Nature.com گهمڻ لاءِ توهان جي مهرباني.توھان استعمال ڪري رھيا آھيو برائوزر ورزن محدود CSS سپورٽ سان.بهترين تجربي لاءِ، اسان سفارش ڪريون ٿا ته توهان هڪ اپڊيٽ ٿيل برائوزر استعمال ڪريو (يا انٽرنيٽ ايڪسپلورر ۾ مطابقت واري موڊ کي بند ڪريو).اضافي طور تي، جاري مدد کي يقيني بڻائڻ لاء، اسان سائيٽ کي بغير اسٽائل ۽ جاوا اسڪرپٽ ڏيکاريون ٿا.
هڪ ئي وقت ۾ ٽي سلائڊن جو ڪارسيل ڏيکاري ٿو.اڳيون ۽ اڳيون بٽڻ استعمال ڪريو ھڪڙي وقت ۾ ٽن سلائڊن ذريعي ھلڻ لاءِ، يا ھڪ وقت ۾ ٽن سلائڊن ذريعي ھلڻ لاءِ آخر ۾ سلائيڊر بٽڻ استعمال ڪريو.
طبي آلات ۽ بايوميڊيڪل ايپليڪيشنن لاءِ نئين الٽرا نرم مواد جي ترقي سان، انهن جي جسماني ۽ ميخانياتي ملڪيتن جي جامع خصوصيت ٻنهي اهم ۽ مشڪل آهي.هڪ تبديل ٿيل ايٽمي قوت مائڪرو اسڪوپي (AFM) نانو انڊينٽيشن ٽيڪنڪ لاڳو ڪئي وئي هئي انتهائي گهٽ سطح جي ماڊلس کي خاص ڪرڻ لاءِ نئين ليهفلڪون هڪ بايوميميٽڪ سلڪون هائيڊروجيل ڪانٽيڪٽ لينس برانچ ٿيل پوليمر برش جي جوڙجڪ جي هڪ پرت سان ليس.اهو طريقو رابطي جي نقطي جي صحيح تعين جي اجازت ڏئي ٿو بغير ويسڪس خارج ٿيڻ جي اثرن جي جڏهن شاخ ٿيل پوليمر جي ويجهو اچي.ان کان سواء، اهو ممڪن بڻائي ٿو ته انفرادي برش عناصر جي ميخانياتي خاصيتن کي پورو ڪرڻ واري اثر کان سواء.اهو حاصل ڪيو ويو آهي هڪ AFM پروب کي منتخب ڪندي ڊزائن سان (ٽپ سائيز، جاميٽري ۽ بهار جي شرح) جيڪو خاص طور تي نرم مواد ۽ حياتياتي نمونن جي ملڪيت کي ماپڻ لاءِ موزون آهي.اهو طريقو انتهائي نرم مواد ليهفلڪون اي جي درست ماپ لاءِ حساسيت ۽ درستگي کي بهتر بڻائي ٿو، جنهن جي مٿاڇري واري علائقي تي لوچ جو انتهائي گهٽ ماڊلس آهي (2 kPa تائين) ۽ اندروني (تقريبا 100٪) آبي ماحول ۾ تمام گهڻي لوچ آهي. .مٿاڇري جي مطالعي جي نتيجن کي نه رڳو ظاهر ڪيو ويو آهي الٽرا نرم مٿاڇري جي خاصيت ليهفلڪون اي لينس جي، پر اهو پڻ ڏيکاري ٿو ته برانچ ٿيل پوليمر برش جو ماڊل سلڪون-هائيڊروجن سبسٽريٽ جي مقابلي ۾ هو.هي مٿاڇري جي خاصيت واري ٽيڪنڪ کي ٻين الٽرا نرم مواد ۽ طبي ڊوائيسز تي لاڳو ڪري سگهجي ٿو.
جاندار بافتن سان سڌي رابطي لاءِ ٺهيل مواد جي مشيني ملڪيت اڪثر حياتياتي ماحول طرفان طئي ٿيل آهن.انهن مادي خاصيتن جو ڀرپور ميلاپ، مواد جي گهربل ڪلينڪ خاصيتن کي حاصل ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو بغير خراب سيلولر ردعمل 1,2,3.بلڪ هڪجهڙائي واري مواد لاءِ، معياري طريقيڪار ۽ ٽيسٽ طريقن جي دستيابي جي ڪري مشيني خاصيتن جي خاصيت نسبتاً آسان آهي (مثال طور، microindentation4,5,6).جڏهن ته، الٽرا نرم مواد جهڙوڪ جيل، هائيڊروجيلز، بايوپوليمر، جاندار سيلز، وغيره لاء، اهي امتحان جا طريقا عام طور تي قابل اطلاق نه هوندا آهن ڇاڪاڻ ته ماپ جي قرارداد جي حدن ۽ ڪجهه مواد جي هڪجهڙائي جي ڪري.ڪيترن سالن کان، روايتي انڊينٽيشن طريقن کي تبديل ڪيو ويو آهي ۽ نرم مواد جي وسيع رينج کي خاص ڪرڻ لاء ترتيب ڏنو ويو آهي، پر ڪيترائي طريقا اڃا تائين سنگين نقصن جو شڪار آهن جيڪي انهن جي استعمال کي محدود ڪن ٿيون 8,9,10,11,12,13.خاص ٽيسٽ طريقن جو فقدان جيڪو درست ۽ قابل اعتماد طور تي خاص ڪري سگھي ٿو ميڪانياتي خاصيتن جي سپر سافٽ مواد ۽ سطح جي تہن کي سختي سان مختلف ايپليڪيشنن ۾ انهن جي استعمال کي محدود ڪري ٿو.
اسان جي پوئين ڪم ۾، اسان متعارف ڪرايو lehfilcon A (CL) ڪانٽيڪٽ لينس، هڪ نرم متفاوت مواد جنهن ۾ تمام الٽرا نرم مٿاڇري جا خاصيتون شامل آهن جيڪي ممڪن طور تي بايوميميٽڪ ڊزائينز مان نڪتل آهن جيڪي اکين جي ڪنڊي جي مٿاڇري کان متاثر ٿي.هي بايوميٽريل پولي (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) جي هڪ برانچ ٿيل، ڪراس سان ڳنڍيل پوليمر پرت کي هڪ سلڪون هائيڊروجيل (SiHy) 15 تي ٺاهيندي ٺاهي وئي جنهن جي بنياد تي طبي ڊوائيسز لاء ٺهيل آهي.هي گرافنگ عمل مٿاڇري تي هڪ پرت ٺاهي ٿو جنهن ۾ تمام نرم ۽ انتهائي لچڪدار برانچ ٿيل پوليمرڪ برش جي جوڙجڪ شامل آهي.اسان جي پوئين ڪم جي تصديق ڪئي وئي آهي ته lehfilcon A CL جي بايوميميٽڪ ڍانچي اعلي سطحي ملڪيت مهيا ڪري ٿي جيئن ته بهتر گلي ۽ ڦڦڙن جي روڪٿام، وڌائي سڻڪ، ۽ گھٽ سيل ۽ بيڪٽيريا جي آسنجن 15,16.ان کان علاوه، هن بايوميٽيڪل مواد جو استعمال ۽ ترقي پڻ ٻين بايوميڊيڪل ڊوائيسز ڏانهن وڌيڪ توسيع جو مشورو ڏئي ٿو.تنهن ڪري، اهو ضروري آهي ته هن انتهائي نرم مواد جي سطح جي خاصيتن کي بيان ڪرڻ ۽ اکين سان ان جي ميخانياتي رابطي کي سمجهڻ لاء مستقبل جي ترقيات ۽ ايپليڪيشنن کي سپورٽ ڪرڻ لاء هڪ جامع ڄاڻ جو بنياد پيدا ڪرڻ لاء.اڪثر ڪمرشل طور تي دستياب SiHy ڪانٽيڪٽ لينس هائيڊروفيلڪ ۽ هائيڊروفوبڪ پوليمر جي هڪجهڙائي واري ميلاپ مان ٺهيل هوندا آهن جيڪي هڪ يونيفارم مادي ڍانچي ٺاهيندا آهن17.روايتي کمپريشن، ٽينسائل ۽ مائڪرو انڊينٽيشن ٽيسٽ طريقن 18,19,20,21 استعمال ڪندي انهن جي ميخانياتي خاصيتن جي تحقيق ڪرڻ لاءِ ڪيترائي مطالعو ڪيا ويا آهن.بهرحال، ليهفيلڪون اي سي ايل جو ناول بايوميميٽڪ ڊيزائن ان کي هڪ منفرد هيٽروجنيئس مواد ٺاهي ٿو جنهن ۾ برانچ ٿيل پوليمر برش جي جوڙجڪ جون ميخانياتي خاصيتون SiHy بيس سبسٽريٽ کان بلڪل مختلف آهن.تنهن ڪري، اهو تمام ڏکيو آهي صحيح طور تي انهن خاصيتن کي روايتي ۽ انڊنٽيشن طريقن سان استعمال ڪندي.هڪ واعدو ڪندڙ طريقو استعمال ڪري ٿو نانو انڊينٽيشن ٽيسٽنگ جو طريقو جيڪو ايٽمي قوت مائڪرو اسڪوپي (AFM) ۾ لاڳو ڪيو ويو آهي، هڪ طريقو جيڪو استعمال ڪيو ويو آهي ميڪانياتي خاصيتن کي طئي ڪرڻ لاءِ نرم viscoelastic مواد جهڙوڪ بايولوجيڪل سيلز ۽ ٽشوز، انهي سان گڏ نرم پوليمر 22,23,24,25 .26,27,28,29,30.AFM nanoindentation ۾، nanoindentation جي جاچ جا بنيادي اصول AFM ٽيڪنالاجي ۾ جديد ترقي سان گڏ ڪيا ويا آهن ته جيئن ماپ جي حساسيت کي وڌايو وڃي ۽ وسيع رينج جي موروثي طور تي سپر سافٽ مواد 31,32,33,34,35,36 جي جانچ ڪئي وڃي.ان کان سواء، ٽيڪنالاجي مختلف جاميٽري جي استعمال ذريعي ٻين اهم فائدن کي پيش ڪري ٿو.انڊينٽر ۽ پروب ۽ مختلف مائع ميڊيا ۾ جاچ جو امڪان.
