Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com. Waxaad isticmaaleysaa nooc biraawsar ah oo leh taageero CSS oo xaddidan. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho biraawsar la cusbooneysiiyay (ama aad joojiso Habka La-qabsiga ee Internet Explorer). Intaa waxaa dheer, si loo hubiyo taageerada socota, waxaan tusineynaa goobta iyada oo aan lahayn qaabab iyo JavaScript.
Waxay soo bandhigaysaa sawir-qaadis saddex sawir-qaadis ah isku mar. Isticmaal badhamada Hore iyo kuwa Xiga si aad ugu dhex marto saddex sawir-qaadis markiiba, ama isticmaal badhamada sawir-qaadis ee dhammaadka si aad ugu dhex marto saddex sawir-qaadis markiiba.
Iyadoo la horumarinayo agabyo cusub oo aad u jilicsan oo loogu talagalay aaladaha caafimaadka iyo codsiyada bayoolojiga, sifeynta dhammaystiran ee sifooyinkooda jireed iyo farsamo waa mid muhiim ah oo adag. Farsamo nanoindentation ah oo wax laga beddelay oo loogu talagalay mikroskoobka xoogga atomiga (AFM) ayaa la isticmaalay si loo garto modulus-ka dusha sare ee aadka u hooseeya ee muraayadda cusub ee lehfilcon A biomimetic silicone hydrogel oo lagu dahaadhay lakab qaab-dhismeedka burushka polymer-ka ee laamaha leh. Habkani wuxuu u oggolaanayaa go'aaminta saxda ah ee meelaha taabashada iyada oo aan lahayn saameynta extrusion viscous marka la soo dhawaado polymers-ka laamaha leh. Intaa waxaa dheer, waxay suurtogal ka dhigaysaa in la go'aamiyo astaamaha farsamada ee walxaha burushka shaqsiga ah iyada oo aan lahayn saameynta poroelasticity. Tan waxaa lagu gaaraa iyadoo la dooranayo baaritaan AFM ah oo leh naqshad (cabbirka caarada, joomatari iyo heerka guga) kaas oo si gaar ah ugu habboon cabbiraadda sifooyinka walxaha jilicsan iyo muunadaha bayoolojiga. Habkani wuxuu hagaajiyaa xasaasiyadda iyo saxnaanta cabbirka saxda ah ee walxaha aadka u jilicsan ee lehfilcon A, kaas oo leh modulus aad u hooseeya oo dabacsanaan ah oo ku yaal aagga dusha sare (ilaa 2 kPa) iyo dabacsanaan aad u sarreysa oo ku jirta jawiga biyaha ee gudaha (ku dhawaad ​​100%). Natiijooyinka daraasadda dusha sare ma aysan muujin oo keliya sifooyinka dusha sare ee aadka u jilicsan ee muraayadda lehfilcon A, laakiin sidoo kale waxay muujiyeen in module-ka burushyada polymer-ka ee laamaha leh ay la mid yihiin kan substrate-ka silicon-hydrogen. Farsamadan astaamaha dusha sare waxaa lagu dabaqi karaa agabyada kale ee aadka u jilicsan iyo aaladaha caafimaadka.
Sifooyinka farsamada ee walxaha loogu talagalay taabashada tooska ah ee unugyada nool waxaa badanaa lagu go'aamiyaa deegaanka bayoolojiga. Isku-dheelitirka ugu habboon ee sifooyinkan agabka ah wuxuu ka caawiyaa helitaanka astaamaha caafimaad ee la rabo ee walxaha iyada oo aan sababin jawaabo unug oo xun1,2,3. Alaabada isku midka ah ee badan, sifeynta sifooyinka farsamada waa mid aad u fudud sababtoo ah helitaanka hababka caadiga ah iyo hababka tijaabada (tusaale ahaan, microindentation4,5,6). Si kastaba ha ahaatee, agabka aadka u jilicsan sida jel, hydrogels, biopolymers, unugyada nool, iwm., hababkan tijaabada guud ahaan looma dabaqi karo sababtoo ah xaddidaadaha xallinta cabbirka iyo isku-dheelitirka agabka qaar7. Sannado badan, hababka gelitaanka dhaqameed ayaa wax laga beddelay oo loo habeeyay si loo garto noocyo badan oo agab jilicsan ah, laakiin habab badan ayaa wali la ildaran cillado halis ah oo xaddidaya isticmaalkooda8,9,10,11,12,13. La'aanta hababka tijaabada ee gaarka ah ee si sax ah oo kalsooni leh u qeexi kara sifooyinka farsamada ee agabka aadka u jilicsan iyo lakabka dusha sare ayaa si weyn u xaddidaya isticmaalkooda codsiyada kala duwan.
Shaqadeennii hore, waxaan ku soo bandhignay muraayadda taabashada lehfilcon A (CL), oo ah walxo jilicsan oo kala duwan oo leh dhammaan sifooyinka dusha sare ee aadka u jilicsan ee laga soo qaatay naqshadaha biomimetic ee laga yaabo inay dhiirigeliyaan dusha sare ee isha. Qalabkan bayoolajiyeed waxaa lagu sameeyay iyadoo lagu tallaalayo lakab polymer ah oo isku xiran oo poly(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) oo lagu dhejiyay silicone hydrogel (SiHy) 15 oo loogu talagalay aaladaha caafimaadka iyadoo lagu saleynayo. Habkan tallaalidda wuxuu abuuraa lakab dusha sare ah oo ka kooban qaab-dhismeed burush polymeric ah oo aad u jilicsan oo aad u dabacsan. Shaqadayadii hore waxay xaqiijisay in qaab-dhismeedka biomimetic ee lehfilcon A CL uu bixiyo sifooyin dusha sare ah sida hagaajinta qoyaanka iyo ka hortagga wasakhda, kordhinta dufanka, iyo hoos u dhigista isku-xidhka unugyada iyo bakteeriyada15,16. Intaa waxaa dheer, isticmaalka iyo horumarinta walxahan bayoolajiyeed waxay sidoo kale soo jeedinaysaa ballaarin dheeraad ah oo loogu talagalay aaladaha kale ee bayoolajiyeed. Sidaa darteed, waa muhiim in la garto sifooyinka dusha sare ee maaddadan aadka u jilicsan oo la fahmo isdhexgalka farsameed ee isha si loo abuuro saldhig aqooneed oo dhammaystiran si loo taageero horumarka iyo codsiyada mustaqbalka. Muraayadaha xiriirka ee SiHy ee ganacsi ahaan la heli karo badankood waxay ka kooban yihiin isku-darka isku-dhafan ee polymers-ka hydrophilic iyo hydrophobic kuwaas oo sameeya qaab-dhismeed walxo isku mid ah17. Dhowr daraasadood ayaa la sameeyay si loo baaro sifooyinkooda farsamo iyadoo la adeegsanayo hababka tijaabada cadaadiska dhaqameed, jilicsanaanta iyo microindentation18,19,20,21. Si kastaba ha ahaatee, naqshadda cusub ee biomimetic ee lehfilcon A CL waxay ka dhigaysaa walxo gaar ah oo kala duwan oo sifooyinka farsamada ee qaab-dhismeedka burushka polymer-ka ee laanta leh ay si weyn uga duwan yihiin kuwa substrate-ka saldhigga SiHy. Sidaa darteed, aad bay u adag tahay in si sax ah loo cabbiro sifooyinkan iyadoo la adeegsanayo hababka caadiga ah iyo kuwa gudaha. Hab rajo leh ayaa isticmaala habka tijaabada nanoindentation ee lagu hirgeliyay mikroskoobka xoogga atomiga (AFM), hab loo isticmaalay in lagu go'aamiyo sifooyinka farsamada ee walxaha viscoelastic-ga jilicsan sida unugyada bayoolojiga iyo unugyada, iyo sidoo kale polymers-ka jilicsan22,23,24,25. ,26,27,28,29,30. AFM nanoindentation-ka, aasaaska tijaabada nanoindentation-ka waxaa lagu daraa horumarkii ugu dambeeyay ee tignoolajiyada AFM si loo bixiyo xasaasiyad cabbir oo kordhay iyo tijaabinta noocyo badan oo walxo aad u jilicsan oo dabiici ah31,32,33,34,35,36. Intaa waxaa dheer, tignoolajiyadu waxay bixisaa faa'iidooyin kale oo muhiim ah iyada oo loo marayo isticmaalka joomatari kala duwan. indent iyo probe iyo suurtagalnimada in lagu tijaabiyo warbaahinta dareeraha ah ee kala duwan.
