ගෝල සම්බන්ධතාවයක් සපයයි. සම්බන්ධතාවය:
මෙහි F යනු ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බලය වන අතර, E යනු යන්ග්ගේ මොඩියුලස් වන අතර, ν යනු පොයිසන්ගේ අනුපාතය වේ. ස්පර්ශ අරය a භාවිතා කර ඇස්තමේන්තු කළ හැක:
අතු බෙදී ගිය පොලිමර් බුරුසු මතුපිට ස්ථරයක් සහිත ලෙෆිල්කොන් ස්පර්ශ කාචයක ද්‍රව්‍යයට තද කර ඇති ගෝලාකාර තුඩක් සහිත දෘඩ කේතුවක ස්පර්ශ ජ්‍යාමිතියෙහි යෝජනා ක්‍රමය.
a ≤ b නම්, සම්බන්ධතාවය සාම්ප්‍රදායික ගෝලාකාර ඉන්ඩෙන්ටරයක් ​​සඳහා සමීකරණයට අඩු වේ;
PMPC පොලිමර් බුරුසුවේ අතු ව්‍යුහය සමඟ ඉන්ඩෙන්ටින් පරීක්ෂණයේ අන්තර්ක්‍රියාව නිසා ස්පර්ශක අරය a ගෝලාකාර ස්පර්ශක අරය b ට වඩා වැඩි වනු ඇතැයි අපි විශ්වාස කරමු. එබැවින්, මෙම අධ්‍යයනයේ සිදු කරන ලද ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකයේ සියලුම ප්‍රමාණාත්මක මිනුම් සඳහා, අපි a > b නඩුව සඳහා ලබාගත් යැපීම භාවිතා කළෙමු.
මෙම අධ්‍යයනයේ දී අධ්‍යයනය කරන ලද අති මෘදු ජෛව අනුකාරක ද්‍රව්‍ය, සාම්පල හරස්කඩේ ස්කෑනිං සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (STEM) සහ මතුපිට පරමාණුක බල අන්වීක්ෂය (AFM) භාවිතයෙන් පුළුල් ලෙස රූපගත කරන ලදී. මෙම සවිස්තරාත්මක මතුපිට ලක්ෂණය අපගේ කලින් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද කාර්යයේ දිගුවක් ලෙස සිදු කරන ලද අතර, එහිදී PMPC-වෙනස් කරන ලද ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL මතුපිට ගතිකව අතු බෙදී ගිය බහු අවයවික බුරුසු ව්‍යුහය ස්වදේශීය කෝනියල් පටක වලට සමාන යාන්ත්‍රික ගුණාංග ප්‍රදර්ශනය කළ බව අපි තීරණය කළෙමු. මේ හේතුව නිසා, අපි ස්පර්ශ කාච මතුපිට ජෛව අනුකාරක ද්‍රව්‍ය ලෙස හඳුන්වමු14. රූපය 3a හි, b පිළිවෙලින් ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL උපස්ථරයක සහ ප්‍රතිකාර නොකළ SiHy උපස්ථරයක මතුපිට අතු බෙදී ගිය PMPC පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයන්ගේ හරස්කඩ පෙන්වන්න. සාම්පල දෙකෙහිම මතුපිට අධි-විභේදන AFM රූප භාවිතයෙන් තවදුරටත් විශ්ලේෂණය කරන ලද අතර, එය STEM විශ්ලේෂණයේ ප්‍රතිඵල තවදුරටත් තහවුරු කළේය (රූපය 3c, d). එකට ගත් විට, මෙම රූප PMPC ශාඛා පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයේ ආසන්න දිග 300–400 nm වන අතර එය AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් මිනුම් අර්ථ නිරූපණය කිරීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ. රූපවලින් ලබාගත් තවත් ප්‍රධාන නිරීක්ෂණයක් නම්, CL ජෛව අනුකාරක ද්‍රව්‍යයේ සමස්ත මතුපිට ව්‍යුහය SiHy උපස්ථර ද්‍රව්‍යයට වඩා රූප විද්‍යාත්මකව වෙනස් බවයි. ඒවායේ මතුපිට රූප විද්‍යාවේ මෙම වෙනස ඉන්ඩෙන්ටින් කරන AFM පරීක්ෂණය සමඟ යාන්ත්‍රික අන්තර්ක්‍රියා අතරතුර සහ පසුව මනින ලද මොඩියුලස් අගයන් තුළ පැහැදිලි විය හැකිය.
(a) ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL සහ (b) SiHy උපස්ථරයේ හරස්කඩ STEM රූප. පරිමාණ තීරුව, 500 nm. ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL උපස්ථරයේ (c) සහ පාදක SiHy උපස්ථරයේ (d) මතුපිට AFM රූප (3 µm × 3 µm).
ජෛව ආනුභාව ලත් බහු අවයවක සහ පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයන් සහජයෙන්ම මෘදු වන අතර විවිධ ජෛව වෛද්‍ය යෙදුම්වල බහුලව අධ්‍යයනය කර භාවිතා කර ඇත74,75,76,77. එබැවින්, ඒවායේ යාන්ත්‍රික ගුණාංග නිවැරදිව සහ විශ්වාසදායක ලෙස මැනිය හැකි AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමය භාවිතා කිරීම වැදගත් වේ. නමුත් ඒ සමඟම, මෙම අතිශය මෘදු ද්‍රව්‍යවල අද්විතීය ගුණාංග, එනම් අතිශය අඩු ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය, ඉහළ ද්‍රව අන්තර්ගතය සහ ඉහළ ප්‍රත්‍යාස්ථතාව, බොහෝ විට ඉන්ඩෙන්ටින් පරීක්ෂණයේ නිවැරදි ද්‍රව්‍ය, හැඩය සහ හැඩය තෝරා ගැනීමට අපහසු වේ. ප්‍රමාණය. මෙය වැදගත් වන්නේ ඉන්ඩෙන්ටරය සාම්පලයේ මෘදු මතුපිට සිදුරු නොකරන ලෙසයි, එමඟින් මතුපිට සහ සම්බන්ධතා ප්‍රදේශය සමඟ සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍යය තීරණය කිරීමේදී දෝෂ ඇති වේ.