AFM nanoindentation مشروط طور تي ٽن مکيه حصن ۾ ورهائي سگھجي ٿو: (1) سامان (سينسر، ڊيڪٽر، تحقيق، وغيره)؛(2) ماپ جي ماپ (جهڙوڪ قوت، بي گھرڻ، رفتار، ريمپ سائيز، وغيره)؛(3) ڊيٽا پروسيسنگ (بيس لائين اصلاح، ٽچ پوائنٽ تخميني، ڊيٽا جي ترتيب، ماڊلنگ، وغيره).هن طريقي سان هڪ اهم مسئلو اهو آهي ته ادب ۾ ڪيترائي مطالعو AFM nanoindentation استعمال ڪندي ساڳي نموني / سيل / مواد جي قسم 37,38,39,40,41 لاءِ تمام مختلف مقداري نتيجن جي رپورٽ ڪن ٿا.مثال طور، Lekka et al.ميخانياتي طور تي هڪجهڙائي واري هائيڊروجيل ۽ هيٽروجنيئس سيلز جي نموني جي ماپيل نوجوان جي ماڊلس تي AFM پروب جاميٽري جو اثر مطالعو ڪيو ويو ۽ مقابلو ڪيو ويو.اهي رپورٽ ڪن ٿا ته ماڊيولس قدر تمام گهڻو انحصار ڪنٽيليور جي چونڊ ۽ ٽپ جي شڪل تي آهن، هڪ پرامڊ جي شڪل واري جاچ لاءِ سڀ کان وڌيڪ قدر ۽ گولي جي جاچ لاءِ 42 جي گھٽ قيمت سان.اهڙي طرح، Selhuber-Unkel et al.اهو ڏيکاريو ويو آهي ته ڪيئن indenter جي رفتار، indenter سائيز ۽ ٿلهي polyacrylamide (PAAM) نموني جي نوجوان جي ماڊلس کي متاثر ڪري ٿو ACM43 nanoindentation پاران ماپيل.هڪ ٻيو پيچيده عنصر معياري انتهائي گهٽ ماڊيولس ٽيسٽ مواد ۽ مفت ٽيسٽ جي طريقيڪار جي کوٽ آهي.اهو اعتماد سان صحيح نتيجا حاصل ڪرڻ تمام ڏکيو بڻائي ٿو.بهرحال، اهو طريقو نسبتا ماپ ۽ ساڳئي نموني جي قسمن جي وچ ۾ تقابلي تشخيص لاء تمام ڪارائتو آهي، مثال طور AFM نانو انڊينٽيشن استعمال ڪندي عام سيلز کي سرطان جي سيلز کان فرق ڪرڻ لاء 44، 45.
جڏهن AFM nanoindentation سان نرم مواد کي جانچيو وڃي ٿو، هڪ عام اصول اهو آهي ته هڪ گهٽ اسپرنگ ڪانسٽنٽ (k) سان پروب کي استعمال ڪيو وڃي جيڪو ويجهڙائيءَ سان نموني ماڊلس ۽ هڪ اڌ گول/گول ٽپ سان ملندو آهي ته جيئن پهرين تحقيق نموني جي سطحن تي سوراخ نه ڪري. نرم مواد سان پهريون رابطو.اهو پڻ ضروري آهي ته پروب پاران ٺاهيل انفڪشن سگنل ڪافي مضبوط هجي ته ليزر ڊيڪٽر سسٽم 24,34,46,47 ذريعي ڳولي سگهجي ٿو.الٽرا نرم متفاوت سيلز، ٽشوز ۽ جيل جي صورت ۾، هڪ ٻيو چئلينج اهو آهي ته تحقيق ۽ نموني جي مٿاڇري جي وچ ۾ چپڪندڙ قوت کي ختم ڪرڻ لاء ٻيهر پيدا ٿيندڙ ۽ قابل اعتماد ماپ 48,49,50 کي يقيني بڻائي سگهجي.تازو تائين، AFM nanoindentation تي سڀ کان وڌيڪ ڪم حياتياتي سيلز، ٽشوز، جيل، هائيڊروگلز، ۽ بايوموليڪولس جي مشيني رويي جي مطالعي تي مرکوز ڪيو ويو آهي نسبتا وڏي گولي جي تحقيقات استعمال ڪندي، عام طور تي ڪولائيڊل پروبس (CPs) جو حوالو ڏنو ويو آهي., 47, 51, 52, 53, 54, 55. اهي ٽوپيون 1 کان 50 µm جي ريڊيس هونديون آهن ۽ عام طور تي بوروسيليٽ گلاس، پوليميٿيل ميٿيڪريليٽ (PMMA)، پولسٽريئر (PS)، سلکان ڊاءِ آڪسائيڊ (SiO2) ۽ هيرن مان ٺهيل هونديون آهن. ڪاربان (DLC) وانگر.جيتوڻيڪ CP-AFM nanoindentation اڪثر ڪري نرم نموني جي خاصيت لاءِ پهرين پسند هوندي آهي، ان جا پنهنجا مسئلا ۽ حدون آهن.وڏي، مائرن جي سائز جي گولي واري ٽوڪن جو استعمال نموني سان ٽپ جي ڪل رابطي واري علائقي کي وڌائي ٿو ۽ نتيجي ۾ فضائي قرارداد جي وڏي نقصان ۾.نرم، غير معمولي نموني لاءِ، جتي مقامي عنصرن جي مشيني ملڪيت وڏي ايراضيءَ تي سراسري کان مختلف ٿي سگهي ٿي، سي پي انڊينٽيشن مقامي پيماني تي ملڪيتن ۾ ڪنهن به غير همواريت کي لڪائي سگهي ٿو52.ڪولائيڊل پروبس عام طور تي مائڪرون-سائيز ڪولائيڊل اسپيرس کي epoxy Adhesives استعمال ڪندي ٽپل ڪينٽيليور سان ڳنڍڻ سان ٺاهيا ويندا آهن.پيداوار وارو عمل پاڻ ڪيترن ئي مسئلن سان ڀريل آهي ۽ تحقيق جي حساب ڪتاب جي عمل ۾ تضاد پيدا ڪري سگهي ٿو.ان کان علاوه، ڪولائيڊل ذرڙن جي ماپ ۽ ماس سڌو سنئون متاثر ڪنٽيليور جي مکيه ڪليبريشن پيٽرولر تي، جهڙوڪ گونج جي تعدد، بهار جي سختي، ۽ انحراف حساسيت 56,57,58.اهڙيء طرح، عام طور تي استعمال ٿيل طريقا روايتي AFM جاچ لاءِ، جهڙوڪ درجه حرارت جي حساب سان، شايد CP لاءِ صحيح حساب ڪتاب مهيا نه ڪري سگھن، ۽ انهن سڌارن کي انجام ڏيڻ لاءِ ٻيا طريقا گهربل هوندا. نرم نموني جي خاصيتن جو مطالعو ڪريو، جيڪو هڪ ٻيو مسئلو پيدا ڪري ٿو جڏهن ڪينٽيليور جي غير لڪير واري رويي کي نسبتا وڏي انحراف 62,63,64 تي حساب ڪري ٿو.جديد ڪولائيڊل پروب انڊينٽيشن جا طريقا عام طور تي حساب ۾ وٺن ٿا ڪنٽيليور جي جاميٽري کي جانچڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو، پر ڪولوائيڊل ذرڙن جي اثر کي نظر انداز ڪن ٿا، جيڪو طريقي جي درستگي ۾ اضافي غير يقيني صورتحال پيدا ڪري ٿو 38,61.ساڳيءَ طرح، لچڪدار ماڊيولي جي حساب سان رابطي جي ماڊل جي فِٽنگ جو سڌي طرح انڊينٽيشن پروب جي جاميٽري تي دارومدار رکي ٿو، ۽ ٽپ ۽ نموني جي مٿاڇري جي خاصيتن جي وچ ۾ ميلاپ غلطيءَ جو سبب بڻجي سگھي ٿو 27، 65، 66، 67، 68. اسپينسر وغيره پاران ڪجھ تازو ڪم.CP-AFM nanoindentation طريقي سان استعمال ڪندي نرم پوليمر برش کي خاص ڪرڻ وقت جيڪي عنصر کي ڌيان ۾ رکڻ گهرجي.هنن ٻڌايو ته پوليمر برش ۾ ويسڪس فلوئڊ کي برقرار رکڻ رفتار جي ڪارڪردگيءَ جي نتيجي ۾ هيڊ لوڊشيڊنگ ۾ اضافو ٿئي ٿو ۽ ان ڪري رفتار جي مختلف ماپن تي دارومدار 30,69,70,71.