Nano-gelinta AFM waxaa si shuruud ah loogu qaybin karaa saddex qaybood oo waaweyn: (1) qalab (dareemayaal, dareemeyaal, baaritaanno, iwm.); (2) xuduudaha cabbirka (sida xoogga, barakicinta, xawaaraha, cabbirka jaranjarada, iwm.); (3) Habaynta xogta (sixitaanka saldhigga, qiyaasta barta taabashada, ku habboonaanta xogta, qaabaynta, iwm.). Dhibaato muhiim ah oo ku jirta habkan ayaa ah in daraasado dhowr ah oo ku jira suugaanta oo adeegsanaya nano-gelinta AFM ay soo sheegaan natiijooyin tiro ahaan aad u kala duwan oo loogu talagalay isla muunadda/unugga/nooca walxaha37,38,39,40,41. Tusaale ahaan, Lekka et al. Saamaynta joomatari ee baaritaanka AFM ee ku aaddan modulus-ka Young ee la cabbiray ee muunadaha hydrogel-ka farsamada iyo unugyada isku midka ah ee isku midka ah ayaa la bartay oo la barbar dhigay. Waxay soo sheegeen in qiimayaasha modulus ay aad ugu tiirsan yihiin xulashada cantilever-ka iyo qaabka caarada, iyadoo qiimaha ugu sarreeya ee baaritaanka qaabka haramka iyo qiimaha ugu hooseeya ee 42 ee baaritaanka wareegsan. Sidoo kale, Selhuber-Unkel et al. Waxaa la muujiyay sida xawaaraha gudaha, cabbirka gudaha iyo dhumucda muunadaha polyacrylamide (PAAM) ay u saameeyaan modulka Young ee lagu cabbiro nanoindentation-ka ACM43. Arrin kale oo dhib badan ayaa ah la'aanta agabka tijaabada modulus-ka ee aadka u hooseeya iyo hababka tijaabada bilaashka ah. Tani waxay aad u adkeyneysaa in la helo natiijooyin sax ah oo kalsooni leh. Si kastaba ha ahaatee, habku aad ayuu waxtar ugu leeyahay cabbiraadaha qaraabada ah iyo qiimeynta isbarbardhigga ee u dhexeeya noocyada muunadaha ee la midka ah, tusaale ahaan isticmaalka nanoindentation-ka AFM si loo kala saaro unugyada caadiga ah iyo unugyada kansarka 44, 45.
Marka la tijaabinayo walxaha jilicsan ee leh nanoindentation AFM, xeerka guud ee suulka ayaa ah in la isticmaalo baaritaan leh joogto hoose oo gu' ah (k) oo si dhow ula jaanqaadaya modulus-ka muunadda iyo caaradda hemispherical/wareegsan si baaritaanka koowaad uusan u daloolin dusha muunadda marka ugu horreysa ee uu la xiriiro walxaha jilicsan. Waxa kale oo muhiim ah in calaamadda leexashada ee uu soo saaro baaritaanka ay noqoto mid xooggan oo ku filan in lagu ogaado nidaamka ogaanshaha laysarka24,34,46,47. Marka ay jiraan unugyo kala duwan oo aad u jilicsan, unugyo iyo jel, caqabad kale ayaa ah in laga gudbo xoogga dhejiska u dhexeeya baaritaanka iyo dusha muunadda si loo hubiyo cabbiraadaha la soo saari karo oo la isku halleyn karo48,49,50. Ilaa dhawaan, shaqada ugu badan ee ku saabsan nanoindentation AFM waxay diiradda saartay daraasadda dhaqanka farsamada ee unugyada bayoolojiga, unugyada, jel, hydrogels, iyo biomolecules iyadoo la adeegsanayo baaritaanno wareegsan oo waaweyn, oo badanaa loo yaqaan baaritaannada colloidal (CPs). , 47, 51, 52, 53, 54, 55. Talooyinkani waxay leeyihiin gacan 1 ilaa 50 µm waxaana badanaa laga sameeyaa galaaska borosilicate, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), silicon dioxide (SiO2) iyo kaarboon dheeman u eg (DLC). Inkasta oo nanoindentation-ka CP-AFM uu badanaa yahay doorashada koowaad ee astaamaha muunadda jilicsan, waxay leedahay dhibaatooyin iyo xaddidaadyo u gaar ah. Isticmaalka talooyinka wareegsan ee waaweyn, ee cabbirka micron-ka ah waxay kordhisaa aagga taabashada guud ee caarada muunadda waxayna keentaa luminta weyn ee xallinta booska. Muunadaha jilicsan, ee aan isku mid ahayn, halkaas oo sifooyinka farsamada ee walxaha maxalliga ahi ay si weyn uga duwanaan karaan celceliska meel ballaaran, gelinta CP waxay qarin kartaa wax kasta oo aan isku mid ahayn oo ku jira sifooyinka miisaanka maxalliga ah52. Baaritaannada Colloidal waxaa badanaa lagu sameeyaa iyadoo lagu dhejiyo goobo kolloidal oo cabbirkoodu yahay micron cantilevers iyadoo la adeegsanayo dhejisyo epoxy ah. Habka wax soo saarka laftiisu wuxuu la kulmaa dhibaatooyin badan wuxuuna keeni karaa iswaafaqla'aan ku jirta habka cabbiraadda baaritaanka. Intaa waxaa dheer, cabbirka iyo cufka walxaha kolloidalka ayaa si toos ah u saameeya xuduudaha cabbirka ugu muhiimsan ee qalabka cantilever-ka, sida soo noqnoqoshada resonant-ka, adkaanta guga, iyo xasaasiyadda leexashada56,57,58. Sidaa darteed, hababka caadiga ah ee loo isticmaalo baaritaannada AFM ee caadiga ah, sida cabbiraadda heerkulka, waxaa laga yaabaa inaysan bixin hagaajin sax ah oo loogu talagalay CP, habab kalena waxaa laga yaabaa in loo baahdo si loo sameeyo sixitaannadan57, 59, 60, 61. Tijaabooyinka gelinta CP ee caadiga ah waxay isticmaalaan qalabka cantilever-ka ee leexashada weyn si ay u bartaan sifooyinka muunadaha jilicsan, taas oo abuurta dhibaato kale marka la hagaajinayo dhaqanka aan toosanayn ee qalabka cantilever-ka ee leexashada weyn ee leexashada weyn 62,63,64. Hababka gelinta baaritaanka kolloidalka casriga ah badanaa waxay tixgeliyaan joomatari ee qalabka cantilever-ka ee loo isticmaalo in lagu cabbiro baaritaanka, laakiin waxay iska indha tiraan saameynta walxaha kolloidalka, taas oo abuurta hubanti la'aan dheeraad ah oo ku saabsan saxnaanta habka38,61. Sidoo kale, moduli laastikada ah oo lagu xisaabiyay ku habboonaanta qaabka xiriirka ayaa si toos ah ugu xiran joomatari ee baaritaanka gelitaanka, isku dheelitir la'aanta u dhaxaysa astaamaha caarada iyo dusha sare ee muunadda waxay horseedi kartaa khaladaad27, 65, 66, 67, 68. Shaqooyin dhowaan ay sameeyeen Spencer et al. Arrimaha ay tahay in la tixgeliyo marka la qeexayo burushyada jilicsan ee polymer-ka iyadoo la adeegsanayo habka nanoindentation-ka CP-AFM ayaa la iftiimiyay. Waxay sheegeen in haynta dareeraha muuqda ee burushyada polymer-ka iyadoo loo eegayo xawaaraha ay keento kororka rarka madaxa iyo sidaas darteed cabbiraadaha kala duwan ee sifooyinka ku xiran xawaaraha30,69,70,71.