මේ සඳහා, අතිශය මෘදු ජෛව අනුකාරක ද්‍රව්‍යවල (lehfilcon A CL) රූප විද්‍යාව පිළිබඳ පුළුල් අවබෝධයක් අත්‍යවශ්‍ය වේ. රූපකරණ ක්‍රමය භාවිතයෙන් ලබාගත් අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු වල ප්‍රමාණය සහ ව්‍යුහය පිළිබඳ තොරතුරු AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතයෙන් මතුපිට යාන්ත්‍රික ලක්ෂණ සඳහා පදනම සපයයි. මයික්‍රෝන ප්‍රමාණයේ ගෝලාකාර කොලොයිඩල් පරීක්ෂණ වෙනුවට, අපි ජීව විද්‍යාත්මක සාම්පල 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84 හි යාන්ත්‍රික ගුණාංග ප්‍රමාණාත්මකව සිතියම්ගත කිරීම සඳහා විශේෂයෙන් නිර්මාණය කර ඇති 140 nm තුඩ විෂ්කම්භයක් සහිත PFQNM-LC-A-CAL සිලිකන් නයිට්‍රයිඩ් පරීක්ෂණ (Bruker) තෝරා ගත්තෙමු. සාම්ප්‍රදායික කොලොයිඩල් පරීක්ෂණවලට සාපේක්ෂව සාපේක්ෂව තියුණු පරීක්ෂණ භාවිතා කිරීමේ තාර්කිකත්වය ද්‍රව්‍යයේ ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ මගින් පැහැදිලි කළ හැකිය. රූපය 3a හි පෙන්වා ඇති පරිදි, CL ලෙහ්ෆිල්කොන් A මතුපිට ඇති අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු සමඟ පරීක්ෂණ ඉඟි ප්‍රමාණය (~140 nm) සංසන්දනය කිරීමෙන්, මෙම බුරුසු ව්‍යුහයන් සමඟ සෘජුව සම්බන්ධ වීමට තරම් ඉඟිය විශාල බව නිගමනය කළ හැකි අතර, එමඟින් ඉඟිය ඒවා හරහා සිදුරු කිරීමේ අවස්ථාව අඩු කරයි. මෙම කරුණ නිදර්ශනය කිරීම සඳහා, රූපය 4 හි ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL හි STEM රූපයක් සහ AFM පරීක්ෂණයේ ඉන්ඩෙන්ටින් ඉඟිය (පරිමාණයට ඇඳ ඇත).
ලෙෆිල්කොන් A CL හි STEM රූපයක් සහ ACM ඉන්ඩෙන්ටේෂන් පරීක්ෂණයක් (පරිමාණයට අඳින ලද) පෙන්වන ක්‍රමානුරූප සටහන.
මීට අමතරව, CP-AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමය මඟින් නිපදවන ලද පොලිමර් බුරුසු සඳහා කලින් වාර්තා කරන ලද ඇලෙන සුළු නිස්සාරණ බලපෑම් වල අවදානම වළක්වා ගැනීමට 140 nm තුඩ ප්‍රමාණය ප්‍රමාණවත් තරම් කුඩා වේ69,71. මෙම AFM තුඩෙහි විශේෂ කේතු-ගෝලාකාර හැඩය සහ සාපේක්ෂව කුඩා ප්‍රමාණය නිසා (රූපය 1), ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් මගින් ජනනය කරන ලද බල වක්‍රයේ ස්වභාවය ඉන්ඩෙන්ටේෂන් වේගය හෝ පැටවීමේ/බෑමේ වේගය මත රඳා නොපවතින බව අපි උපකල්පනය කරමු. එබැවින්, එය පෝරෝ ප්‍රත්‍යාස්ථ බලපෑම් මගින් බලපාන්නේ නැත. මෙම කල්පිතය පරීක්ෂා කිරීම සඳහා, ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL සාම්පල PFQNM-LC-A-CAL පරීක්ෂණයක් භාවිතා කරමින් ස්ථාවර උපරිම බලයකින් ඉන්ඩෙන්ට් කරන ලදී, නමුත් වෙනස් ප්‍රවේග දෙකකින්, සහ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ආතන්ය සහ ප්‍රතිස්ථාපන බල වක්‍ර භාවිතා කරන ලදී (µm) රූපය 5a හි පෙන්වා ඇත. පැටවීමේදී සහ බෑමේදී බල වක්‍ර සම්පූර්ණයෙන්ම අතිච්ඡාදනය වන බව පැහැදිලිය, සහ රූපයේ ශුන්‍ය ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුරේදී බල කප්පාදුව ඉන්ඩෙන්ටේෂන් වේගය සමඟ වැඩි වන බවට පැහැදිලි සාක්ෂි නොමැත, එයින් ඇඟවෙන්නේ තනි බුරුසු මූලද්‍රව්‍ය පෝරෝ ප්‍රත්‍යාස්ථතා බලපෑමක් නොමැතිව සංලක්ෂිත වූ බවයි. ඊට වෙනස්ව, තරල රඳවා ගැනීමේ බලපෑම් (දුස්ස්රාවී නිස්සාරණය සහ පෝරෝ ප්‍රත්‍යාස්ථතා බලපෑම්) එකම ඉන්ඩෙන්ටේෂන් වේගයකින් 45 µm විෂ්කම්භය AFM පරීක්ෂණය සඳහා පැහැදිලි වන අතර රූපය 5b හි පෙන්වා ඇති පරිදි දිගු කිරීමේ සහ ආපසු ගැනීමේ වක්‍ර අතර හිස්ටීරිස් මගින් ඉස්මතු කර දක්වයි. මෙම ප්‍රතිඵල කල්පිතයට සහාය වන අතර එවැනි මෘදු මතුපිට සංලක්ෂිත කිරීම සඳහා 140 nm විෂ්කම්භය පරීක්ෂණ හොඳ තේරීමක් බව යෝජනා කරයි.