هن مطالعي ۾، اسان الٽرا نرم انتهائي لچڪدار مواد ليهفلڪون A CL جي سطح ماڊلس کي تبديل ڪيو آهي AFM nanoindentation طريقي سان استعمال ڪندي.هن مواد جي خاصيتن ۽ نئين جوڙجڪ کي ڏنو ويو، روايتي انڊينٽيشن جي طريقي جي حساسيت جي حد واضح طور تي هن انتهائي نرم مواد جي ماڊل کي خاص ڪرڻ لاء ڪافي نه آهي، تنهنڪري اهو ضروري آهي ته AFM نانو انڊينٽيشن جو طريقو اعلي حساسيت ۽ گهٽ حساسيت سان استعمال ڪيو وڃي.سطحموجوده ڪولائيڊل AFM پروب جي نانو انڊينٽيشن ٽيڪنڪ جي نقصن ۽ مسئلن جو جائزو وٺڻ کان پوءِ، اسان ڏيکاريون ٿا ته ڇو اسان هڪ ننڍڙو، حسب ضرورت ٺهيل AFM پروب چونڊيو آهي ته جيئن حساسيت، پس منظر جي شور، رابطي جي نقطي نقطي، نرم متفاوت مواد جي رفتار ماڊلس کي ختم ڪرڻ لاءِ، جيئن ته فلوئڊ برقرار رکڻ. انحصار.۽ صحيح مقدار.ان کان علاوه، اسان انڊنٽيشن ٽپ جي شڪل ۽ طول و عرض کي درست انداز ۾ ماپڻ جي قابل ٿي وياسون، اسان کي مواد سان ٽپ جي رابطي واري علائقي جو اندازو لڳائڻ کان سواء لچڪ جي ماڊل کي طئي ڪرڻ لاء مخروط-اسپير فٽ ماڊل استعمال ڪرڻ جي اجازت ڏني.هن ڪم ۾ جيڪي ٻه واضح مفروضا ڪيا ويا آهن اهي مڪمل طور تي لچڪدار مادي ملڪيت ۽ انڊينٽيشن ڊيپٿ-آزاد ماڊيولس آهن.ھن طريقي کي استعمال ڪندي، اسان پھريائين الٽرا نرم معيار کي ھڪ سڃاتل ماڊيولس سان آزمايو، ۽ پوءِ ھن طريقي کي استعمال ڪيوسين ٻن مختلف ڪنيڪٽ لينس جي مواد جي سطحن کي نمايان ڪرڻ لاءِ.AFM nanoindentation جي مٿاڇري کي خاص ڪرڻ جو هي طريقو وڌيل حساسيت سان توقع ڪئي وڃي ٿي ته بايوميميٽڪ هيٽروجنيئس الٽراسافٽ مواد جي وسيع رينج تي لاڳو ٿئي ٿي جيڪا طبي آلات ۽ بايوميڊيڪل ايپليڪيشنن ۾ امڪاني استعمال سان.
Lehfilcon A ڪانٽيڪٽ لينس (Alcon, Fort Worth, Texas, USA) ۽ انهن جا سلڪون هائيڊروجيل سبسٽرا نانو انڊينٽيشن تجربن لاءِ چونڊيا ويا.تجربي ۾ خاص طور تي ٺهيل لينس مائونٽ استعمال ڪيو ويو.ٽيسٽ لاءِ لينس لڳائڻ لاءِ، ان کي احتياط سان گنبد جي شڪل واري اسٽينڊ تي رکيو ويو، ان ڳالهه کي يقيني بڻايو ويو ته ڪو به هوائي بلبل اندر نه اچي، ۽ پوءِ ڪنارن سان ٺهيو.لينس هولڊر جي چوٽي تي فڪسچر ۾ هڪ سوراخ نانو انڊينٽيشن تجربن لاءِ لينس جي آپٽيڪل سينٽر تائين رسائي فراهم ڪري ٿو جڏهن ته مائع کي جاءِ تي رکيل آهي.اهو لينس کي مڪمل طور تي هائيڊريٽ رکي ٿو.500 μl ڪانٽيڪل لينس پيڪنگنگ حل استعمال ڪيو ويو ٽيسٽ حل طور.مقدار جي نتيجن جي تصديق ڪرڻ لاءِ، تجارتي طور تي دستياب غير فعال ٿيل پوليڪريلامائيڊ (PAAM) هائيڊروجيل تيار ڪيا ويا هڪ polyacrylamide-co-methylene-bisacrylamide مرکب (100 mm Petrisoft Petri dishes, Matrigen, Irvine, CA, USA)، هڪ سڃاتل لچڪدار ماڊلس 1. ڪي پي اي4-5 قطرا استعمال ڪريو (تقريبن 125 μl) فاسفيٽ بفر ٿيل سالين (PBS from Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, USA) ۽ 1 قطرو OPTI-FREE Puremoist contact lens solution (Alcon, Vaud, TX, USA).) AFM hydrogel-probe انٽرفيس تي.
Lehfilcon A CL ۽ SiHy ذيلي ذخيري جا نمونا FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) سسٽم استعمال ڪندي نظر آيا، جيڪي اسڪيننگ ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪرو اسڪوپ (STEM) ڊيڪٽر سان ليس هوندا آهن.نمونن کي تيار ڪرڻ لاءِ، لينز کي پهرين پاڻيءَ سان ڌويو ويو ۽ پائي جي شڪل واري ويج ۾ ڪٽيو ويو.نموني جي هائيڊروفيلڪ ۽ هائيڊروفوبڪ اجزاء جي وچ ۾ فرق جي ابتڙ حاصل ڪرڻ لاء، RuO4 جو 0.10٪ مستحڪم حل هڪ رنگ جي طور تي استعمال ڪيو ويو، جنهن ۾ نمونن کي 30 منٽ لاء وسايو ويو.Lehfilcon A CL RuO4 اسٽيننگ نه رڳو بهتر فرق جي برعڪس حاصل ڪرڻ لاءِ اهم آهي، پر برانچ ٿيل پوليمر برش جي ساخت کي ان جي اصل شڪل ۾ محفوظ ڪرڻ ۾ پڻ مدد ڪري ٿو، جيڪي پوءِ STEM تصويرن تي نظر اچن ٿا.اهي پوءِ ڌويا ويا ۽ ايٿانول / پاڻي جي مرکب جي هڪ سيريز ۾ ايٿانول ڪنسنٽريشن کي وڌائڻ سان.نموني پوءِ EMBed 812/Araldite epoxy سان اڇلايا ويا، جيڪي 70 ° C تي رات جو ٺيڪ ٿي ويا.رال پوليمرائيزيشن پاران حاصل ڪيل نمونا بلاڪ هڪ الٽرامائڪروٽوم سان ڪٽيا ويا هئا، ۽ نتيجو پتلي حصن کي 30 kV جي تيز رفتار وولٽيج تي گهٽ ويڪيوم موڊ ۾ اسٽيم ڊيڪٽر سان ڏٺو ويو.ساڳيو SEM سسٽم PFQNM-LC-A-CAL AFM پروب جي تفصيلي خاصيت لاءِ استعمال ڪيو ويو (بروڪر نانو، سانتا باربرا، CA، USA).AFM پروب جون SEM تصويرون حاصل ڪيون ويون هڪ عام هاء ويڪيوم موڊ ۾ 30 kV جي تيز رفتار وولٹیج سان.AFM جاچ ٽپ جي شڪل ۽ سائيز جي سڀني تفصيلن کي رڪارڊ ڪرڻ لاءِ مختلف زاوين ۽ وڏين شڪلن تي تصويرون حاصل ڪريو.تصويرن ۾ دلچسپي جي سڀني ٽپ طول و عرض ڊجيٽل ماپي ويا.