Daraasaddan, waxaan ku sifeynay modulus dusha sare ee maaddada aadka u jilicsan ee lehfilcon A CL iyadoo la adeegsanayo habka nanoindentation AFM oo wax laga beddelay. Marka la eego sifooyinka iyo qaab-dhismeedka cusub ee maaddadan, kala duwanaanshaha xasaasiyadda ee habka soo-gelinta dhaqameed si cad uma filna in lagu garto modulus-ka maaddadan aadka u jilicsan, sidaa darteed waxaa lagama maarmaan ah in la isticmaalo habka nanoindentation AFM oo leh xasaasiyad sare iyo heer xasaasiyad hoose. Ka dib markii aan dib u eegnay cilladaha iyo dhibaatooyinka farsamooyinka nanoindentation ee baaritaanka kolloidal ee jira, waxaan tusinaynaa sababta aan u doorannay baaritaan AFM oo yar, oo loogu talagalay in lagu baabi'iyo xasaasiyadda, buuqa asalka ah, barta taabashada ee tilmaamta, cabbira modulus xawaaraha ee walxaha jilicsan ee kala duwan sida ku tiirsanaanta haynta dareeraha. iyo tiro sax ah. Intaa waxaa dheer, waxaan awoodnay inaan si sax ah u cabbirno qaabka iyo cabbirrada caarada soo-gelinta, taasoo noo oggolaanaysa inaan isticmaalno qaabka ku habboonaanta koonaha si aan u go'aamino modules-ka dabacsanaanta iyada oo aan la qiimeyn aagga xiriirka ee caarada oo leh maaddada. Labada mala-awaal ee aan la taaban karin ee lagu cabbiray shaqadan waa sifooyinka walxaha oo si buuxda u dabacsan iyo modulus-ka aan qoto-dheerayn ee ku-tiirsan qoto-dheeraanta. Annagoo adeegsanayna habkan, waxaan marka hore tijaabinay heerarka aadka u jilicsan iyadoo la adeegsanayo modules la yaqaan si loo cabbiro habka, ka dibna waxaan u isticmaalnay habkan si aan u sifeyno dusha sare ee laba walxood oo kala duwan oo muraayadda indhaha ah. Habkan lagu garto dusha sare ee nanoindentation-ka AFM oo leh xasaasiyad kordhay ayaa la filayaa inuu ku habboon yahay noocyo badan oo ah walxo ultrasoft ah oo biomimetic ah oo kala duwan oo leh isticmaalka suurtagalka ah ee aaladaha caafimaadka iyo codsiyada biomedical.
Lehfilcon Muraayadaha indhaha ee la isku xidho (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) iyo substrate-kooda silikoon hydrogel ayaa loo doortay tijaabooyinka nanoindentation. Muraayad muraayad ah oo si gaar ah loogu talagalay ayaa loo isticmaalay tijaabada. Si loogu rakibo muraayadda si loogu tijaabiyo, si taxaddar leh ayaa loo saaray meesha u eg qubbada, iyadoo la hubinayo in xumbo hawo ah aysan gudaha soo gelin, ka dibna lagu hagaajiyay geesaha. God ku yaal qalabka sare ee haysta muraayadda ayaa siinaya marin u helidda xarunta indhaha ee muraayadda si loogu sameeyo tijaabooyinka nanoindentation iyadoo dareeraha lagu hayo meesha. Tani waxay muraayadaha ka dhigaysaa kuwo si buuxda u qoyaan. 500 μl oo ah xalka baakadaha muraayadaha indhaha ayaa loo isticmaalay xal tijaabo ah. Si loo xaqiijiyo natiijooyinka tirada, hydrogels-ka polyacrylamide (PAAM) ee aan firfircoonayn ee ganacsi ahaan laga heli karo ayaa laga diyaariyey halabuurka polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide (100 mm saxannada Petri Petri, Matrigen, Irvine, CA, USA), oo ah modulus laastikada ah oo la yaqaan oo ah 1 kPa. Isticmaal 4-5 dhibcood (qiyaastii 125 µl) oo ah saline fosfate ah oo la shiiday (PBS oo ka socota Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) iyo 1 dhibic oo ah xalka muraayadaha taabashada ee OPTI-FREE Puremoist (Alcon, Vaud, TX, USA).) oo ku yaal is-dhexgalka AFM hydrogel-probe.
Muunado ka mid ah walxaha Lehfilcon A CL iyo SiHy ayaa lagu sawiray iyadoo la adeegsanayo nidaamka FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) oo lagu qalabeeyay qalabka lagu ogaado elektaroonigga elektaroonigga ah ee Scanning Transmission Electron Microscope (STEM). Si loo diyaariyo muunadaha, muraayadaha waxaa marka hore lagu dhaqay biyo waxaana loo jarjaray qaybo u eg keega. Si loo gaaro kala duwanaansho u dhexeeya qaybaha hydrophilic iyo hydrophobic ee muunadaha, xal 0.10% xasilloon oo RuO4 ah ayaa loo isticmaalay midab ahaan, kaas oo muunadaha lagu dhex quusiyay 30 daqiiqo. Rinjiga lehfilcon A CL RuO4 waa muhiim maaha oo kaliya in la gaaro isbarbardhigga kala duwan ee la hagaajiyay, laakiin sidoo kale wuxuu ka caawiyaa ilaalinta qaab-dhismeedka burushyada polymer-ka ee laanta leh qaabkoodii asalka ahaa, kuwaas oo markaa laga arki karo sawirrada STEM. Kadib waxaa la dhaqay oo la fuuq-baxay taxane isku-darka ethanol/biyo ah iyadoo la kordhinayo fiirsashada ethanol. Muunado ka dib waxaa lagu shubay EMBed 812/Araldite epoxy, kaas oo habeenkii ku bogsaday 70°C. Baloogyada muunadaha laga helay polymerization resin waxaa lagu jaray ultramicrotome, qaybaha khafiifka ah ee ka dhashayna waxaa lagu sawiray qalabka STEM ee qaabka faakuumka hooseeya iyadoo la adeegsanayo danab dardargelinaya oo ah 30 kV. Nidaamka SEM-ka ee isku midka ah ayaa loo isticmaalay sifeynta faahfaahsan ee baaritaanka PFQNM-LC-A-CAL AFM (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA). Sawirada SEM ee baaritaanka AFM waxaa lagu helay qaab faakuumka sare oo caadi ah oo leh danab dardargelinaya oo ah 30 kV. Soo hel sawirro xaglo kala duwan iyo weynayn si aad u duubto dhammaan faahfaahinta qaabka iyo cabbirka caarada baaritaanka AFM. Dhammaan cabbirrada caarada xiisaha leh ee sawirrada waxaa lagu cabbiray si dijitaal ah.
Mikroskoobka xoogga atomiga ee Dimension FastScan Bio Icon (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) oo leh qaabka "PeakForce QNM ee Fluid" ayaa loo isticmaalay in lagu sawiro oo lagu nanoindentate lehfilcon A CL, substrate SiHy, iyo muunadaha hydrogel ee PAAm. Tijaabooyinka sawir-qaadista, baaritaanka PEAKFORCE-HIRS-FA (Bruker) oo leh gacan-ku-hayn caaradda magacaaban oo ah 1 nm ayaa loo isticmaalay in lagu qabto sawirrada xallinta sare leh ee muunadda iyadoo lagu qaadayo heerka sawirka oo ah 0.50 Hz. Dhammaan sawirrada waxaa lagu qaaday xal biyood.
