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探索軟物質(zhì)生物組織機(jī)械力的作用以及納米壓痕在監(jiān)測(cè)和加速愈合過(guò)程中的潛力

 更新時(shí)間:2023-07-19 點(diǎn)擊量:1043

探索機(jī)械力的作用以及納米壓痕在監(jiān)測(cè)和加速愈合過(guò)程中的潛力


傷口由各種原因引起,包括手術(shù)、損傷、外在因素(例如壓力、燒傷和割傷)或糖尿病和血管疾病等疾病 1.機(jī)械力在傷口愈合中起著至關(guān)重要的作用。傷口部位的機(jī)械環(huán)境會(huì)影響細(xì)胞活性和傷口愈合的質(zhì)量2。涉及愈合組織的缺陷導(dǎo)致纖維化疤痕,其特征是僵硬增加,膠原蛋白含量和組織改變 3.

組織工程的突破具有通過(guò)復(fù)雜的機(jī)械生物學(xué)相互作用理解傷口愈合控制機(jī)制的潛力。

組織工程技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了*生物材料,如人體皮膚替代品和類器官,可以重建細(xì)胞間相互作用,提供對(duì)組織形態(tài)、功能、藥物反應(yīng)和傷口愈合的見解。組織工程的突破有可能通過(guò)復(fù)雜的機(jī)械生物學(xué)相互作用來(lái)理解傷口愈合控制機(jī)制4。

然而,愈合過(guò)程是動(dòng)態(tài)的,需要對(duì)傷口的范圍、類型和嚴(yán)重程度進(jìn)行持續(xù)、系統(tǒng)和一致的監(jiān)測(cè) 5。為了彌合傷口愈合的差距,我們將Pavone納米壓痕儀作為細(xì)胞,組織,球狀體,類器官和其他生物材料機(jī)械表征的強(qiáng)大方法。這種創(chuàng)新方法可幫助科學(xué)家監(jiān)測(cè)愈合過(guò)程,增強(qiáng)組織再生,恢復(fù)組織功能并加速愈合過(guò)程,預(yù)防慢性傷口。

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Optics11成立于2011年,是阿姆斯特丹自由大學(xué)(VU)的衍生組織。從那時(shí)起,這家初創(chuàng)公司的收入和員工持續(xù)增長(zhǎng),成為荷蘭發(fā)展最快的公司之一,并具有國(guó)際影響力。Optics11 Life提供功能強(qiáng)大的新型納米壓痕儀,與傳統(tǒng)的同類產(chǎn)品相比,使用方便、功能多樣、堅(jiān)固耐用。主要用于測(cè)量復(fù)雜、不規(guī)則的生物材料,如單細(xì)胞、組織、水凝膠和涂層的機(jī)械性能。

Piuma Nanoindenter

生物組織、軟物質(zhì)材料力學(xué)性能測(cè)試的新方法

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Piuma是功能強(qiáng)大的臺(tái)式儀器,可探索水凝膠、生理組織和生物工程材料的微觀機(jī)械特性。表征尺度從宏觀直至細(xì)胞。專為分析測(cè)試軟材料而設(shè)計(jì),測(cè)量復(fù)雜和不規(guī)則材料在生理?xiàng)l件下的力學(xué)性能。杭州軒轅科技有限公司

主要優(yōu)勢(shì)

內(nèi)置攝像鏡頭,方便實(shí)時(shí)觀察樣品臺(tái)

實(shí)時(shí)分析計(jì)算測(cè)量結(jié)果,原始數(shù)據(jù)并將以文本文件存儲(chǔ),方便任何時(shí)候?qū)隓ataviewer軟件進(jìn)行復(fù)雜處理

探針經(jīng)過(guò)預(yù)先校準(zhǔn),即插即用。對(duì)于時(shí)間敏感的樣品確保了快速測(cè)量

光纖干涉MEMS技術(shù)能夠以無(wú)損的方式測(cè)量即使是最軟的材料,并保證分辨率。同時(shí)探針可以重復(fù)使用Piuma生物組織病理學(xué)力學(xué)分析Piuma生物組織病理學(xué)力學(xué)分析

                                         

技術(shù)參數(shù)

模量測(cè)試范圍

5 Pa - 1 GPa

探頭懸臂剛度0.025 - 200 N/m
探頭尺寸(半徑)

3 - 250 μm

最大壓痕深度100 μm
傳感器最大容量200
測(cè)試環(huán)境air, liquid (buffer/medium)
粗調(diào)行程

X*Y:12×12 mm          Z:12 mm

加載模式

Displacement / Load* / Indentation*
測(cè)試類型

準(zhǔn)靜態(tài)(單點(diǎn),矩陣)

蠕變,應(yīng)力松弛

DMA動(dòng)態(tài)掃描 (E', E'', tanδ)

動(dòng)態(tài)掃描頻率*
0.1 - 10 Hz
內(nèi)置擬合模型Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR)
*為可選升級(jí)配置


Fiber-On-Top 探頭

新型光纖干涉式懸臂梁探頭,利用干涉儀來(lái)監(jiān)測(cè)懸臂梁形變。638115393727713280157.jpg


相較于原子力顯微鏡或傳統(tǒng)納米壓痕儀

創(chuàng)新型光纖探頭,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)納米壓痕儀無(wú)法測(cè)試軟物質(zhì)的問(wèn)題,也解決了AFM在力學(xué)測(cè)試中的波動(dòng)大,操作困難、制樣嚴(yán)苛等常見缺陷。


背景噪音低:激光干涉儀抗干擾強(qiáng)于AFM反射光路

制樣更簡(jiǎn)單:對(duì)樣品的粗糙度寬容度高于AFM

剛度選擇更準(zhǔn)確:平行懸臂梁結(jié)構(gòu)有利于準(zhǔn)確判別壓痕深度與壓電陶瓷位移比例關(guān)系,便于選擇合適剛度探頭來(lái)保證彈性形變關(guān)系的穩(wěn)定性,進(jìn)而獲得重復(fù)率更高、準(zhǔn)確性更好的數(shù)據(jù)



內(nèi)置分析軟件

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借助功能強(qiáng)大而易于操作的軟件,用戶可以自由控制壓痕程序(載荷、位移等)。自動(dòng)處理曲線的流程,可以獲得數(shù)據(jù)和結(jié)果的快速分析


原始參數(shù)完整txt導(dǎo)出,便于后續(xù)復(fù)雜處理的需要


利用Hertz接觸模型從加載部分計(jì)算彈性模量,與常用的Oliver&Pharr方法相比,更為適合生物組織和軟物質(zhì)材料特性



視頻介紹


近期文獻(xiàn)



年  份期  刊題  目
2022Advanced Functional MaterialsEngineering Vascular Self-Assembly by Controlled 3D-Printed Cell Placement
2022BiomaterialsHydrogels derived from decellularized liver tissue support the growth and differentiation of cholangiocyte organoids
2021Biofabrication3D bioprinting of tissue units with mesenchymal stem cells, retaining their proliferative and differentiating potential, in polyphosphate-containing bio-ink
2021nature communicationsJanus 3D printed dynamic scaffolds for nanovibration-driven bone regeneration
2020Environmental Science & TechnologyEffect of Nonphosphorus Corrosion Inhibitors on Biofilm Pore Structure and Mechanical Properties
2020Acta BiomaterialiaA multilayer micromechanical elastic modulus measuring method in ex vivo human aneurysmal abdominal aortas