A Dimension FastScan Bio Icon ايٽمي قوت مائڪرو اسڪوپ (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) سان “PeakForce QNM in Fluid” موڊ استعمال ڪيو ويو ليهفلڪون A CL، SiHy substrate، ۽ PAAm هائيڊروجيل نموني کي ڏسڻ ۽ نانو انڊينٽيٽ ڪرڻ لاءِ.تصويرن جي تجربن لاءِ، هڪ PEAKFORCE-HIRS-FA پروب (Bruker) 1 nm جي نامياري ٽپ ريڊيس سان استعمال ڪيو ويو 0.50 Hz جي اسڪين جي شرح تي نموني جي اعليٰ ريزوليوشن تصويرن کي پڪڙڻ لاءِ.سڀئي تصويرون آبي حل ۾ ورتيون ويون.
AFM nanoindentation تجربا ڪيا ويا PFQNM-LC-A-CAL پروب (Bruker) استعمال ڪندي.AFM پروب ۾ 345 nm ٿلهو، 54 µm ڊگھو ۽ 4.5 µm ويڪر 45 kHz جي گونج واري فريڪوئنسي سان نائٽرائڊ ڪينٽيليور تي سلڪون ٽپ آهي.اهو خاص طور تي ٺهيل آهي خاص طور تي نرم حياتياتي نموني تي مقدار جي nanomechanical ماپن کي انجام ڏيڻ ۽ انجام ڏيڻ.سينسرز انفرادي طور تي فيڪٽري ۾ اڳ-ڪليبريٽ ٿيل اسپرنگ سيٽنگن سان ترتيب ڏنل آهن.هن مطالعي ۾ استعمال ڪيل تحقيقات جي چشمي جي تسلسل 0.05-0.1 N/m جي حد ۾ هئا.صحيح طور تي ٽپ جي شڪل ۽ سائيز کي طئي ڪرڻ لاء، تحقيق جي وضاحت ڪئي وئي هئي SEM استعمال ڪندي تفصيل سان.انجير تي.تصوير 1a ڏيکاري ٿو هڪ اعلي ريزوليوشن، گهٽ ميگنيفڪيشن اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروگراف PFQNM-LC-A-CAL پروب جو، پروب ڊيزائن جو هڪ هولسٽڪ نظارو مهيا ڪري ٿو.انجير تي.1b تحقيق جي ٽپ جي چوٽي جو هڪ وڏو نظارو ڏيکاري ٿو، ٽپ جي شڪل ۽ سائيز بابت معلومات مهيا ڪري ٿي.انتهائي آخر ۾، سوئي هڪ اڌ گول آهي جنهن جو قطر 140 nm آهي (تصوير 1c).هن جي هيٺان، ٽپ هڪ مخروطي شڪل ۾ ٽپي ٿو، تقريبن 500 nm جي ماپ جي ڊيگهه تائين پهچي ٿو.ٽيپرنگ واري علائقي کان ٻاهر، ٽپ سلنڈر آهي ۽ 1.18 µm جي ڪل ٽپ جي ڊيگهه ۾ ختم ٿئي ٿي.هي آهي مکيه فنڪشنل حصو پروب ٽپ جو.ان کان علاوه، هڪ وڏي گولي پولسٽريئر (PS) پروب (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) جنهن جو قطر قطر 45 µm ۽ اسپرنگ مستقل 2 N/m سان پڻ ڪولائيڊل پروب جي جاچ لاءِ استعمال ڪيو ويو.مقابلي لاءِ PFQNM-LC-A-CAL 140 nm جاچ سان.
اهو ٻڌايو ويو آهي ته مائع AFM جي جاچ ۽ پوليمر برش جي جوڙجڪ جي وچ ۾ نانو انڊينٽيشن جي وچ ۾ ڦاسي سگهي ٿو، جيڪو AFM جي تحقيقات تي هڪ مٿي واري قوت کي وڌائيندو ان کان اڳ جو اهو اصل ۾ سطح کي ڇڪي.69.سيال جي برقرار رکڻ جي ڪري هي viscous extrusion اثر رابطي جي ظاهري نقطي کي تبديل ڪري سگهي ٿو، ان ڪري مٿاڇري جي ماڊلس جي ماپ کي متاثر ڪري ٿو.تحقيق جي جاميٽري جي اثر جو مطالعو ڪرڻ ۽ سيال جي برقرار رکڻ تي انڊنٽيشن اسپيڊ، 1 µm/s ۽ 2 µm/s جي مستقل بي گھرڻ جي شرحن تي 140 nm قطر جي پروب استعمال ڪندي ليهفلڪون A CL نمونن لاءِ انڊينٽيشن فورس وکر پلاٽ ڪيا ويا.تحقيق قطر 45 µm، مقرر قوت سيٽنگ 6 nN حاصل ڪئي 1 µm/s تي.تجربا 140 nm قطر ۾ پروب سان ڪيا ويا 1 µm/s جي انڊينٽيشن اسپيڊ ۽ 300 pN جي هڪ مقرر قوت، جنهن کي مٿي جي پلڪ جي جسماني رينج (1–8 kPa) اندر رابطي جو دٻاءُ پيدا ڪرڻ لاءِ چونڊيو ويو.پريشر 72. PAA هائيڊروجيل جا نرم تيار ٿيل نمونا 1 kPa جي پريشر سان 50 pN جي انڊينٽيشن فورس لاءِ 1 μm/s جي رفتار سان 140 nm جي قطر سان پروب استعمال ڪندي آزمايا ويا.
جيئن ته PFQNM-LC-A-CAL پروب جي چپ جي مخروطي حصي جي ڊگھائي لڳ ڀڳ 500 nm آهي، ان ڪري ڪنهن به انڊينٽيشن ڊيپٿ < 500 nm لاءِ اهو محفوظ طور تي فرض ڪري سگهجي ٿو ته انڊينٽيشن دوران پروب جي جاميٽري ان جي مطابق صحيح رهندي. مخروطي شڪل.ان کان علاوه، اهو فرض ڪيو ويو آهي ته امتحان هيٺ مواد جي مٿاڇري هڪ پٺتي پيل لچڪدار ردعمل ڏيکاريندو، جنهن جي تصديق پڻ هيٺين حصن ۾ ڪئي ويندي.تنهن ڪري، ٽپ جي شڪل ۽ سائيز تي منحصر ڪري، اسان بريسکو، سيبسٽين ۽ ايڊمز پاران تيار ڪيل شنک-اسپير فيٽنگ ماڊل کي چونڊيو، جيڪو وينڊرز جي سافٽ ويئر ۾ موجود آهي، اسان جي AFM نانو انڊينٽيشن تجربن (NanoScope) کي پروسيس ڪرڻ لاءِ.علحدگيءَ واري ڊيٽا جي تجزيي واري سافٽ ويئر، بروڪر) 73. ماڊل وضاحت ڪري ٿو فورس-ڊسپليسمينٽ رشتي F(δ) هڪ مخروطي لاءِ هڪ گولي واري اپيڪس عيب سان.انجير تي.شڪل 2 ڏيکاري ٿو رابطي جي جاميٽري دوران رابطي جي جاميٽري کي هڪ سخت مخروط جي هڪ گولي ٽپ سان، جتي R آهي ريڊيس ريڊيس اسفريڪل ٽپ جو، a آهي رابطي جي ريڊيس آهي، b آهي رابطي ريڊيس گولي ٽپ جي آخر ۾، δ آهي رابطي جي ريڊيس.indentation depth، θ مخروط جو اڌ زاويه آهي.هن پروب جي SEM تصوير واضح طور تي ڏيکاري ٿي ته 140 nm قطر جي گولي واري ٽپ هڪ مخروطي طور تي ضم ٿي وڃي ٿي، تنهنڪري هتي b جي وضاحت صرف R ذريعي ڪئي وئي آهي، يعني b = R cos θ.وينڊرز طرفان فراهم ڪيل سافٽ ويئر ينگ جي ماڊيولس (E) جي قدرن کي ڳڻڻ لاءِ هڪ مخروطي دائري جو تعلق مهيا ڪري ٿو فورس جي الڳ ٿيڻ واري ڊيٽا مان فرض ڪري ٿو a > b.تعلق:
جتي F indentation قوت آهي، E is Young's modulus، ν is Poisson's ratio.رابطي جي ريڊيس a کي استعمال ڪندي اندازو لڳائي سگھجي ٿو:
ھڪڙي سخت شنک جي رابطي جي جاميٽري جي اسڪيم ھڪڙي گولي ٽپ سان دٻايو ويو آھي ھڪڙي ليفلڪون ڪانٽڪٽ لينس جي مواد ۾ شاخ ٿيل پوليمر برش جي مٿاڇري واري پرت سان.
جيڪڏهن a ≤ b، لاڳاپو گھٽجي وڃي ٿو مساوات لاءِ روايتي گولي انڊينٽر؛
اسان سمجهون ٿا ته پي ايم پي سي پوليمر برش جي برانچ ٿيل ڍانچي سان انڊيٽنگنگ پروب جي رابطي جي نتيجي ۾ رابطي جي ريڊيس a کي گولائي رابطي واري ريڊيس بي کان وڌيڪ ٿيندي.تنهن ڪري، هن مطالعي ۾ ڪيل لچڪدار ماڊيولس جي سڀني مقدار جي ماپ لاء، اسان استعمال ڪيو انحصار کي حاصل ڪيل ڪيس لاءِ a > b.