Tijaabooyinka nanoindentation-ka ee AFM waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo PFQNM-LC-A-CAL probe (Bruker). Baaritaanka AFM wuxuu leeyahay caar silicon ah oo ku taal cantilever-ka nitride oo dhumucdiisu tahay 345 nm, dhererkiisuna yahay 54 µm iyo ballaciisu yahay 4.5 µm oo leh soo noqnoqosho resonant ah oo ah 45 kHz. Waxaa si gaar ah loogu talagalay in lagu garto oo lagu sameeyo cabbiraadaha nanomekanikal tiro ahaan ee muunadaha bayoolojiga ee jilicsan. Dareemayaasha waxaa si gaar ah loogu hagaajiyaa warshadda iyadoo la adeegsanayo goobaha guga ee hore loo hagaajiyay. Joogtada guga ee baaritaannada loo isticmaalay daraasaddan waxay ahaayeen inta u dhaxaysa 0.05–0.1 N/m. Si sax ah loo go'aamiyo qaabka iyo cabbirka caaradda, baaritaanka waxaa si faahfaahsan loogu sifeeyay iyadoo la adeegsanayo SEM. Sawirka 1a wuxuu muujinayaa mikrograafka elektaroonigga ah ee sawir-qaadista xallinta sare, oo hooseeya ee baaritaanka PFQNM-LC-A-CAL, isagoo bixinaya aragti dhammaystiran oo ku saabsan naqshadda baaritaanka. Sawirka 1b wuxuu muujinayaa aragti ballaaran oo ku saabsan sare ee caaradda baaritaanka, isagoo bixinaya macluumaad ku saabsan qaabka iyo cabbirka caaradda. Dhamaadka ugu dambeeya, irbaddu waa dhul-dhexdhexaad qiyaastii 140 nm ah (Jaantuska 1c). Hoosta tan, cidhifku wuxuu u libdhaa qaab koonbo ah, isagoo gaaraya dherer la cabbiray oo qiyaastii ah 500 nm. Ka baxsan gobolka laalaaban, cidhifku waa dhul-dhuleed wuxuuna ku dhammaadaa dherer guud oo ah 1.18 µm. Kani waa qaybta ugu muhiimsan ee shaqada ee cidhifka baaritaanka. Intaa waxaa dheer, baaritaan weyn oo wareegsan oo polystyrene ah (PS) ah (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) oo leh dhexroor cidhif ah oo ah 45 µm iyo joogto ah oo guga ah oo ah 2 N/m ayaa sidoo kale loo isticmaalay tijaabinta sidii baaritaan kolloid ah. iyadoo la adeegsanayo baaritaan PFQNM-LC-A-CAL 140 nm ah si loo barbardhigo.
Waxaa la soo sheegay in dareere lagu xiri karo inta u dhaxaysa baaritaanka AFM iyo qaab-dhismeedka burushka polymer-ka inta lagu jiro nanoindentation, kaas oo xoog kor u qaadi doona baaritaanka AFM ka hor inta uusan dhab ahaantii taaban dusha sare69. Saamayntan fiiqan ee ka dhalatay haynta dareeraha ayaa beddeli karta barta muuqata ee taabashada, taasoo saameyn ku yeelanaysa cabbiraadaha modulus-ka dusha sare. Si loo barto saameynta joomatari ee baaritaanka iyo xawaaraha gelitaanka ee haynta dareeraha, qaloocyada xoogga gelitaanka waxaa loo sawiray muunado lehfilcon A CL ah iyadoo la adeegsanayo baaritaan dhexroor 140 nm ah oo leh heerarka barokaca joogtada ah ee 1 µm/s iyo 2 µm/s. dhexroorka baaritaanka 45 µm, dejinta xoogga go'an 6 nN ayaa lagu gaaray 1 µm/s. Tijaabooyin leh baaritaan dhexroor 140 nm ah ayaa lagu sameeyay xawaare gelitaanka ah oo ah 1 µm/s iyo xoog go'an oo ah 300 pN, oo loo doortay in lagu abuuro cadaadis xiriir ah oo ku jira baaxadda fiisiyoolajiyadeed (1-8 kPa) ee indhaha sare. cadaadis 72. Muunado jilicsan oo diyaarsan oo ah PAA hydrogel oo leh cadaadis 1 kPa ah ayaa lagu tijaabiyay awood gudaha ah oo ah 50 pN xawaare 1 μm/s ah iyadoo la isticmaalayo baaritaan dhexroorkiisu yahay 140 nm.
Maadaama dhererka qaybta koonka ee cidhifka baaritaanka PFQNM-LC-A-CAL uu yahay qiyaastii 500 nm, qoto dheer kasta oo daloolin ah < 500 nm waxaa si ammaan ah loo qaadan karaa in joomatari ee baaritaanka inta lagu jiro daloolintu uu ku sii jiri doono qaabkiisa koonka. Intaa waxaa dheer, waxaa la qiyaasayaa in dusha sare ee walaxda la tijaabinayo ay muujin doonto jawaab celin laalaaban oo la celin karo, taas oo sidoo kale lagu xaqiijin doono qaybaha soo socda. Sidaa darteed, iyadoo ku xiran qaabka iyo cabbirka caarada, waxaan dooranay qaabka ku habboonaanta koonka ee ay sameeyeen Briscoe, Sebastian iyo Adams, kaas oo laga heli karo barnaamijka iibiyaha, si loo farsameeyo tijaabooyinkayaga nanoindentation ee AFM (NanoScope). Barnaamijka falanqaynta xogta kala soocida, Bruker) 73. Qaabku wuxuu qeexayaa xiriirka xoogga iyo barakaca F(δ) ee koonka leh cillad wareegsan. Jaantuska Jaantuska 2aad wuxuu muujinayaa joomatari xiriirka inta lagu jiro isdhexgalka koon adag oo leh caar wareegsan, halkaas oo R ay tahay radius-ka caaradda wareegsan, a waa radius-ka xiriirka, b waa radius-ka xiriirka ee dhammaadka caaradda wareegsan, δ waa radius-ka xiriirka. qoto dheer ee gelitaanka, θ waa xagasha badhtamaha koonka. Sawirka SEM ee baaritaankan ayaa si cad u muujinaya in caaradda wareegsan ee dhexroorka 140 nm ay si tangentially ah ugu biirto koon, markaa halkan b waxaa lagu qeexay oo keliya R, tusaale ahaan b = R cos θ. Barnaamijka ay iibiyaha bixiyaan wuxuu bixiyaa xiriir koon-sphere ah si loo xisaabiyo qiimayaasha modulus-ka Young (E) laga bilaabo xogta kala-soocidda xoogga iyadoo la malaynayo a > b. Xiriirka:
halkaas oo F ay tahay xoogga gelitaanka, E waa modulus-ka Young, ν waa saamiga Poisson. Gacanka xiriirka a waxaa lagu qiyaasi karaa iyadoo la isticmaalayo:
Qaabka joomatari ee koon adag oo leh caar wareegsan oo lagu riixay walxaha muraayadda taabashada Lefilcon oo leh lakab dusha sare ah oo burushyo polymer ah oo laamo leh.
Haddii ≤ b, xiriirku wuxuu hoos ugu dhacayaa isla'egta loogu talagalay xariiqda wareegsan ee caadiga ah;
Waxaan aaminsanahay in isdhexgalka baaritaanka daloolinta leh qaab-dhismeedka laamaha ee burushka polymer-ka PMPC uu sababi doono in radius-ka xidhiidhka a uu ka weynaado radius-ka xiriirka wareegsan ee b. Sidaa darteed, dhammaan cabbiraadaha tirada ee modulus-ka laastikada ah ee lagu sameeyay daraasaddan, waxaan u isticmaalnay ku tiirsanaanta laga helay kiiska a > b.