ACM භාවිතා කරමින් lehfilcon A CL ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බල වක්‍ර; (a) පෘෂ්ඨ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අතරතුර පෝරෝ ප්‍රත්‍යාස්ථතා බලපෑමක් නොමැති බව පෙන්නුම් කරමින්, පැටවීමේ අනුපාත දෙකකින් 140 nm විෂ්කම්භයක් සහිත පරීක්ෂණයක් භාවිතා කිරීම; (b) කුඩා පරීක්ෂණ හා සසඳන විට විශාල පරීක්ෂණ සඳහා දුස්ස්රාවී නිස්සාරණය සහ පෝරෝ ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයේ බලපෑම් 45 µm සහ 140 nm විෂ්කම්භයක් සහිත පරීක්ෂණ භාවිතා කිරීම.
අල්ට්‍රාසොෆ්ට් පෘෂ්ඨ සංලක්ෂිත කිරීම සඳහා, අධ්‍යයනයට භාජනය වන ද්‍රව්‍යයේ ගුණාංග අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමවලට හොඳම පරීක්ෂණය තිබිය යුතුය. තුඩ හැඩය සහ ප්‍රමාණයට අමතරව, AFM අනාවරක පද්ධතියේ සංවේදීතාව, පරීක්ෂණ පරිසරයේ තුඩ අපගමනයට සංවේදීතාව සහ කැන්ටිලිවර් තද බව නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් මිනුම්වල නිරවද්‍යතාවය සහ විශ්වසනීයත්වය තීරණය කිරීමේදී වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. අපගේ AFM පද්ධතිය සඳහා, ස්ථාන සංවේදී අනාවරකය (PSD) හඳුනාගැනීමේ සීමාව ආසන්න වශයෙන් 0.5 mV වන අතර එය පූර්ව ක්‍රමාංකනය කරන ලද වසන්ත අනුපාතය සහ PFQNM-LC-A-CAL පරීක්ෂණයේ ගණනය කළ තරල අපගමන සංවේදීතාව මත පදනම් වේ, එය න්‍යායාත්මක බර සංවේදීතාවයට අනුරූප වේ. 0.1 pN ට වඩා අඩුය. එබැවින්, මෙම ක්‍රමය කිසිදු පර්යන්ත ශබ්ද සංරචකයක් නොමැතිව අවම ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බලය ≤ 0.1 pN මැනීමට ඉඩ සලසයි. කෙසේ වෙතත්, යාන්ත්‍රික කම්පනය සහ තරල ගතිකය වැනි සාධක හේතුවෙන් AFM පද්ධතියකට මෙම මට්ටමට පර්යන්ත ශබ්දය අඩු කිරීම පාහේ කළ නොහැක්කකි. මෙම සාධක AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමයේ සමස්ත සංවේදීතාව සීමා කරන අතර ආසන්න වශයෙන් ≤ 10 pN පසුබිම් ශබ්ද සංඥාවක් ද ඇති කරයි. මතුපිට ලක්ෂණ සඳහා, lehfilcon A CL සහ SiHy උපස්ථර සාම්පල SEM ලක්ෂණ සඳහා 140 nm පරීක්ෂණයක් භාවිතා කර සම්පූර්ණයෙන්ම සජලනය කරන ලද තත්වයන් යටතේ ඉන්ඩෙන්ට් කරන ලද අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස බල වක්‍ර බලය (pN) සහ පීඩනය අතර අධිස්ථාපනය කරන ලදී. වෙන් කිරීමේ කුමන්ත්‍රණය (µm) රූපය 6a හි දක්වා ඇත. SiHy පාදක උපස්ථරයට සාපේක්ෂව, lehfilcon A CL බල වක්‍රය දෙබලක පොලිමර් බුරුසුව සමඟ ස්පර්ශ වන ස්ථානයේ සිට ආරම්භ වී යටින් පවතින ද්‍රව්‍යය සමඟ තුඩෙහි බෑවුම සලකුණු කිරීමේ ස්පර්ශයේ තියුණු වෙනසක් සමඟ අවසන් වන සංක්‍රාන්ති අවධියක් පැහැදිලිව පෙන්වයි. බල වක්‍රයේ මෙම සංක්‍රාන්ති කොටස මතුපිට අතු සහිත පොලිමර් බුරුසුවේ සැබවින්ම ප්‍රත්‍යාස්ථ හැසිරීම ඉස්මතු කරයි, ආතති වක්‍රය සමීපව අනුගමනය කරන සම්පීඩන වක්‍රය සහ බුරුසු ව්‍යුහය සහ විශාල SiHy ද්‍රව්‍ය අතර යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල වෙනස මගින් සාක්ෂි දරයි. lefilcon සංසන්දනය කිරීමේදී. PCS හි STEM රූපයේ (රූපය 3a) අතු සහිත පොලිමර් බුරුසුවක සාමාන්‍ය දිග සහ රූපය 3a. 6a හි abscissa දිගේ එහි බල වක්‍රය වෙන් කිරීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ ක්‍රමයට මතුපිට මුදුනට ළඟා වන තුඩ සහ අතු සහිත පොලිමර් හඳුනා ගැනීමට හැකි බවයි. බුරුසු ව්‍යුහයන් අතර සම්බන්ධතාවය. ඊට අමතරව, බල වක්‍රවල සමීප අතිච්ඡාදනය ද්‍රව රඳවා ගැනීමේ බලපෑමක් නොමැති බව පෙන්නුම් කරයි. මෙම අවස්ථාවේ දී, ඉඳිකටුව සහ සාම්පලයේ මතුපිට අතර කිසිසේත්ම ඇලීමක් නොමැත. සාම්පල දෙක සඳහා බල වක්‍රවල ඉහළම කොටස් අතිච්ඡාදනය වන අතර, උපස්ථර ද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල සමානකම පිළිබිඹු කරයි.