هن مطالعي ۾ اڀياس ڪيل الٽراسافٽ بايوميميٽڪ مواد جامع نموني جي ڪراس سيڪشن جي اسڪيننگ ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسکوپي (STEM) ۽ مٿاڇري جي ايٽمي قوت مائڪرو اسڪوپي (AFM) کي استعمال ڪندي جامع تصوير ٺاهيا ويا.هي تفصيلي مٿاڇري جي خاصيت اسان جي اڳوڻي شايع ٿيل ڪم جي توسيع جي طور تي ڪيو ويو، جنهن ۾ اسان اهو طئي ڪيو ته PMPC-تبديل ٿيل lehfilcon A CL مٿاڇري جي متحرڪ طور تي برانچ ٿيل پوليميرڪ برش جي جوڙجڪ ڏيهي ڪنوريل ٽائيس 14 ڏانهن ساڳي ميڪيڪل ملڪيت ڏيکاري ٿي.ان لاءِ، اسان ڪنٽڪٽ لينس جي سطحن کي بايوميميٽڪ مواد 14 طور حوالو ڏيون ٿا.انجير تي.3a،b ڏيکاريو برانچ ٿيل PMPC پوليمر برش جي ڍانچي جا ڪراس سيڪشنز جي مٿاڇري تي ليفيلڪن A CL سبسٽرٽ ۽ هڪ غير علاج ٿيل SiHy سبسٽرٽ، ترتيب سان.ٻنهي نمونن جي سطحن کي وڌيڪ تجزيو ڪيو ويو اعلي ريزوليوشن AFM تصويرون استعمال ڪندي، جيڪي وڌيڪ تصديق ڪن ٿا STEM تجزيي جي نتيجن (تصوير 3c، ڊي).گڏ ڪيون ويون آهن، اهي تصويرون PMPC برانچ ٿيل پوليمر برش جي جوڙجڪ جي هڪ اندازي مطابق 300-400 nm تي ڏين ٿيون، جيڪا AFM نانو انڊينشن جي ماپ جي تشريح لاءِ اهم آهي.تصويرن مان نڪتل هڪ ٻيو اهم مشاهدو اهو آهي ته CL بايوميٽيڪل مواد جي مجموعي سطحي ساخت، سي ايڇائي سبسٽريٽ مواد کان مورفولوجيڪل طور مختلف آهي.انهن جي مٿاڇري جي مورفولوجي ۾ اهو فرق ظاهر ٿي سگهي ٿو انهن جي ميخانياتي رابطي دوران انڊينٽنگ AFM جي تحقيق سان ۽ بعد ۾ ماپيل ماڊيولس قدرن ۾.
ڪراس-سيڪشنل اسٽيم تصويرون (a) lehfilcon A CL ۽ (b) SiHy substrate.اسڪيل بار، 500 nm.AFM تصويرون Lehfilcon A CL substrate جي مٿاڇري (c) ۽ بنيادي SiHy substrate (d) (3 µm × 3 µm).
بايو انسپائرڊ پوليمر ۽ پوليمر برش جي جوڙجڪ فطري طور تي نرم آهن ۽ وڏي پيماني تي اڀياس ڪئي وئي آهي ۽ مختلف بايوميڊيڪل ايپليڪيشنن ۾ استعمال ڪئي وئي آهي74,75,76,77.تنهن ڪري، اهو ضروري آهي ته AFM nanoindentation طريقو استعمال ڪيو وڃي، جيڪو صحيح ۽ معتبر طور تي انهن جي ميخانياتي ملڪيت کي ماپ ڪري سگهي ٿو.پر ساڳئي وقت، انهن الٽرا نرم مواد جي منفرد ملڪيت، جهڙوڪ انتهائي گهٽ لچڪدار ماڊيولس، اعلي مائع مواد ۽ اعلي لچڪدار، اڪثر ڪري ان کي درست مواد، شڪل ۽ شڪل کي چونڊڻ ڏکيو بڻائي ٿو.ماپ.اهو ضروري آهي ته انڊينٽر نموني جي نرم مٿاڇري کي سوراخ نه ڪري، جيڪا سطح سان رابطي جي نقطي ۽ رابطي جي علائقي کي طئي ڪرڻ ۾ غلطيون پيدا ڪري ٿي.
ان لاءِ، الٽرا نرم بايوميٽيڪل مواد (lehfilcon A CL) جي مورفولوجي جي هڪ جامع سمجھڻ ضروري آهي.برانچ ٿيل پوليمر برش جي سائيز ۽ ڍانچي جي باري ۾ معلومات اميجنگ جي طريقي سان حاصل ڪئي وئي آهي AFM نانو انڊينٽيشن ٽيڪنڪ استعمال ڪندي سطح جي ميخانياتي خاصيت جو بنياد.مائڪرون سائز جي گولي واري ڪولائيڊل پروبس جي بدران، اسان PFQNM-LC-A-CAL سلکان نائٽرائڊ پروب (بروڪر) کي 140 nm جي ٽِپ قطر سان چونڊيو، خاص طور تي حياتياتي نمونن 78، 79، 78، 78 جي مشيني خاصيتن جي مقدار جي ماپنگ لاءِ ٺهيل آهي. , 81, 82, 83, 84 روايتي ڪولائيڊل پروبس جي مقابلي ۾ نسبتا تيز پروب استعمال ڪرڻ جو منطق مواد جي ساختي خصوصيتن جي ذريعي وضاحت ڪري سگهجي ٿو.CL lehfilcon A جي مٿاڇري تي برانچ ٿيل پوليمر برش سان پروب ٽِپ جي سائيز (~ 140 nm) جو مقابلو ڪندي، تصوير 3a ۾ ڏيکاريل آهي، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته ٽپ ايتري وڏي آهي جو انهن برش جي جوڙجڪ سان سڌو سنئون رابطي ۾ اچي. انهن جي ذريعي ٽپ سوراخ ڪرڻ جو موقعو گھٽائي ٿو.هن نقطي کي واضع ڪرڻ لاء، تصوير 4 ۾ ليهفلڪون A CL جي هڪ اسٽيم تصوير آهي ۽ AFM جاچ جي انڊيٽنگ ٽپ (پيماني تي ٺهيل).
اسڪيميٽ ڏيکاريندي STEM تصوير lehfilcon A CL ۽ ACM انڊينٽيشن پروب (پيماني تي ٺهيل).
ان کان علاوه، 140 nm جي ٽِپ سائيز ايتري ننڍي آهي ته جيئن CP-AFM nanoindentation method69,71 پاران تيار ڪيل پوليمر برشز لاءِ اڳ ۾ ڄاڻايل ڪنهن به چپچپا اخراج اثرات جي خطري کان بچڻ لاءِ.اسان فرض ڪريون ٿا ته خاص مخروطي گولي واري شڪل ۽ نسبتاً ننڍي سائيز جي ڪري هن AFM ٽپ (Fig. 1)، lehfilcon A CL نانو انڊينٽيشن ذريعي پيدا ٿيندڙ قوت وکر جي نوعيت جو دارومدار انڊينٽيشن جي رفتار يا لوڊ ڪرڻ/اڙڻ جي رفتار تي نه هوندو. .تنهن ڪري، اهو poroelastic اثرات کان متاثر نه آهي.هن مفروضي کي جانچڻ لاءِ، lehfilcon A CL نمونن کي PFQNM-LC-A-CAL پروب استعمال ڪندي هڪ مقرر ڪيل وڌ ۾ وڌ قوت تي نشان لڳايو ويو، پر ٻن مختلف رفتارن تي، ۽ نتيجي ۾ tensile ۽ retract force curves استعمال ڪيا ويا قوت کي پلاٽ ڪرڻ لاءِ (nN) جدائي ۾ (µm) تصوير 5a ۾ ڏيکاريل آهي.اهو واضح آهي ته لوڊ ڪرڻ ۽ ان لوڊ ڪرڻ دوران قوت جا وکر مڪمل طور تي اوورليپ ٿين ٿا، ۽ ڪو به واضح ثبوت نه آهي ته صفر انڊينٽيشن ڊيپٿ تي فورس شيئر انگ ۾ انڊينٽيشن اسپيڊ سان وڌي ٿي، جنهن مان اهو ظاهر ٿئي ٿو ته انفرادي برش عنصرن جي خصوصيت بغير پورائيلسٽڪ اثر جي هئي.ان جي ابتڙ، سيال برقرار رکڻ جا اثر (ويسڪوس خارج ڪرڻ ۽ پورائيلسٽيٽي اثرات) 45 µm قطر AFM جاچ لاءِ ساڳي انڊينٽيشن اسپيڊ تي واضح آهن ۽ نمايان ٿيل آهن هسٽريسس جي وچ ۾ ڇڪڻ ۽ واپسي واري وکر جي وچ ۾، جيئن تصوير 5b ۾ ڏيکاريل آهي.اهي نتيجا مفروضي جي حمايت ڪن ٿا ۽ تجويز ڪن ٿا ته 140 nm قطر جي تحقيقات اهڙين نرم سطحن جي خاصيت لاءِ سٺو انتخاب آهن.
lehfilcon A CL indentation force curves ACM استعمال ڪندي؛(a) ٻن لوڊشيڊنگ جي شرحن تي 140 nm جي قطر سان هڪ پروب استعمال ڪندي، مٿاڇري جي انڊينٽيشن دوران پورائيلسٽڪ اثر جي غير موجودگيءَ جو مظاهرو ڪندي؛(b) 45 µm ۽ 140 nm جي قطر سان پروب استعمال ڪندي.s ننڍڙن پروبس جي مقابلي ۾ وڏي جاچ لاءِ ويسڪوس خارج ڪرڻ ۽ پورائيلسٽيٽي جا اثر ڏيکاريو.