Agabka bayoolajiyeedka ultrasoft ee lagu bartay daraasaddan waxaa si buuxda loogu sawiray iyadoo la adeegsanayo sawir-gacmeedka elektaroonigga gudbinta sawirka (STEM) ee qaybta isgoyska muunadda iyo sawir-gacmeedka xoogga atomiga (AFM) ee dusha sare. Astaamaha dusha sare ee faahfaahsan waxaa loo sameeyay sidii kordhin shaqadeenna hore loo daabacay, taas oo aan ku go'aansannay in qaab-dhismeedka burushka polymeric-ga ee firfircoon ee dusha sare ee lehfilcon A CL ee PMPC-ka wax laga beddelay uu muujiyay sifooyin farsamo oo la mid ah unugyada corneal-ka asalka ah 14. Sababtan awgeed, waxaan ugu yeernaa dusha sare ee muraayadaha taabashada walxaha biomimetic14. Jaantuska 3a,b wuxuu muujinayaa qaybaha isgoyska ee qaab-dhismeedka burushka polymer-ka PMPC ee laamiga ah ee dusha sare ee lehfilcon A CL substrate iyo substrate SiHy oo aan la daaweyn, siday u kala horreeyaan. Dusha sare ee labada muunad ayaa si dheeraad ah loo falanqeeyay iyadoo la adeegsanayo sawirro AFM oo xallin sare leh, taas oo sii xaqiijisay natiijooyinka falanqaynta STEM (Jaantuska 3c, d). Marka la isku soo wada duubo, sawirradani waxay bixiyaan dherer qiyaas ah oo ah qaab-dhismeedka burushka polymer-ka ee PMPC ee laamiga ah 300-400 nm, taas oo muhiim u ah tarjumaadda cabbiraadaha nano-indentation ee AFM. Muuqaal kale oo muhiim ah oo laga soo qaatay sawirada ayaa ah in qaab-dhismeedka guud ee dusha sare ee maaddada biomimetic-ga CL uu qaab-dhismeed ahaan ka duwan yahay kan maaddada substrate-ka SiHy. Farqigan qaab-dhismeedkooda dusha sare wuxuu noqon karaa mid muuqda inta lagu jiro isdhexgalka farsamo ee baaritaanka AFM ee soo galaya iyo ka dib qiimayaasha modulus-ka la cabbiray.
Sawirrada STEM ee isdhaafsan ee (a) lehfilcon A CL iyo (b) substrate-ka SiHy. Barkadda miisaanka, 500 nm. Sawirrada AFM ee dusha sare ee substrate-ka lehfilcon A CL (c) iyo substrate-ka SiHy ee salka (d) (3 µm × 3 µm).
Qaab-dhismeedka burushka polymer-ka ee bioinspired-ka ah iyo kuwa polymer-ka ah waa kuwo jilicsan oo dabiici ah waxaana si ballaaran loo bartay loona isticmaalay codsiyo kala duwan oo biomedical ah74,75,76,77. Sidaa darteed, waa muhiim in la isticmaalo habka nanoindentation-ka AFM, kaas oo si sax ah oo kalsooni leh u cabbiri kara sifooyinkooda farsamada. Laakiin isla mar ahaantaana, sifooyinka gaarka ah ee walxahan aadka u jilicsan, sida modulus-ka dabacsan ee aadka u hooseeya, dareeraha sare iyo dabacsanaanta sare, badanaa waxay adkeynayaan in la doorto walxaha saxda ah, qaabka iyo qaabka baaritaanka daloolinta. Tani waa muhiim si daloolku uusan u daloolin dusha jilicsan ee muunadda, taas oo horseedi doonta khaladaad lagu go'aaminayo meesha uu la xiriiro dusha sare iyo aagga uu la xiriiro.
Tan awgeed, faham dhammaystiran oo ku saabsan qaab-dhismeedka walxaha bayoomimetic-ga aadka u jilicsan (lehfilcon A CL) ayaa lagama maarmaan ah. Macluumaadka ku saabsan cabbirka iyo qaab-dhismeedka burushyada polymer-ka ee laamaha leh ee laga helay habka sawir-qaadista ayaa bixiya aasaaska astaamaha farsamada ee dusha sare iyadoo la adeegsanayo farsamooyinka nanoindentation AFM. Halkii laga isticmaali lahaa baaritaannada kolloidal-ka wareegsan ee cabbirka micron-ka ah, waxaan doorannay baaritaanka PFQNM-LC-A-CAL silicon nitride probe (Bruker) oo leh dhexroor caaradda ah 140 nm, oo si gaar ah loogu talagalay khariidaynta tirada ee sifooyinka farsamada ee muunadaha bayoolojiga 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84 Sababta loo isticmaalo baaritaannada fiiqan marka la barbar dhigo baaritaannada kolloidal-ka caadiga ah waxaa lagu sharxi karaa sifooyinka qaab-dhismeedka ee walaxda. Marka la barbardhigo cabbirka caarada baaritaanka (~140 nm) iyo burushyada polymer-ka ee laanta leh ee dusha sare ee CL lehfilcon A, oo lagu muujiyey Jaantuska 3a, waxaa lagu soo gabagabeyn karaa in caaradu ay ku filan tahay inay si toos ah ula xiriirto qaab-dhismeedka burushka, taasoo yaraynaysa fursadda caarada inay dhex marto. Si loo muujiyo qodobkan, Jaantuska 4 waa sawir STEM ah oo lehfilcon A CL ah iyo caarada daloolinaysa ee baaritaanka AFM (oo loo sawiray cabbirka).
Shaxda muujinaysa sawirka STEM ee lehfilcon A CL iyo baaritaanka gelitaanka ACM (oo loo sawiray cabbirka).
Intaa waxaa dheer, cabbirka caarada ee 140 nm waa mid yar oo ku filan si looga fogaado khatarta mid ka mid ah saameynta dhegdheg leh ee hore loogu soo sheegay burushyada polymer-ka ee ay soo saartay habka nanoindentation CP-AFM69,71. Waxaan u qaadaneynaa in sababtoo ah qaabka gaarka ah ee koonka-goonida ah iyo cabbirka yar ee caaradan AFM (Jaantuska 1), dabeecadda qalooca xoogga ee uu soo saaro lehfilcon A CL nanoindentation kuma xirnaan doonto xawaaraha gelitaanka ama xawaaraha rarista/soo dejinta. Sidaa darteed, saameyn kuma yeelan doonto saamaynta daloolada. Si loo tijaabiyo mala-awaalkan, muunadaha lehfilcon A CL waxaa lagu geliyay xoog go'an oo ugu badan iyadoo la adeegsanayo baaritaan PFQNM-LC-A-CAL ah, laakiin laba xawaare oo kala duwan, qaloocyada xoogga ee ka dhashay iyo kuwa dib u celinta ayaa loo isticmaalay in lagu sawiro xoogga (nN) ee kala-goynta (µm) waxaa lagu muujiyay Jaantuska 5a. Waa iska cad in qaloocyada xoogga inta lagu jiro rarista iyo dejinta ay si buuxda isugu soo ururaan, mana jirto caddayn cad oo muujinaysa in jarista xoogga ee qoto dheer ee eber ay korodho iyadoo xawaaraha gelitaanka uu ku jiro sawirka, taasoo soo jeedinaysa in walxaha burushka shaqsiga ah lagu sifeeyay iyada oo aan lahayn saameyn dalool ah. Taas bedelkeeda, saamaynta haynta dareeraha (fidinta fiiqan iyo saamaynta daloolada) ayaa u muuqda baaritaanka AFM ee dhexroorka 45 µm ee xawaaraha gelitaanka isla markaana waxaa iftiiminaya hysteresis-ka u dhexeeya qaloocyada fidinta iyo dib u celinta, sida lagu muujiyay Jaantuska 5b. Natiijooyinkani waxay taageerayaan mala-awaalka waxayna soo jeedinayaan in baaritaannada dhexroorka 140 nm ay yihiin doorasho wanaagsan oo lagu garto dusha sare ee jilicsan.
lehfilcon Qalloocyada xoogga gelitaanka CL iyadoo la adeegsanayo ACM; (a) isticmaalka baaraha dhexroorkiisu yahay 140 nm laba heer oo rarid ah, oo muujinaya maqnaanshaha saameynta daloolka inta lagu jiro gelitaanka dusha sare; (b) isticmaalka baaraha dhexroorkiisu yahay 45 µm iyo 140 nm. s waxay muujinayaan saameynta fidinta fiiqan iyo daloolka daloolka ee baaraha waaweyn marka la barbar dhigo baaraha yaryar.