(අ) ලෙෆිල්කොන් A CL උපස්ථර සහ SiHy උපස්ථර සඳහා AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බල වක්‍ර, (ආ) පසුබිම් ශබ්ද එළිපත්ත ක්‍රමය භාවිතයෙන් සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍ය ඇස්තමේන්තුව පෙන්වන බල වක්‍ර.
බල වක්‍රයේ සියුම් විස්තර අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL සාම්පලයේ ආතති වක්‍රය රූපය 6b හි y-අක්ෂය දිගේ උපරිම බලය 50 pN සමඟ නැවත සැලසුම් කර ඇත. මෙම ප්‍රස්ථාරය මුල් පසුබිම් ශබ්දය පිළිබඳ වැදගත් තොරතුරු සපයයි. ශබ්දය ±10 pN පරාසයේ පවතින අතර එය සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍යය නිවැරදිව තීරණය කිරීමට සහ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර ගණනය කිරීමට භාවිතා කරයි. සාහිත්‍යයේ වාර්තා කර ඇති පරිදි, මොඩියුලස් වැනි ද්‍රව්‍ය ගුණාංග නිවැරදිව තක්සේරු කිරීම සඳහා සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍ය හඳුනා ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ85. බල වක්‍ර දත්ත ස්වයංක්‍රීයව සැකසීම සම්බන්ධ ප්‍රවේශයක් මෘදු ද්‍රව්‍ය සඳහා දත්ත සවි කිරීම සහ ප්‍රමාණාත්මක මිනුම් අතර වැඩිදියුණු කළ ගැළපීමක් පෙන්නුම් කර ඇත86. මෙම කාර්යයේදී, අපගේ සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍ය තේරීම සාපේක්ෂව සරල සහ වෛෂයික වේ, නමුත් එයට එහි සීමාවන් ඇත. සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍යය තීරණය කිරීම සඳහා අපගේ ගතානුගතික ප්‍රවේශය කුඩා ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර (<100 nm) සඳහා තරමක් අධිතක්සේරු කළ මොඩියුලස් අගයන් ඇති කළ හැකිය. ඇල්ගොරිතම මත පදනම් වූ ස්පර්ශක ලක්ෂ්‍ය හඳුනාගැනීම සහ ස්වයංක්‍රීය දත්ත සැකසීම භාවිතා කිරීම අපගේ ක්‍රමය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා අනාගතයේදී මෙම කාර්යයේ අඛණ්ඩ පැවැත්මක් විය හැකිය. මේ අනුව, ±10 pN අනුපිළිවෙලට ආවේණික පසුබිම් ශබ්දය සඳහා, අපි රූපය 6b හි x-අක්ෂයේ ≥10 pN අගයක් සහිත පළමු දත්ත ලක්ෂ්‍යය ලෙස සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍යය අර්ථ දක්වන්නෙමු. ඉන්පසුව, 10 pN හි ශබ්ද සීමාවට අනුකූලව, ~0.27 µm මට්ටමේ සිරස් රේඛාවක් මතුපිට සමඟ සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍යය සලකුණු කරයි, ඉන්පසු උපස්ථරය ~270 nm හි ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර සපුරාලන තෙක් දිගු කිරීමේ වක්‍රය දිගටම පවතී. සිත්ගන්නා කරුණ නම්, රූපකරණ ක්‍රමය භාවිතයෙන් මනිනු ලබන අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු ලක්ෂණ (300–400 nm) ප්‍රමාණය මත පදනම්ව, CL ලෙහ්ෆිල්කොන්හි ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර පසුබිම් ශබ්ද සීමාව ක්‍රමය භාවිතයෙන් නිරීක්ෂණය කරන ලද නියැදියක් 270 nm පමණ වන අතර එය STEM සමඟ මිනුම් ප්‍රමාණයට ඉතා ආසන්න වේ. මෙම ප්‍රතිඵල මගින් මෙම ඉතා මෘදු හා ඉතා ප්‍රත්‍යාස්ථ අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයේ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් සඳහා AFM පරීක්ෂණ ඉඟියේ හැඩය සහ ප්‍රමාණයේ අනුකූලතාව සහ අදාළත්වය තවදුරටත් තහවුරු කරයි. සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍ය හඳුනා ගැනීම සඳහා එළිපත්තක් ලෙස පසුබිම් ශබ්දය භාවිතා කිරීමේ අපගේ ක්‍රමයට සහාය දැක්වීමට මෙම දත්ත ප්‍රබල සාක්ෂි ද සපයයි. මේ අනුව, ගණිතමය ආකෘති නිර්මාණය සහ බල වක්‍ර සවිකිරීමෙන් ලබා ගන්නා ඕනෑම ප්‍රමාණාත්මක ප්‍රතිඵලයක් සාපේක්ෂව නිවැරදි විය යුතුය.
AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රම මගින් ප්‍රමාණාත්මක මිනුම් දත්ත තෝරා ගැනීම සහ පසුව විශ්ලේෂණය සඳහා භාවිතා කරන ගණිතමය ආකෘති මත සම්පූර්ණයෙන්ම රඳා පවතී. එබැවින්, විශේෂිත ආකෘතියක් තෝරා ගැනීමට පෙර, ඉන්ඩෙන්ටර් තේරීම, ද්‍රව්‍ය ගුණාංග සහ ඒවායේ අන්තර්ක්‍රියාවේ යාන්ත්‍ර විද්‍යාවට අදාළ සියලු සාධක සලකා බැලීම වැදගත් වේ. මෙම අවස්ථාවේදී, SEM ක්ෂුද්‍ර ග්‍රැෆි භාවිතයෙන් ඉඟි ජ්‍යාමිතිය ප්‍රවේශමෙන් සංලක්ෂිත කරන ලදී (රූපය 1), සහ ප්‍රතිඵල මත පදනම්ව, දෘඩ කේතුවක් සහ ගෝලාකාර ඉඟි ජ්‍යාමිතිය සහිත 140 nm විෂ්කම්භය AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටින් පරීක්ෂණය ලෙහ්ෆිල්කොන් A CL79 සාම්පල සංලක්ෂිත කිරීම සඳහා හොඳ තේරීමකි. ප්‍රවේශමෙන් ඇගයීමට ලක් කළ යුතු තවත් වැදගත් සාධකයක් වන්නේ පරීක්ෂා කරනු ලබන පොලිමර් ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයි. නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් හි ආරම්භක දත්ත (රූපය 5a සහ 6a) ආතති සහ සම්පීඩන වක්‍රවල අතිච්ඡාදනය වීමේ ලක්ෂණ, එනම් ද්‍රව්‍යයේ සම්පූර්ණ ප්‍රත්‍යාස්ථ ප්‍රතිසාධනය පැහැදිලිව දක්වා ඇතත්, සම්බන්ධතා වල තනිකරම ප්‍රත්‍යාස්ථ ස්වභාවය තහවුරු කිරීම අතිශයින් වැදගත් වේ. මේ සඳහා, ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL සාම්පලයේ මතුපිට එකම ස්ථානයක 1 µm/s ක ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අනුපාතයකින් අනුප්‍රාප්තික ඉන්ඩෙන්ටේෂන් දෙකක් සිදු කරන ලදී. ප්‍රතිඵලයක් ලෙස බල වක්‍ර දත්ත රූපය 7 හි දක්වා ඇති අතර, අපේක්ෂා කළ පරිදි, මුද්‍රණ දෙකෙහි ප්‍රසාරණ සහ සම්පීඩන වක්‍ර පාහේ සමාන වන අතර, අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයේ ඉහළ ප්‍රත්‍යාස්ථතාව ඉස්මතු කරයි.
ලෙෆිල්කොන් A CL මතුපිට එකම ස්ථානයක ඇති එබුම් බල වක්‍ර දෙකක් කාච පෘෂ්ඨයේ පරිපූර්ණ ප්‍රත්‍යාස්ථතාව පෙන්නුම් කරයි.
පරීක්ෂණ තුඩෙහි සහ ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL මතුපිටෙහි SEM සහ STEM රූපවලින් ලබාගත් තොරතුරු මත පදනම්ව, කේතු-ගෝල ආකෘතිය AFM පරීක්ෂණ තුඩ සහ පරීක්ෂා කරනු ලබන මෘදු පොලිමර් ද්‍රව්‍ය අතර අන්තර්ක්‍රියාවේ සාධාරණ ගණිතමය නිරූපණයකි. ඊට අමතරව, මෙම කේතු-ගෝල ආකෘතිය සඳහා, මුද්‍රණය කරන ලද ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රත්‍යාස්ථ ගුණාංග පිළිබඳ මූලික උපකල්පන මෙම නව ජෛව අනුකාරක ද්‍රව්‍ය සඳහා සත්‍ය වන අතර ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය ප්‍රමාණනය කිරීමට භාවිතා කරයි.
AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමය සහ එහි සංරචක, ඉන්ඩෙන්ටේෂන් පරීක්ෂණ ගුණාංග (හැඩය, ප්‍රමාණය සහ වසන්ත තද බව), සංවේදීතාව (පසුබිම් ශබ්දය සහ සම්බන්ධතා ලක්ෂ්‍ය ඇස්තමේන්තුව) සහ දත්ත සවි කිරීමේ ආකෘති (ප්‍රමාණාත්මක මොඩියුලස් මිනුම්) ඇතුළුව පුළුල් ඇගයීමකින් පසුව, ක්‍රමය භාවිතා කරන ලදී. ප්‍රමාණාත්මක ප්‍රතිඵල සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා වාණිජමය වශයෙන් ලබා ගත හැකි අතිශය මෘදු සාම්පල සංලක්ෂිත කරන්න. 1 kPa ප්‍රත්‍යාස්ථතා මොඩියුලස් සහිත වාණිජ පොලිඇක්‍රිලමයිඩ් (PAAM) හයිඩ්‍රොජෙල් 140 nm පරීක්ෂණයක් භාවිතයෙන් සජලනය කරන ලද තත්වයන් යටතේ පරීක්ෂා කරන ලදී. මොඩියුල පරීක්ෂණ සහ ගණනය කිරීම් පිළිබඳ විස්තර අතිරේක තොරතුරු වල දක්වා ඇත. ප්‍රතිඵලවලින් පෙන්නුම් කළේ මනින ලද සාමාන්‍ය මොඩියුලස් 0.92 kPa බවත්, දන්නා මොඩියුලස් වලින් %RSD සහ ප්‍රතිශත (%) අපගමනය 10% ට වඩා අඩු බවත්ය. මෙම ප්‍රතිඵල මගින් අල්ට්‍රාසොෆ්ට් ද්‍රව්‍යවල මොඩියුලි මැනීම සඳහා මෙම කාර්යයේදී භාවිතා කරන ලද AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමයේ නිරවද්‍යතාවය සහ ප්‍රතිනිෂ්පාදන හැකියාව තහවුරු කරයි. ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL සාම්පලවල මතුපිට සහ SiHy පාදක උපස්ථරය, අල්ට්‍රාසොෆ්ට් මතුපිටෙහි පෙනෙන ස්පර්ශක මොඩියුලය ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුරේ ශ්‍රිතයක් ලෙස අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා එම AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමය භාවිතා කරමින් තවදුරටත් සංලක්ෂිත කරන ලදී. 300 pN බලයකින්, 1 µm/s වේගයකින් සහ සම්පූර්ණ සජලනයකින් එක් එක් වර්ගයේ නිදර්ශක තුනක් (n = 3; නිදර්ශකයකට එක් ඉන්ඩෙන්ටේෂන් එකක්) සඳහා ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බල වෙන් කිරීමේ වක්‍ර ජනනය කරන ලදී. ඉන්ඩෙන්ටේෂන් බල බෙදාගැනීමේ වක්‍රය කේතු-ගෝල ආකෘතියක් භාවිතයෙන් ආසන්න කරන ලදී. ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර මත රඳා පවතින මොඩියුලස් ලබා ගැනීම සඳහා, ස්පර්ශක ස්ථානයේ සිට ආරම්භ වන 20 nm හි සෑම වර්ධකයකටම බල වක්‍රයේ 40 nm පළල කොටසක් සකසා ඇති අතර, බල වක්‍රයේ සෑම පියවරකදීම මොඩියුලස් අගයන් මනින ලදී. ස්පින් සයි සහ වෙනත් අය. කොලොයිඩල් AFM පරීක්ෂණ නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් භාවිතයෙන් පොලි(ලෝරිල් මෙතක්‍රිලේට්) (P12MA) පොලිමර් බුරුසු වල මොඩියුලස් අනුක්‍රමය සංලක්ෂිත කිරීමට සමාන ප්‍රවේශයක් භාවිතා කර ඇති අතර, ඒවා හර්ට්ස් සම්බන්ධතා ආකෘතිය භාවිතා කරන දත්ත සමඟ අනුකූල වේ. මෙම ප්‍රවේශය මඟින් පැහැදිලි සම්බන්ධතා මොඩියුලස් (kPa) එදිරිව ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර (nm) පිළිබඳ සටහනක් සපයයි, එය රූපය 8 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, එය පැහැදිලි ස්පර්ශ මොඩියුලස්/ගැඹුරු අනුක්‍රමණය නිරූපණය කරයි. CL lehfilcon A නියැදියේ ගණනය කරන ලද ප්‍රත්‍යාස්ථතා මොඩියුලස් නියැදියේ ඉහළ 100 nm තුළ 2-3 kPa පරාසයක පවතින අතර ඉන් ඔබ්බට එය ගැඹුර සමඟ වැඩි වීමට පටන් ගනී. අනෙක් අතට, මතුපිට බුරුසුවක් වැනි පටලයක් නොමැතිව SiHy පාදක උපස්ථරය පරීක්ෂා කිරීමේදී, 300 pN බලයකින් ලබා ගන්නා උපරිම ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර 50 nm ට වඩා අඩු වන අතර, දත්ත වලින් ලබාගත් මොඩියුලස් අගය 400 kPa පමණ වන අතර එය තොග ද්‍රව්‍ය සඳහා යන්ග්ගේ මොඩියුලස් අගයන් හා සැසඳිය හැකිය.
මොඩියුලස් මැනීම සඳහා කේතු-ගෝල ජ්‍යාමිතිය සමඟ AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමය භාවිතා කරමින් ලෙෆ්ෆිල්කොන් A CL සහ SiHy උපස්ථර සඳහා දෘශ්‍ය ස්පර්ශ මොඩියුලස් (kPa) එදිරිව ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර (nm).