الٽراسافٽ مٿاڇري کي خاص ڪرڻ لاءِ، AFM نانو انڊينٽيشن طريقن کي لازمي طور تي بهترين تحقيق هجڻ گهرجي مطالعي هيٺ مواد جي خاصيتن جو مطالعو ڪرڻ لاءِ.ٽپ جي شڪل ۽ سائيز کان علاوه، AFM ڊيڪٽر سسٽم جي حساسيت، امتحان واري ماحول ۾ ٽپ جي ڇڪڻ جي حساسيت، ۽ ڪينٽيليور جي سختي نانو انڊينٽيشن جي درستگي ۽ اعتبار کي طئي ڪرڻ ۾ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا.ماپون.اسان جي AFM سسٽم لاءِ، پوزيشن حساس ڊيڪٽر (PSD) جي سڃاڻپ جي حد لڳ ڀڳ 0.5 mV آهي ۽ اها اڳڪٿي ڪيل اسپرنگ ريٽ تي ٻڌل آهي ۽ PFQNM-LC-A-CAL پروب جي حساب ڪيل فلوئڊ انفليڪشن حساسيت تي ٻڌل آهي. نظرياتي لوڊ حساسيت.0.1 pN کان گھٽ آھي.تنهن ڪري، هي طريقو ڪنهن به پردي شور جزو کان سواء گهٽ ۾ گهٽ انڊينٽيشن فورس ≤ 0.1 pN جي ماپ جي اجازت ڏئي ٿو.بهرحال، AFM سسٽم لاءِ پردي جي شور کي هن سطح تائين گهٽائڻ لاءِ تقريبن ناممڪن آهي ڇاڪاڻ ته فڪٽرن جهڙوڪ ميڪيڪل وائيبريشن ۽ فلوئڊ ڊينامڪس.اهي عنصر AFM nanoindentation طريقي جي مجموعي حساسيت کي محدود ڪن ٿا ۽ ان جي نتيجي ۾ تقريبا ≤ 10 pN جي پس منظر شور سگنل جي نتيجي ۾.مٿاڇري جي خاصيت لاءِ، lehfilcon A CL ۽ SiHy سبسٽرا جا نمونا مڪمل طور تي هائيڊريٽ ٿيل حالتن ۾ SEM خاصيت لاءِ 140 nm پروب استعمال ڪندي انڊينٽ ڪيا ويا، ۽ نتيجي ۾ پيدا ٿيندڙ قوت وکر قوت (pN) ۽ دٻاءَ جي وچ ۾ سپرمپوز ڪيا ويا.جدائي پلاٽ (µm) تصوير 6a ۾ ڏيکاريل آهي.SiHy بيس سبسٽرٽ جي مقابلي ۾، lehfilcon A CL فورس وکر واضح طور تي هڪ عبوري مرحلو ڏيکاري ٿو جيڪو فورڪ ٿيل پوليمر برش سان رابطي جي نقطي تي شروع ٿئي ٿو ۽ هيٺئين مواد سان ٽپ جي رابطي جي نشان جي سلپ ۾ تيز تبديلي سان ختم ٿئي ٿو.قوت وکر جو هي عبوري حصو مٿاڇري تي برانچ ٿيل پوليمر برش جي واقعي لچڪدار رويي کي نمايان ڪري ٿو، جيئن ته ٽينشن وکر ۽ برش جي جوڙجڪ ۽ وڏي SiHy مواد جي وچ ۾ ميڪانياتي خاصيتن ۾ برعڪس جي ويجهو ڪمپريشن وکر جو ثبوت آهي.جڏهن lefilcon compare.PCS (Fig. 3a) جي STEM تصوير ۾ شاخ ٿيل پوليمر برش جي سراسري ڊگھائي ۽ تصوير 3a ۾ abscissa سان گڏ ان جي قوت وکر کي الڳ ڪرڻ.6a ڏيکاري ٿو ته طريقو ٽپ ۽ شاخ ٿيل پوليمر کي سطح جي بلڪل چوٽي تائين پهچڻ جي قابل آهي.برش جي جوڙجڪ جي وچ ۾ رابطو.ان کان علاوه، قوت وکر جي ويجهو اوورليپ اشارو ڪري ٿو ته ڪو به مائع برقرار رکڻ وارو اثر نه آهي.هن معاملي ۾، اتي بلڪل ڪو به adhesion نه آهي سوئي ۽ نموني جي مٿاڇري جي وچ ۾.ٻن نمونن لاءِ قوت وکر جا مٿاهون حصا اوورليپ ٿين ٿا، سبسٽريٽ مواد جي ميڪانياتي ملڪيت جي هڪجهڙائي کي ظاهر ڪن ٿا.
(a) AFM nanoindentation force curves for lehfilcon A CL substrates ۽ SiHy substrates، (b) قوت وکر ڏيکاريندي رابطي جي نقطي جو اندازو لڳائڻ جو پس منظر شور جي حد جو طريقو استعمال ڪندي.
قوت وکر جي تفصيلي تفصيلن جي مطالعي ڪرڻ لاء، ليفيلڪون A CL نموني جي ٽينشن وکر کي تصوير 6b ۾ y-محور سان گڏ وڌ ۾ وڌ 50 pN جي قوت سان ٻيهر پلاٽ ڪيو ويو آهي.هي گراف اصل پس منظر جي شور بابت اهم معلومات مهيا ڪري ٿو.شور ±10 pN جي رينج ۾ آهي، جيڪو رابطي جي نقطي کي صحيح طور تي طئي ڪرڻ ۽ انڊينٽيشن جي کوٽائي جي حساب سان استعمال ڪيو ويندو آهي.جيئن ته ادب ۾ ٻڌايو ويو آهي، رابطي جي پوائنٽن جي سڃاڻپ ضروري آهي ته صحيح طور تي مادي خاصيتن جو جائزو وٺڻ لاء، جهڙوڪ modulus85.قوت وکر ڊيٽا جي خودڪار پروسيسنگ ۾ شامل هڪ نقطو ڏيکاريو ويو آهي هڪ بهتر فٽ ڊيٽا جي فٽنگ ۽ مقدار جي ماپن جي وچ ۾ نرم مواد 86 لاءِ.هن ڪم ۾، اسان جي رابطي جي نقطي جي چونڊ نسبتا سادو ۽ مقصد آهي، پر ان جون حدون آهن.رابطي جي نقطي کي طئي ڪرڻ لاءِ اسان جي قدامت پسند انداز جي نتيجي ۾ ٿي سگھي ٿو ٿورڙي حد کان وڌيڪ ماپيل ماڊيولس قدرن جي ننڍڙن اشارن جي کوٽائي لاءِ (<100 nm).الورورٿم تي ٻڌل ٽچ پوائنٽ ڳولڻ ۽ خودڪار ڊيٽا پروسيسنگ جو استعمال مستقبل ۾ هن ڪم جو تسلسل ٿي سگهي ٿو اسان جي طريقي کي وڌيڪ بهتر ڪرڻ لاءِ.اهڙيءَ طرح، ±10 pN جي ترتيب تي اندروني پس منظر جي شور لاءِ، اسان رابطي واري نقطي کي فگر 6b ۾ x-axis تي ≥10 pN جي قيمت سان پهرين ڊيٽا پوائنٽ طور بيان ڪريون ٿا.پوءِ، 10 pN جي شور جي حد جي مطابق، ~ 0.27 µm جي سطح تي هڪ عمودي لڪير سطح سان رابطي جي نقطي کي نشانو بڻائيندي آهي، جنهن کان پوءِ ڇڪڻ وارو وکر جاري رهندو آهي جيستائين سبسٽرٽ ~ 270 nm جي انڊينٽيشن ڊيپٿ کي پورو نه ڪري.دلچسپ ڳالهه اها آهي ته، برانچ ٿيل پوليمر برش جي خاصيتن جي ماپ جي بنياد تي (300-400 nm) ماپنگ جي طريقي سان ماپي وئي، CL lehfilcon جي انڊينٽيشن ڊيپٿ پس منظر شور جي حد جي طريقي سان استعمال ڪندي ڏٺو ويو هڪ نمونو اٽڪل 270 nm آهي، جيڪو تمام ويجهو آهي. STEM سان ماپ جي ماپ.اهي نتيجا هن تمام نرم ۽ انتهائي لچڪدار برانچ ٿيل پوليمر برش جي جوڙجڪ جي نشاندهي لاءِ AFM جاچ ٽپ جي شڪل ۽ سائيز جي مطابقت ۽ قابل اطلاق جي تصديق ڪن ٿا.هي ڊيٽا پڻ مضبوط ثبوت فراهم ڪري ٿو اسان جي پس منظر جي شور کي استعمال ڪرڻ جي طريقي جي حمايت ڪرڻ لاء هڪ حد جي طور تي رابطي جي پوائنٽن جي نشاندهي ڪرڻ لاء.اهڙيء طرح، رياضياتي ماڊلنگ ۽ قوت وکر فٹنگ مان حاصل ڪيل ڪنهن به مقدار جي نتيجن کي نسبتا درست هجڻ گهرجي.