Si loo garto dusha sare ee jilicsan, hababka nanoindentation-ka AFM waa inay lahaadaan baaritaanka ugu fiican si loo barto sifooyinka walxaha la baranayo. Marka laga soo tago qaabka iyo cabbirka caarada, xasaasiyadda nidaamka ogaanshaha AFM, xasaasiyadda leexashada caarada ee jawiga tijaabada, iyo adkaanta cantilever-ka ayaa door muhiim ah ka ciyaara go'aaminta saxnaanta iyo isku halaynta cabbiraadaha nanoindentation. Nidaamkeena AFM, xadka ogaanshaha ee Detective Sensitive Detector (PSD) waa qiyaastii 0.5 mV waxayna ku salaysan tahay heerka guga ee hore loo hagaajiyay iyo xasaasiyadda leexashada dareeraha ee la xisaabiyay ee baaritaanka PFQNM-LC-A-CAL, kaas oo u dhigma xasaasiyadda culeyska aragtiyeed. waa wax ka yar 0.1 pN. Sidaa darteed, habkani wuxuu u oggolaanayaa cabbirka xoogga leexashada ugu yar ≤ 0.1 pN iyada oo aan lahayn wax qayb ah oo buuq ah oo durugsan. Si kastaba ha ahaatee, waa wax aan macquul ahayn in nidaamka AFM uu yareeyo buuqa durugsan heerkan sababo la xiriira arrimo ay ka mid yihiin gariirka farsamada iyo dhaqdhaqaaqa dareeraha. Arrimahani waxay xaddidayaan xasaasiyadda guud ee habka nanoindentation-ka AFM waxayna sidoo kale keenaan calaamad qaylo gadaal ah oo qiyaastii ah ≤ 10 pN. Sifeynta dusha sare, muunadaha substrate-ka lehfilcon A CL iyo SiHy ayaa lagu dhex geliyay xaalado biyo-qabasho oo buuxa iyadoo la adeegsanayo baaritaan 140 nm ah oo loogu talagalay sifeynta SEM, qaloocyada xoogga ee ka dhashayna waxaa lagu dhejiyay xoog (pN) iyo cadaadis. Sawirka kala-soocidda (µm) waxaa lagu muujiyay Jaantuska 6a. Marka la barbardhigo substrate-ka saldhigga SiHy, qalooca xoogga leh ee lehfilcon A CL si cad ayuu u muujinayaa marxalad kala-guur ah oo ka bilaabmaysa meesha ay la xiriirto burushka polymer-ka ee la jarjaray oo ku dhammaanaya isbeddel fiiqan oo ku yimaada calaamadaynta jiirada ee caarada oo leh walxaha hoose. Qaybtan kala-guurka ah ee qalooca xoogga waxay iftiiminaysaa dhaqanka dhabta ah ee dabacsanaanta burushka polymer-ka ee laanta ah ee dusha sare, sida ay caddaynayso qalooca cadaadiska oo si dhow ula socda qalooca xiisadda iyo isbarbardhigga sifooyinka farsamada ee u dhexeeya qaab-dhismeedka burushka iyo walxaha SiHy ee waaweyn. Marka la barbar dhigo lefilcon. Kala soocidda dhererka celceliska burushka polymer-ka ee laanta leh ee sawirka STEM ee PCS (Jaantuska 3a) iyo qalooca xoogga ee ku teedsan abscissa ee Jaantuska 3a. 6a wuxuu muujinayaa in habku uu awood u leeyahay inuu ogaado caarada iyo polymer-ka laanta leh ee gaaraya dusha sare ee dusha sare. Xiriirka u dhexeeya qaab-dhismeedka burushka. Intaa waxaa dheer, isku-darka dhow ee qaloocyada xoogga waxay muujinaysaa inaysan jirin wax saameyn ah oo ku saabsan haynta dareeraha. Xaaladdan, ma jiro wax isku dheggan oo u dhexeeya irbadda iyo dusha sare ee muunadda. Qaybaha ugu sarreeya ee qaloocyada xoogga ee labada muunad ayaa is dul saaran, taasoo muujinaysa isku ekaanshaha sifooyinka farsamada ee walxaha substrate-ka.
(a) Qaloocyada xoogga nanoindentation ee AFM ee substrates lehfilcon A CL iyo substrates SiHy, (b) qaloocyada xoogga oo muujinaya qiyaasta barta xiriirka iyadoo la adeegsanayo habka heerka buuqa ee asalka ah.
Si loo barto faahfaahinta ugu fiican ee qalooca xoogga, qalooca xiisadda ee muunadda lehfilcon A CL ayaa dib loogu sawiray Jaantuska 6b iyadoo leh awood ugu badan oo ah 50 pN oo ku teedsan dhidibka y. Garaafkani wuxuu bixiyaa macluumaad muhiim ah oo ku saabsan buuqa asalka ah ee asalka ah. Buuqa wuxuu ku jiraa inta u dhaxaysa ±10 pN, kaas oo loo isticmaalo in si sax ah loo go'aamiyo barta xiriirka iyo in lagu xisaabiyo qoto dheer ee daloolinta. Sida lagu sheegay suugaanta, aqoonsiga meelaha xiriirka waa muhiim si sax ah loogu qiimeeyo sifooyinka agabka sida modulus85. Hab ku lug leh habaynta otomaatiga ah ee xogta qalooca xoogga ayaa muujisay ku habboonaan wanaagsan oo u dhaxaysa ku habboonaanta xogta iyo cabbiraadaha tirada ee agabka jilicsan86. Shaqadan, doorashadayada meelaha xiriirka waa mid fudud oo ujeedo leh, laakiin waxay leedahay xaddidaadyo. Habkayaga ilaalinta leh ee lagu go'aaminayo barta xiriirka waxay keeni kartaa qiimayaal modulus oo si xad dhaaf ah loo qiimeeyay oo loogu talagalay qoto dheer oo daloolin yar (< 100 nm). Isticmaalka ogaanshaha barta taabashada ee ku salaysan algorithm iyo habaynta xogta otomaatiga ah waxay noqon kartaa sii wadida shaqadan mustaqbalka si loo sii wanaajiyo habkayaga. Sidaa darteed, buuqa asalka ah ee ku jira nidaamka ±10 pN, waxaan ku qeexeynaa barta xiriirka inay tahay barta xogta ugu horreysa ee ku taal dhidibka x ee Jaantuska 6b oo leh qiime ah ≥10 pN. Kadib, iyadoo la raacayo heerka buuqa ee 10 pN, xariiq toosan oo heerka ~0.27 µm ah ayaa calaamad u ah barta taabashada dusha sare, ka dibna qalooca fidinta ayaa sii socota ilaa substrate-ku uu gaaro qoto dheer ee gelitaanka ~270 nm. Waxaa xiiso leh, iyadoo lagu saleynayo cabbirka sifooyinka burushka polymer-ka ee laanta leh (300–400 nm) oo lagu cabbiray habka sawirka, qoto dheer ee gelitaanka ee CL lehfilcon Muunad lagu arkay iyadoo la adeegsanayo habka heerka buuqa asalka ah waa qiyaastii 270 nm, taas oo aad ugu dhow cabbirka cabbirka ee STEM. Natiijooyinkani waxay si dheeraad ah u xaqiijinayaan iswaafajinta iyo ku habboonaanta qaabka iyo cabbirka caarada baaritaanka AFM si loo geliyo qaab-dhismeedka burushka polymer-ka ee aadka u jilicsan oo aad u dabacsan. Xogtani waxay sidoo kale bixisaa caddayn xooggan oo taageerta habkayaga isticmaalka buuqa asalka ah oo ah xuduud loogu talagalay tilmaamidda meelaha xiriirka. Sidaa darteed, natiijooyin kasta oo tiro ahaan laga helo qaabaynta xisaabta iyo ku habboonaanta qalooca xoogga waa inay ahaadaan kuwo sax ah.