නව ජෛවමිතික ශාඛා පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයේ ඉහළම මතුපිට ඉතා අඩු ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකයක් (2–3 kPa) ප්‍රදර්ශනය කරයි. මෙය STEM රූපයේ දැක්වෙන පරිදි දෙබලක පොලිමර් බුරුසුවේ නිදහස් එල්ලෙන කෙළවරට ගැලපේ. CL හි පිටත කෙළවරේ මොඩියුලස් අනුක්‍රමණයක් පිළිබඳ යම් සාක්ෂි තිබුණද, ප්‍රධාන ඉහළ මොඩියුලස් උපස්ථරය වඩාත් බලගතු වේ. කෙසේ වෙතත්, මතුපිට ඉහළම 100 nm අතු සහිත පොලිමර් බුරුසුවේ මුළු දිගින් 20% ක් ඇතුළත පිහිටා ඇති බැවින්, මෙම ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ගැඹුර පරාසය තුළ මොඩියුලස් හි මනින ලද අගයන් සාපේක්ෂව නිවැරදි බවත් පහළ වස්තුවේ බලපෑම මත දැඩි ලෙස රඳා නොපවතින බවත් උපකල්පනය කිරීම සාධාරණ ය.
SiHy උපස්ථරවල මතුපිටට බද්ධ කරන ලද අතු සහිත PMPC පොලිමර් බුරුසු ව්‍යුහයන්ගෙන් සමන්විත ලෙෆ්ෆිල්කොන් A ස්පර්ශ කාචවල අද්විතීය ජෛව අනුකාරක සැලසුම නිසා, සාම්ප්‍රදායික මිනුම් ක්‍රම භාවිතයෙන් ඒවායේ මතුපිට ව්‍යුහයන්ගේ යාන්ත්‍රික ගුණාංග විශ්වාසදායක ලෙස සංලක්ෂිත කිරීම ඉතා අපහසු වේ. ඉහළ ජල අන්තර්ගතයක් සහ අතිශයින් ඉහළ ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයක් සහිත ලෙෆිල්කොන් A වැනි අතිශය මෘදු ද්‍රව්‍ය නිවැරදිව සංලක්ෂිත කිරීම සඳහා උසස් AFM නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමයක් අපි මෙහිදී ඉදිරිපත් කරමු. මෙම ක්‍රමය පදනම් වී ඇත්තේ මුද්‍රණය කිරීමට ඇති අතිශය මෘදු මතුපිට ලක්ෂණවල ව්‍යුහාත්මක මානයන්ට ගැලපෙන පරිදි ඉඟි ප්‍රමාණය සහ ජ්‍යාමිතිය ප්‍රවේශමෙන් තෝරාගෙන ඇති AFM පරීක්ෂණයක් භාවිතා කිරීම මත ය. පරීක්ෂණය සහ ව්‍යුහය අතර මෙම මානයන්හි සංයෝජනය වැඩි සංවේදීතාවයක් ලබා දෙන අතර, පෝරෝ ප්‍රත්‍යාස්ථ බලපෑම් නොසලකා අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු මූලද්‍රව්‍යවල අඩු මාපාංකය සහ ආවේණික ප්‍රත්‍යාස්ථ ගුණාංග මැනීමට අපට ඉඩ සලසයි. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී ගියේ කාච මතුපිට ලක්ෂණයක් වන අද්විතීය අතු සහිත PMPC පොලිමර් බුරුසු ජලීය පරිසරයක පරීක්ෂා කරන විට අතිශයින් අඩු ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකයක් (2 kPa දක්වා) සහ ඉතා ඉහළ ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයක් (100% පමණ) ඇති බවයි. AFM නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ප්‍රතිඵල මගින් ජෛව අනුකාරක කාච මතුපිට පැහැදිලි ස්පර්ශ මොඩියුලස්/ගැඹුරු අනුක්‍රමය (30 kPa/200 nm) සංලක්ෂිත කිරීමට ද අපට ඉඩ සැලසීය. මෙම අනුක්‍රමය අතු සහිත පොලිමර් බුරුසු සහ SiHy උපස්ථරය අතර මොඩියුලස් වෙනස හෝ පොලිමර් බුරුසු වල අතු සහිත ව්‍යුහය/ඝනත්වය හෝ ඒවායේ සංයෝජනයක් නිසා විය හැකිය. කෙසේ වෙතත්, ව්‍යුහය සහ ගුණාංග අතර සම්බන්ධතාවය, විශේෂයෙන් යාන්ත්‍රික ගුණාංග මත බුරුසු අතු බෙදීමේ බලපෑම සම්පූර්ණයෙන්ම තේරුම් ගැනීමට තවදුරටත් ගැඹුරු අධ්‍යයනයන් අවශ්‍ය වේ. සමාන මිනුම් මගින් අනෙකුත් අතිශය මෘදු ද්‍රව්‍ය සහ වෛද්‍ය උපකරණවල මතුපිට යාන්ත්‍රික ගුණාංග සංලක්ෂිත කිරීමට උපකාරී වේ.
වත්මන් අධ්‍යයනය අතරතුර ජනනය කරන ලද සහ/හෝ විශ්ලේෂණය කරන ලද දත්ත කට්ටල සාධාරණ ඉල්ලීමක් මත අදාළ කතුවරුන්ගෙන් ලබා ගත හැකිය.
රහ්මති, එම්., සිල්වා, ඊ.ඒ., රෙස්ලන්ඩ්, ජේ.ඊ., හේවර්ඩ්, කේ. සහ හෝගන්, එච්.ජේ. ජෛව ද්‍රව්‍යවල මතුපිට භෞතික හා රසායනික ගුණාංග සඳහා ජීව විද්‍යාත්මක ප්‍රතික්‍රියා. රසායනික. සමාජය. සංස්. 49, 5178–5224 (2020).
චෙන්, එෆ්එම් සහ ලියු, එක්ස්. පටක ඉංජිනේරු විද්‍යාව සඳහා මානව-ව්‍යුත්පන්න ජෛව ද්‍රව්‍ය වැඩිදියුණු කිරීම. ක්‍රමලේඛනය. පොලිමර්. විද්‍යාව. 53, 86 (2016).