AFM nanoindentation طريقن پاران مقدار جي ماپ مڪمل طور تي منحصر آهن رياضياتي ماڊل تي استعمال ٿيل ڊيٽا جي چونڊ ۽ بعد ۾ تجزيو لاء.تنهن ڪري، اهو ضروري آهي ته ڪنهن خاص ماڊل کي چونڊڻ کان اڳ، انڊينٽر جي انتخاب سان لاڳاپيل سڀني عنصر، مادي ملڪيت ۽ انهن جي رابطي جي ميڪيڪل تي غور ڪرڻ ضروري آهي.انهي صورت ۾، ٽپ جي جاميٽري کي احتياط سان SEM مائڪروگرافس (تصوير 1) استعمال ڪيو ويو، ۽ نتيجن جي بنياد تي، 140 nm قطر AFM nanoindenting probe سان سخت مخروط ۽ گولي ٽپ جيوميٽري هڪ سٺو انتخاب آهي lehfilcon A CL79 نموني جي خاصيت لاءِ. .هڪ ٻيو اهم عنصر جنهن کي احتياط سان جائزو وٺڻ جي ضرورت آهي پوليمر مواد جي لوچ جانچ ڪئي پئي وڃي.جيتوڻيڪ nanoindentation جي شروعاتي ڊيٽا (Figs. 5a ۽ 6a) واضح طور تي ٽينشن ۽ کمپريشن وکر جي اوورليپنگ جي خاصيتن کي بيان ڪري ٿو، يعني، مواد جي مڪمل لچڪدار بحالي، رابطن جي خالص لچڪدار نوعيت جي تصديق ڪرڻ تمام ضروري آهي. .انهي جي پڇاڙيء ۾، ٻه لڳاتار انڊينٽيشن ساڳئي هنڌ تي ليهفلڪون A CL نموني جي سطح تي مڪمل هائيڊريشن جي حالتن هيٺ 1 µm/s جي انڊينٽيشن جي شرح تي ڪيا ويا.نتيجو قوت وکر ڊيٽا تصوير ۾ ڏيکاريل آهي.7 ۽، جيئن توقع ڪئي وئي، ٻن پرنٽس جي توسيع ۽ کمپريشن وکر لڳ ڀڳ هڪجهڙا آهن، برانچ ٿيل پوليمر برش جي جوڙجڪ جي اعلي لچڪ کي نمايان ڪن ٿا.
Lehfilcon A CL جي مٿاڇري تي هڪ ئي هنڌ تي ٻه انڊينٽيشن فورس وکر لينس جي مٿاڇري جي مثالي لوچ کي ظاهر ڪن ٿا.
معلومات جي بنياد تي حاصل ڪيل معلومات جي بنياد تي SEM ۽ STEM تصويرن جي تحقيقاتي ٽپ ۽ lehfilcon A CL مٿاڇري جي، ترتيب سان، مخروط-اسپيئر ماڊل AFM جي تحقيقاتي ٽپ ۽ نرم پوليمر مواد جي وچ ۾ رابطي جي مناسب رياضياتي نمائندگي آهي.ان کان علاوه، هن مخروطي دائري واري ماڊل لاءِ، نقوش ٿيل مواد جي لچڪدار خاصيتن بابت بنيادي مفروضا هن نئين بايوميٽيڪل مادي لاءِ صحيح آهن ۽ لچڪدار ماڊيولس کي مقدار ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا آهن.
AFM nanoindentation طريقو ۽ ان جي اجزاء جي هڪ جامع تشخيص کان پوء، جنهن ۾ انڊنٽيشن جاچ جا خاصيتون شامل آهن (شڪل، سائيز، ۽ چشمي جي سختي)، حساسيت (پس منظر جي شور ۽ رابطي جي نقطي جو اندازو)، ۽ ڊيٽا جي فٽنگ ماڊل (مقدار واري ماڊل ماپون)، طريقو هو. استعمال ٿيل.مقداري نتيجن جي تصديق ڪرڻ لاءِ تجارتي طور تي دستياب الٽرا نرم نمونن جي خاصيت.هڪ تجارتي polyacrylamide (PAAM) هائيڊروجيل 1 kPa جي لچڪدار ماڊيولس سان 140 nm پروب استعمال ڪندي هائيڊريٽ ٿيل حالتن هيٺ آزمايو ويو.ماڊل ٽيسٽ ۽ حسابن جا تفصيل ضمني معلومات ۾ مهيا ڪيا ويا آهن.نتيجن مان ظاهر ٿيو ته اوسط ماڊيولس جي ماپ 0.92 kPa هئي، ۽ ڄاڻايل ماڊيولس مان٪ RSD ۽ سيڪڙو (٪) انحراف 10٪ کان گهٽ هئا.اهي نتيجا تصديق ڪن ٿا AFM nanoindentation طريقي جي درستگي ۽ ٻيهر پيداوار جي هن ڪم ۾ استعمال ٿيل الٽراسافٽ مواد جي ماڊل کي ماپڻ لاءِ.lehfilcon A CL نمونن جي سطحن ۽ SiHy بنيادي ذيلي ذيلي ذخيري کي وڌيڪ خصوصيت ڏني وئي ساڳئي AFM نانو انڊنٽيشن طريقي سان استعمال ڪندي الٽراسافٽ مٿاڇري جي ظاهري رابطي واري ماڊل کي مطالعي ڪرڻ لاءِ انڊينٽيشن ڊيپٿ جي ڪم جي طور تي.300 pN جي قوت، 1 µm/s جي رفتار، ۽ مڪمل هائيڊريشن تي هر قسم جي ٽن نمونن (n = 3؛ هڪ انڊينٽيشن في نمونو) لاءِ انڊينٽيشن فورس سيپريشن وکر ٺاهيا ويا.انڊينٽيشن فورس شيئرنگ وکر کي مخروطي گول ماڊل استعمال ڪندي تقريبن ڪيو ويو.ماڊيولس حاصل ڪرڻ لاءِ انحصار جي کوٽائي تي دارومدار، قوت وکر جو 40 nm ويڪر حصو مقرر ڪيو ويو 20 nm جي هر واڌ تي رابطي جي نقطي کان شروع ٿئي ٿو، ۽ قوت وکر جي هر قدم تي ماڊيولس جي ماپيل قدر.Spin Cy et al.هڪ اهڙو ئي طريقو استعمال ڪيو ويو آهي جيڪو پولي (لوريل ميٿڪريليٽ) (P12MA) پوليمر برش جي ماڊلس گريڊيئنٽ کي خاص ڪرڻ لاءِ ڪولائيڊل AFM پروب nanoindentation استعمال ڪندي، ۽ اهي هارٽز رابطي واري ماڊل کي استعمال ڪندي ڊيٽا سان مطابقت رکن ٿا.اهو طريقو ظاهري رابطي جي ماڊيولس (kPa) بمقابله انڊينٽيشن ڊيپٿ (nm) جو هڪ پلاٽ مهيا ڪري ٿو، جيئن شڪل 8 ۾ ڏيکاريل آهي، جيڪو ظاهري رابطي جي ماڊلس/گہرا گريڊينٽ کي واضع ڪري ٿو.CL lehfilcon A نموني جو ڳڻپيو ويو لچڪدار ماڊيولس 2-3 kPa جي حد ۾ آهي نم جي اپر 100 nm جي اندر، جنهن کان ٻاهر ان جي کوٽائي سان وڌڻ شروع ٿئي ٿي.ٻئي طرف، جڏهن مٿاڇري تي برش جهڙي فلم کان سواءِ SiHy بيس سبسٽريٽ کي جانچيو وڃي ٿو، 300 pN جي قوت تي حاصل ڪيل وڌ ۾ وڌ انڊينٽيشن ڊيپٿ 50 nm کان گهٽ آهي، ۽ ڊيٽا مان حاصل ڪيل ماڊيولس ويليو اٽڪل 400 kPa آهي. ، جيڪو بلڪ مواد لاءِ نوجوان جي ماڊلس جي قدرن جي مقابلي ۾ آهي.