Cabbiraadaha tirada ee hababka nanoindentation-ka AFM waxay si buuxda ugu xiran yihiin moodooyinka xisaabta ee loo isticmaalo xulashada xogta iyo falanqaynta xigta. Sidaa darteed, waa muhiim in la tixgeliyo dhammaan arrimaha la xiriira doorashada indenter-ka, sifooyinka agabka iyo farsamooyinka is-dhexgalka ka hor inta aan la dooran qaab gaar ah. Xaaladdan, joomatari caarada waxaa si taxaddar leh loogu sifeeyay iyadoo la adeegsanayo micrographs SEM (Jaantuska 1), iyadoo lagu saleynayo natiijooyinka, baaritaanka nanoindenting ee AFM dhexroorkiisu yahay 140 nm oo leh koon adag iyo joomatari caarada wareegsan waa doorasho wanaagsan oo lagu garto muunadaha lehfilcon A CL79. Arrin kale oo muhiim ah oo u baahan in si taxaddar leh loo qiimeeyo waa dabacsanaanta walaxda polymer-ka ee la tijaabinayo. Inkasta oo xogta bilowga ah ee nanoindentation (Jaantusyada 5a iyo 6a) ay si cad u qeexayaan sifooyinka isku-darka qaloocyada xiisadda iyo cadaadiska, tusaale ahaan, soo kabashada laastikada oo dhammaystiran ee walaxda, aad ayey muhiim u tahay in la xaqiijiyo dabeecadda laastikada ah ee xiriirada. Si taas loo gaaro, laba dalool oo is xigxiga ayaa lagu sameeyay isla goobtii dusha sare ee muunadda lehfilcon A CL iyadoo lagu sameeyay heer dalool ah 1 µm/s xaaladaha fuuq-baxa oo buuxa. Xogta qalooca xoogga ee ka dhalatay waxaa lagu muujiyay Jaantuska 7, sida la filayo, qalooca ballaarinta iyo cadaadiska ee labada daabacadood waa isku mid, taasoo muujinaysa dabacsanaanta sare ee qaab-dhismeedka burushka polymer-ka ee laanta leh.
Laba qalooc oo xoog ah oo ku yaal isla goobta dusha sare ee lehfilcon A CL waxay muujinayaan dabacsanaanta ugu habboon ee dusha sare ee muraayadda.
Iyada oo ku saleysan macluumaadka laga helay sawirrada SEM iyo STEM ee caarada baaritaanka iyo dusha sare ee lehfilcon A CL, siday u kala horreeyaan, qaabka koonka-sphere waa matalaad xisaabeed oo macquul ah oo ku saabsan isdhexgalka u dhexeeya caarada baaritaanka AFM iyo walxaha jilicsan ee polymer-ka ee la tijaabinayo. Intaa waxaa dheer, qaabkan koonka-sphere, fikradaha aasaasiga ah ee ku saabsan sifooyinka laastikada ee walaxda la daabacay ayaa run u ah walaxdan cusub ee biomimetic waxaana loo isticmaalaa in lagu cabbiro modulus-ka laastikada.
Ka dib qiimeyn dhammaystiran oo lagu sameeyay habka nanoindentation-ka AFM iyo qaybihiisa, oo ay ku jiraan sifooyinka baaritaanka gelinta (qaabka, cabbirka, iyo adkaanta guga), xasaasiyadda (qaylada asalka ah iyo qiyaasta barta xiriirka), iyo moodooyinka ku habboon xogta (cabbirrada modules-ka tirada), habka ayaa la isticmaalay. Waxaa la qeexay muunado aad u jilicsan oo ganacsi ahaan la heli karo si loo xaqiijiyo natiijooyinka tirada. Hydrogel ganacsi oo polyacrylamide (PAAM) ah oo leh modules laastikada ah oo 1 kPa ah ayaa lagu tijaabiyay xaaladaha qoyaanka iyadoo la adeegsanayo baaritaan 140 nm ah. Faahfaahinta tijaabada module-ka iyo xisaabinta waxaa lagu bixiyay Macluumaadka Dheeraadka ah. Natiijooyinku waxay muujiyeen in modules-ka celceliska la cabbiray uu ahaa 0.92 kPa, %RSD iyo boqolkiiba (%) ka leexashada module-ka la yaqaanna ay ka yar yihiin 10%. Natiijooyinkani waxay xaqiijinayaan saxnaanta iyo soo-saarista habka nanoindentation-ka AFM ee loo isticmaalay shaqadan si loo cabbiro moduli-ka walxaha ultrasoft-ka ah. Dusha sare ee muunadaha lehfilcon A CL iyo substrate-ka saldhigga SiHy waxaa lagu sii sifeeyay iyadoo la adeegsanayo isla habka nanoindentation-ka AFM si loo barto modulus-ka taabashada muuqda ee dusha sare ee aadka u jilicsan iyadoo loo eegayo qoto dheeraanta gelitaanka. Qaloocyada kala-soocidda xoogga gelitaanka waxaa loo sameeyay saddex muunad oo nooc kasta ah (n = 3; hal dalool muunad kasta) oo ah xoog dhan 300 pN, xawaare dhan 1 µm/s, iyo fuuq-bax buuxa. Qalooca wadaagga xoogga gelitaanka waxaa lagu qiyaasay iyadoo la adeegsanayo qaab koon-sphere ah. Si loo helo modulus ku tiirsan qoto dheeraanta gelitaanka, qayb ballaaran oo 40 nm ah oo ka mid ah qalooca xoogga ayaa la dejiyay koror kasta oo ah 20 nm laga bilaabo barta taabashada, waxaana la cabbiray qiimayaasha modulus-ka tallaabo kasta oo qalooca xoogga ah. Spin Cy et al. Hab la mid ah ayaa loo isticmaalay in lagu qeexo isbeddelka modulus ee burushyada polymer-ka ee poly(lauryl methacrylate) (P12MA) iyadoo la adeegsanayo nanoindentation-ka baaritaanka colloidal AFM, waxayna la jaan qaadayaan xogta iyadoo la adeegsanayo qaabka xiriirka Hertz. Habkani wuxuu bixiyaa sawir ah qoto dheer oo ah modulus xiriir muuqda (kPa) iyo qoto dheer oo gudaha ah (nm), sida ku cad Jaantuska 8, kaas oo muujinaya isbeddelka/qoto dheer ee taabashada muuqata. Modulus-ka laastikada ah ee la xisaabiyay ee muunadda CL lehfilcon A waxay ku jirtaa inta u dhaxaysa 2-3 kPa gudaha 100 nm ee sare ee muunadda, taas oo ka baxsan taas oo ay bilaabato inay kordho qoto dheer. Dhanka kale, marka la tijaabinayo substrate-ka saldhigga SiHy iyada oo aan lahayn filim burush u eg oo dusha sare ah, qoto dheer ee ugu badan ee gudaha ah ee lagu gaaro xoog dhan 300 pN waa ka yar tahay 50 nm, qiimaha modulus-ka laga helay xogtana waa qiyaastii 400 kPa, taas oo la barbar dhigi karo qiimayaasha modulus-ka Young ee agabka badan.