සැඩ්ලර්, කේ. සහ තවත් අය. පුනර්ජනනීය වෛද්‍ය විද්‍යාවේ ජෛව ද්‍රව්‍ය සැලසුම් කිරීම, සායනික ක්‍රියාත්මක කිරීම සහ ප්‍රතිශක්තිකරණ ප්‍රතිචාරය. ජාතික මැට් රෙව. 1, 16040 (2016).
ඔලිවර් WK සහ ෆාර් GM බර සහ විස්ථාපන මිනුම් සමඟ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් අත්හදා බැලීම් භාවිතා කරමින් දෘඪතාව සහ ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය තීරණය කිරීම සඳහා වැඩිදියුණු කළ ක්‍රමයක්. J. ඇල්මා මැටර්. ගබඩා ටැංකිය. 7, 1564–1583 (2011).
වොලී, එස්එම් ඉන්ඩෙන්ටේෂන් දෘඪතාව පරීක්ෂා කිරීමේ ඓතිහාසික මූලාරම්භය. අල්මාරිය. විද්‍යාව. තාක්ෂණයන්. 28, 1028–1044 (2012).
බ්‍රොයිට්මන්, ඊ. සාර්ව-, ක්ෂුද්‍ර- සහ නැනෝස්කේල් හි ඉන්ඩෙන්ටේෂන් දෘඪතාව මිනුම්: විවේචනාත්මක සමාලෝචනයක්. ගෝත්‍රය. රයිට්. 65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD සහ Clapperich, SM මතුපිට හඳුනාගැනීමේ දෝෂ මෘදු ද්‍රව්‍යවල නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් කිරීමේදී මොඩියුලස් අධිතක්සේරු කිරීමට හේතු වේ. J. Mecha. හැසිරීම. ජෛව වෛද්‍ය විද්‍යාව. අල්මාරි. 2, 312–317 (2009).
කරීම්සාඩ් ඒ., කොලූර් එස්එස්ආර්, අයතොල්ලාකි එම්ආර්, බුෂ්රෝවා ඒආර් සහ යාහ්යා එම්.යූ. පර්යේෂණාත්මක සහ පරිගණක ක්‍රම භාවිතා කරමින් විෂමජාතීය නැනෝ සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික ලක්ෂණ තීරණය කිරීම සඳහා නැනෝ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් ක්‍රමය ඇගයීම. විද්‍යාව. නිවස 9, 15763 (2019).
ලියු, කේ., වැන්ලෙන්ඩින්හැම්, එම්.ආර්. සහ ඕවර්ට්, ටී.එස්. ඉන්ඩෙන්ටේෂන් සහ ප්‍රශස්තිකරණය මත පදනම් වූ ප්‍රතිලෝම සීමිත මූලද්‍රව්‍ය විශ්ලේෂණය මගින් මෘදු විස්කෝලාස්ටික් ජෙල් වල යාන්ත්‍රික ලක්ෂණ. ජේ. මෙචා. හැසිරීම. ජෛව වෛද්‍ය විද්‍යාව. අල්මා මාටර්. 2, 355–363 (2009).
ඇන්ඩෲස් ජේඩබ්ලිව්, බොවන් ජේ සහ චැනලර් ඩී. අනුකූල මිනුම් පද්ධති භාවිතයෙන් දුස්ස්රාවී ප්‍රත්‍යාස්ථතාව තීරණය කිරීම ප්‍රශස්තකරණය කිරීම. මෘදු පදාර්ථ 9, 5581–5593 (2013).
බ්‍රිස්කෝ, බීජේ, ෆියෝරි, එල්. සහ පෙලිලෝ, ඊ. පොලිමරික් මතුපිට නැනෝඉන්ඩෙන්ටේෂන්. ජේ. භෞතික විද්‍යාව. ඩී. භෞතික විද්‍යාව සඳහා අයදුම් කරන්න. 31, 2395 (1998).
කම්පන ඉන්ඩෙන්ටේෂන් භාවිතා කරමින් ඉතා ප්‍රත්‍යාස්ථ බහු අවයවක සහ ජීව විද්‍යාත්මක පටක වල විස්කෝ ප්‍රත්‍යාස්ථ යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල මියායිලොවිච් ඒඑස්, ට්සින් බී., ෆෝචූනාටෝ ඩී. සහ වැන් ව්ලියට් කේජේ. ජෛව ද්‍රව්‍ය සඟරාව. 71, 388–397 (2018).
පෙරෙපෙල්කින් එන්වී, කොවලෙව් ඒඊ, ගෝර්බ් එස්එන්, බොරෝඩිච් එෆ්එම් විස්තීර්ණ බොරෝඩිච්-ගැලනොව් (බීජී) ක්‍රමය සහ ගැඹුරු ඉන්ඩෙන්ටේෂන් භාවිතා කරමින් මෘදු ද්‍රව්‍යවල ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය සහ ඇලවුම් කාර්යය ඇගයීම. ලොම්. අල්මා මැටර්. 129, 198–213 (2019).
ෂි, එක්ස්. සහ තවත් අය. සිලිකොන් හයිඩ්‍රොජෙල් ස්පර්ශ කාචවල ජෛව අනුකාරක බහු අවයවික මතුපිටවල නැනෝ පරිමාණ රූප විද්‍යාව සහ යාන්ත්‍රික ගුණාංග. ලැන්ග්මුයර් 37, 13961–13967 (2021).