ظاهري رابطي واري ماڊيولس (kPa) بمقابله indentation depth (nm) for lehfilcon A CL ۽ SiHy substrates لاءِ AFM nanoindentation طريقو استعمال ڪندي ماڊيولس کي ماپڻ لاءِ مخروطي جيوگرافي سان.
ناول جي مٿئين مٿاڇري تي بايوميميٽڪ برانچ ٿيل پوليمر برش ڍانچي نمايان ڪري ٿو انتهائي گهٽ ماڊلس جو لچڪدار (2-3 kPa).هي فورڪس ٿيل پوليمر برش جي مفت لٽڪيل آخر سان ملندو جيئن STEM تصوير ۾ ڏيکاريل آهي.جڏهن ته CL جي ٻاهرئين ڪنڊ تي هڪ ماڊيولس گريجوئيٽ جا ڪجهه ثبوت موجود آهن، مکيه اعلي ماڊلس سبسٽرٽ وڌيڪ اثرائتو آهي.بهرحال، مٿاڇري جو 100 nm برانچ ٿيل پوليمر برش جي ڪل ڊگھائي جي 20٪ جي اندر آهي، تنهنڪري اهو سمجهڻ مناسب آهي ته ماڊل جي ماپيل قدر هن انڊينٽيشن ڊيپٿ رينج ۾ نسبتا درست آهن ۽ مضبوط نه آهن. هيٺئين اعتراض جي اثر تي منحصر آهي.
Lehfilcon A ڪانٽيڪٽ لينز جي منفرد بايوميميٽڪ ڊيزائن جي ڪري، جنهن ۾ شاخ ٿيل PMPC پوليمر برش ڍانچي شامل آهن، SiHy ذيلي ذيلي ذخيري جي مٿاڇري تي گرافٽ ٿيل آهن، روايتي ماپ طريقن کي استعمال ڪندي انهن جي مٿاڇري جي جوڙجڪ جي ميڪانياتي خاصيتن کي قابل اعتماد طور تي خاص ڪرڻ تمام ڏکيو آهي.هتي اسان پيش ڪريون ٿا هڪ ترقي يافته AFM nanoindentation جو طريقو صحيح طور تي الٽرا نرم مواد کي خاص ڪرڻ لاءِ جيئن ته ليفلڪون A اعلي پاڻي جي مواد سان ۽ انتهائي اعلي لچڪ سان.اهو طريقو هڪ AFM پروب جي استعمال تي ٻڌل آهي جنهن جي ٽپ جي سائيز ۽ جاميٽري کي احتياط سان چونڊيو ويو آهي ته جيئن الٽرا نرم مٿاڇري جي خصوصيتن جي ساخت جي طول و عرض سان ملن.تحقيق ۽ ڍانچي جي وچ ۾ طول و عرض جو هي ميلاپ وڌيل حساسيت مهيا ڪري ٿو، اسان کي اجازت ڏئي ٿو ته گهٽ ماڊيولس ۽ موروثي لچڪدار ملڪيتن کي ماپڻ لاءِ برانچ ٿيل پوليمر برش عناصر، قطع نظر پوروئلاسٽڪ اثرات جي.نتيجن مان ظاهر ٿيو ته لينس جي مٿاڇري جي خصوصيت رکندڙ منفرد برانچ ٿيل PMPC پوليمر برش ۾ انتهائي گهٽ لچڪدار ماڊيولس (2 kPa تائين) ۽ تمام گهڻي لچڪ (تقريبن 100٪) هئي جڏهن آبي ماحول ۾ آزمايو ويو.AFM nanoindentation جا نتيجا پڻ اسان کي بايوميميٽڪ لينس جي مٿاڇري جي ظاهري رابطي جي ماڊلس / گہرائي گريجوئيٽ (30 kPa / 200 nm) کي خاص ڪرڻ جي اجازت ڏني.هي گرڊيئينٽ برانچ ٿيل پوليمر برشز ۽ SiHy سبسٽرٽ جي وچ ۾ ماڊيولس فرق، يا پوليمر برش جي برانچ ٿيل ڍانچي/ڪثافت، يا ان جي ميلاپ جي ڪري ٿي سگھي ٿو.بهرحال، ساخت ۽ ملڪيت جي وچ ۾ لاڳاپن کي مڪمل طور تي سمجھڻ لاء، خاص طور تي ميخانياتي ملڪيت تي برش برانچنگ جو اثر مڪمل طور تي سمجھڻ لاء وڌيڪ گہرے اڀياس جي ضرورت آهي.ساڳيون ماپون ٻين الٽرا نرم مواد ۽ طبي آلات جي مٿاڇري جي ميڪانياتي ملڪيت کي خاص ڪرڻ ۾ مدد ڪري سگھن ٿيون.
موجوده مطالعي دوران ٺاهيل ۽ / يا تجزيو ڪيل ڊيٽا سيٽ مناسب درخواست تي لاڳاپيل ليکڪن کان دستياب آهن.
رحمتي، ايم.، سلوا، اي اي، ريزلينڊ، جي اي، هيورڊ، ڪي ۽ هوگن، ايڇ جي حياتياتي رد عمل جي جسماني ۽ ڪيميائي ملڪيتن جي سطحن جي بايوميٽريز.ڪيميائي.سماج.ايڊ.49، 5178-5224 (2020).
چن، ايف ايم ۽ ليو، ايڪس. انساني حاصل ڪيل بايوميٽريز جو بهتري ٽشو انجنيئرنگ لاء.پروگرامنگ.پوليمرسائنس.53، 86 (2016).
Sadtler، K. et al.ڊيزائن، ڪلينڪ لاڳو ڪرڻ، ۽ بحالي واري دوائن ۾ بايوميٽريز جي مدافعتي ردعمل.نيشنل ميٽ Rev. 1، 16040 (2016).
اوليور WK ۽ Farr GM سختي ۽ لچڪدار ماڊيولس کي طئي ڪرڻ لاء هڪ بهتر طريقو لوڊ ۽ بي گھرڻ جي ماپن سان انڊينٽيشن تجربن کي استعمال ڪندي.جي الما ميٽر.رکڻ جي ٽانڪي.7، 1564-1583 (2011).
واللي، ايس ايم تاريخي اصليت جو انڊينيشن سختي جاچ.الما ميٽر.سائنس.ٽيڪنالاجيون.28، 1028-1044 (2012).
Broitman، E. Indentation Hardness Measurements at the Macro-, Micro-, and Nanoscale: A Critical Review.قبيلورائيٽ.65، 1-18 (2017).
Kaufman، JD ۽ Clapperich، SM مٿاڇري جي چڪاس جي غلطيون نرم مواد جي نانو انڊينٽيشن ۾ ماڊلس اوورسٽيميشن کي ڏسندا آهن.جي ميچرويو.حياتياتي سائنس.الما ميٽر.2، 312-317 (2009).
ڪريم زاده اي.، کولور ايس ايس آر، آيت اللخي ايم آر، بشرو اي آر ۽ يحيٰ ايم يو.تجرباتي ۽ ڪمپيوٽيشنل طريقن کي استعمال ڪندي heterogeneous nanocomposites جي ميخانياتي خاصيتن کي طئي ڪرڻ لاءِ نانو انڊينشن جو طريقو.سائنس.هائوس 9، 15763 (2019).
ليو، ڪي.، وان لينڊنگھم، ايم آر، ۽ اوارٽ، TS ميڪيڪل خاصيت نرم ويسڪوئلاسٽڪ جيل جي انڊينٽيشن ۽ اصلاح جي بنياد تي inverse finite عنصر تجزيي جي ذريعي.جي ميچرويو.حياتياتي سائنس.الما ميٽر.2، 355-363 (2009).
Andrews JW، Bowen J ۽ Chaneler D. مطابقت پذير ماپنگ سسٽم استعمال ڪندي viscoelasticity جي تعين جي اصلاح.نرم معاملو 9، 5581–5593 (2013).
Briscoe، BJ، Fiori، L. ۽ Pellillo، E. پوليمرڪ سطحن جي نانو انڊينشن.جي فزڪس.D. فزڪس لاءِ درخواست ڏيو.31، 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. ۽ Van Vliet KJ جھٽڪن جي اشاري کي استعمال ڪندي انتهائي لچڪدار پوليمر ۽ حياتياتي بافتن جي viscoelastic ميخانياتي ملڪيتن جي خصوصيت.جرنل آف Biomaterials.71، 388-397 (2018).
Perepelkin NV، Kovalev AE، Gorb SN، Borodich FM وڌايو ويو بوروڊيچ-گالانوف (BG) طريقو استعمال ڪندي لچڪدار ماڊيولس ۽ نرم مواد جي آسن واري ڪم جو جائزو ۽ گہرے انڊنٽيشن.فرالما ميٽر.129، 198-213 (2019).
شي، ايڪس وغيره.نانوسڪيل مورفولوجي ۽ ميڪيڪل پراپرٽيز آف بايوميميٽڪ پوليمرڪ سطحن جي سلڪون هائيڊروجيل ڪانٽيڪٽ لينسز.Langmuir 37، 13961-13967 (2021).