Modulus-ka taabashada muuqda (kPa) iyo qoto dheer ee daloolinta (nm) ee lehfilcon A CL iyo substrates-ka SiHy iyadoo la adeegsanayo habka nanoindentation-ka AFM oo leh joomatari koon-sphere ah si loo cabbiro modulus-ka.
Dusha sare ee qaab-dhismeedka burushka polymer-ka ee cusub ee laamo biomimetic ah waxay muujinaysaa modulus aad u hooseeya oo dabacsanaan ah (2-3 kPa). Tani waxay la jaanqaadi doontaa dhammaadka xorta ah ee laalaada ee burushka polymer-ka ee laalaada sida ku cad sawirka STEM. In kasta oo ay jiraan caddayn muujinaysa jaho-wareerka modulus ee geeska dibadda ee CL, substrate-ka modulus-ka ugu sarreeya ayaa saameyn badan leh. Si kastaba ha ahaatee, 100 nm ee ugu sarreeya dusha sare waxay ku jirtaa 20% dhererka guud ee burushka polymer-ka ee laalaada, markaa waa macquul in la qiyaaso in qiimayaasha la cabbiray ee modulus-ka ee ku jira baaxaddan qoto dheer ee gelinta ay yihiin kuwo sax ah oo aan si xooggan ugu tiirsanayn saameynta shayga hoose.
Iyada oo ay ugu wacan tahay naqshadda gaarka ah ee biomimetic-ga ee lehfilcon A contact lenses, oo ka kooban qaab-dhismeedka burushka polymer-ka PMPC ee laamo leh oo lagu tallaalay dusha sare ee substrate-ka SiHy, aad bay u adag tahay in si kalsooni leh loo garto sifooyinka farsamada ee qaab-dhismeedkooda dusha sare iyadoo la adeegsanayo hababka cabbirka dhaqameed. Halkan waxaan ku soo bandhigaynaa hab nanoindentation AFM oo horumarsan si loogu sixiyo walxaha aadka u jilicsan sida lefilcon A oo leh biyo badan iyo dabacsanaan aad u sareysa. Habkani wuxuu ku salaysan yahay isticmaalka baaraha AFM oo cabbirka caaradda iyo joomatari si taxaddar leh loo doortay si uu ula jaanqaado cabbirrada qaab-dhismeedka ee sifooyinka dusha sare ee aadka u jilicsan ee la daabacayo. Isku-darka cabbirrada u dhexeeya baaraha iyo qaab-dhismeedka wuxuu bixiyaa xasaasiyad kordhay, taasoo noo oggolaanaysa inaan cabbirno modulus-ka hooseeya iyo sifooyinka laastikada ee ku jira walxaha burushka polymer-ka ee laamo leh, iyada oo aan loo eegin saamaynta daloolada. Natiijooyinka waxay muujiyeen in burushyada polymer-ka PMPC ee gaarka ah ee laamo leh ee sifada dusha muraayadda ay lahaayeen modulus-ka laastikada ah ee aadka u hooseeya (ilaa 2 kPa) iyo dabacsanaan aad u sareysa (ku dhawaad ​​100%) marka lagu tijaabiyo jawi biyo ah. Natiijooyinka AFM nanoindentation waxay sidoo kale noo oggolaadeen inaan sifeyno isbeddelka muuqda ee modulus/qoto dheer ee muraayadda biomimetic. Heerkani wuxuu noqon karaa sabab u ah farqiga modulus ee u dhexeeya burushyada polymer-ka ee laamaha leh iyo substrate-ka SiHy, ama qaab-dhismeedka/cufnaanta laamood ee burushyada polymer-ka, ama isku-darka. Si kastaba ha ahaatee, waxaa loo baahan yahay daraasado qoto dheer oo dheeraad ah si loo fahmo xiriirka ka dhexeeya qaab-dhismeedka iyo sifooyinka, gaar ahaan saameynta laanta burushku ku leedahay sifooyinka farsamada. Cabbiraadaha la midka ah waxay gacan ka geysan karaan qeexidda sifooyinka farsamada ee dusha sare ee agabka kale ee aadka u jilicsan iyo aaladaha caafimaadka.
Xogta la sameeyay iyo/ama la falanqeeyay inta lagu guda jiray daraasadda hadda socota waxaa laga heli karaa qorayaasha ku habboon marka la codsado macquul.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. iyo Haugen, HJ Falcelinta bayoolojiga ee sifooyinka jireed iyo kiimikada ee dusha sare ee walxaha bayoolojiga. Kiimikada. bulshada. Ed. 49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM iyo Liu, X. Horumarinta walxaha bayoolojiga ee laga soo saaro aadanaha ee injineernimada unugyada. barnaamijyada. polymer. sayniska. 53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al. Naqshadeynta, hirgelinta kiliinikada, iyo jawaab celinta difaaca jirka ee walxaha bayoolojiga ee daawada dib u soo nooleynta. Qaranka Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK iyo Farr GM Hab la hagaajiyay oo lagu go'aaminayo adkaanta iyo modulus-ka dabacsan iyadoo la adeegsanayo tijaabooyinka gelitaanka oo leh cabbiraadda culeyska iyo barokaca. J. Alma mater. haanta kaydinta. 7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM Asalka taariikhiga ah ee tijaabinta adkaanta gelinta. alma mater. sayniska. tiknoolajiyada. 28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Cabbiraadaha Adkaanta Qallooca ee Macro-, Micro-, iyo Nanoscale: Dib-u-eegis Muhiim ah. qabiilka. Wright. 65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD iyo Clapperich, SM Khaladaadka ogaanshaha dusha sare waxay horseedaan qiyaas xad dhaaf ah oo ku saabsan nanoindentation ee walxaha jilicsan. J. Mecha. Dhaqanka. Sayniska Caafimaadka Bayoolajiga. alma mater. 2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR iyo Yahya M.Yu. Qiimaynta habka nanoindentation-ka si loo go'aamiyo astaamaha farsamada ee nanocomposites-ka kala duwan iyadoo la adeegsanayo hababka tijaabada iyo xisaabinta. sayniska. Aqalka 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, iyo Owart, TS Sifeynta farsamada ee jelka jilicsan ee viscoelastic iyadoo la adeegsanayo falanqaynta walxaha xaddidan ee ku salaysan hagaajinta. J. Mecha. Dhaqanka. Sayniska Caafimaadka Bayoolajiga. alma mater. 2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J iyo Chaneler D. Hagaajinta go'aaminta viscoelasticity iyadoo la adeegsanayo nidaamyada cabbiraadda ee iswaafajiya. Soft Matter 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. iyo Pellillo, E. Nano-gelinta dusha sare ee polymeric. J. Fiisigiska. D. Codso fiisigiska. 31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. iyo Van Vliet KJ Astaamaynta sifooyinka farsamada viscoelastic ee polymers-ka aadka u dabacsan iyo unugyada bayoolojiga iyadoo la adeegsanayo shoog. Joornaalka Bayoolajiga. 71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM Qiimaynta module-ka laastikada ah iyo shaqada dhegdhegga ee walxaha jilicsan iyadoo la adeegsanayo habka Borodich-Galanov (BG) ee la dheereeyey iyo gelinta qoto dheer. fur. alma mater. 129, 198–213 (2019).
Shi, X. et al. Qaab-dhismeedka Nanoscale iyo sifooyinka farsamada ee dusha sare ee polymeric-ka ee muraayadaha taabashada silicone hydrogel. Langmuir 37, 13961–13967 (2021).