תודה שביקרת ב-Nature.com.אתה משתמש בגרסת דפדפן עם תמיכת CSS מוגבלת.לקבלת החוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או להשבית את מצב תאימות ב-Internet Explorer).בנוסף, כדי להבטיח תמיכה שוטפת, אנו מציגים את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
מציג קרוסלה של שלוש שקופיות בבת אחת.השתמש בלחצנים 'הקודם' וה'הבא' כדי לעבור בין שלוש שקופיות בכל פעם, או השתמש בלחצני המחוון שבקצה כדי לעבור בין שלוש שקופיות בכל פעם.
עם הפיתוח של חומרים רכים במיוחד עבור מכשור רפואי ויישומים ביו-רפואיים, האפיון המקיף של התכונות הפיזיקליות והמכניות שלהם חשוב ומאתגר כאחד.טכניקת מיקרוסקופיה של כוח אטומי שונה (AFM) יושמה כדי לאפיין את מודול השטח הנמוך ביותר של עדשת המגע החדשה של lehfilcon A biomimetic סיליקון הידרוג'ל מצופה בשכבה של מברשת פולימר מסועפת.שיטה זו מאפשרת קביעה מדויקת של נקודות מגע ללא השפעות של שחול צמיג כאשר מתקרבים לפולימרים מסועפים.בנוסף, זה מאפשר לקבוע את המאפיינים המכניים של רכיבי מברשת בודדים ללא השפעת פורואלסטיות.זה מושג על ידי בחירת בדיקה AFM עם עיצוב (גודל חוד, גיאומטריה וקצב קפיץ) המתאים במיוחד למדידת תכונות של חומרים רכים ודגימות ביולוגיות.שיטה זו משפרת את הרגישות והדיוק למדידה מדויקת של החומר הרך מאוד lehfilcon A, בעל מודול אלסטיות נמוך במיוחד על פני השטח (עד 2 kPa) וגמישות גבוהה במיוחד בסביבה המימית הפנימית (כמעט 100%) .תוצאות מחקר פני השטח לא רק חשפו את תכונות המשטח הרכות במיוחד של עדשת lehfilcon A, אלא גם הראו שהמודלוס של מברשות הפולימר המסועפות היה דומה לזה של מצע הסיליקון-מימן.ניתן ליישם טכניקת אפיון משטח זו על חומרים ומכשירים רפואיים רכים במיוחד אחרים.
התכונות המכניות של חומרים המיועדים למגע ישיר עם רקמה חיה נקבעות לרוב על ידי הסביבה הביולוגית.ההתאמה המושלמת של תכונות החומר הללו עוזרת להשיג את המאפיינים הקליניים הרצויים של החומר מבלי לגרום לתגובות סלולריות שליליות1,2,3.עבור חומרים הומוגניים בתפזורת, אפיון תכונות מכניות קל יחסית בשל הזמינות של נהלים סטנדרטיים ושיטות בדיקה (למשל, microindentation4,5,6).עם זאת, עבור חומרים רכים במיוחד כגון ג'לים, הידרוג'לים, ביופולימרים, תאים חיים וכו', שיטות בדיקה אלו אינן ישימות בדרך כלל עקב מגבלות רזולוציית מדידה ואי-הומוגניות של חומרים מסוימים.במהלך השנים שונו והותאמו שיטות הזחה המסורתיות לאפיין מגוון רחב של חומרים רכים, אך שיטות רבות עדיין סובלות מחסרונות חמורים המגבילים את השימוש בהן8,9,10,11,12,13.היעדר שיטות בדיקה מיוחדות שיכולות לאפיין בצורה מדויקת ומהימנה את התכונות המכניות של חומרים סופר רכים ושכבות פני השטח מגביל מאוד את השימוש בהן ביישומים שונים.
בעבודתנו הקודמת, הצגנו את עדשת המגע lehfilcon A (CL), חומר הטרוגני רך עם כל תכונות המשטח האולטרה-רך הנגזרות מעיצובים בעלי פוטנציאל ביומימטי בהשראת פני השטח של קרנית העין.חומר ביולוגי זה פותח על ידי השתלת שכבת פולימר מסועפת ומצולבת של פולי(2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) על גבי סיליקון הידרוג'ל (SiHy) 15 המיועד למכשירים רפואיים המבוססים על.תהליך השתלה זה יוצר שכבה על פני השטח המורכבת ממבנה מברשת פולימרי מסועף רך מאוד ואלסטי במיוחד.העבודה הקודמת שלנו אישרה שהמבנה הביומימטי של lehfilcon A CL מספק תכונות מעולות על פני השטח כגון שיפור הרטבה ומניעת עכירות, הגברת הסיכה והפחתת הדבקה של תאים וחיידקים15,16.בנוסף, השימוש והפיתוח של חומר ביומימטי זה מציע גם התרחבות נוספת למכשירים ביו-רפואיים אחרים.לכן, חיוני לאפיין את תכונות פני השטח של חומר רך במיוחד זה ולהבין את האינטראקציה המכנית שלו עם העין על מנת ליצור בסיס ידע מקיף לתמיכה בפיתוחים ויישומים עתידיים.רוב עדשות המגע המסחריות של SiHy מורכבות מתערובת הומוגנית של פולימרים הידרופיליים והידרופוביים היוצרים מבנה חומר אחיד17.מספר מחקרים נערכו כדי לחקור את התכונות המכניות שלהם תוך שימוש בשיטות בדיקה מסורתיות של דחיסה, מתיחה ומיקרו-כניסה18,19,20,21.עם זאת, העיצוב הביומימטי החדש של lehfilcon A CL הופך אותו לחומר הטרוגני ייחודי בו התכונות המכניות של מבני מברשת הפולימר המסועפים שונים באופן משמעותי מאלו של מצע הבסיס של SiHy.לכן, קשה מאוד לכמת את המאפיינים הללו במדויק באמצעות שיטות קונבנציונליות ושיטות הזחה.שיטה מבטיחה משתמשת בשיטת בדיקת הננו-אינדנטציה המיושמת במיקרוסקופיית כוח אטומי (AFM), שיטה ששימשה לקביעת התכונות המכניות של חומרים ויסקו אלסטיים רכים כגון תאים ורקמות ביולוגיות, כמו גם פולימרים רכים22,23,24,25 .,26,27,28,29,30.ב-AFM ננו-indentation, היסודות של בדיקת ננו-indentation משולבים עם ההתקדמות העדכנית ביותר בטכנולוגיית AFM כדי לספק רגישות מדידה מוגברת ובדיקות של מגוון רחב של חומרים סופר-רך מטבעם31,32,33,34,35,36.בנוסף, הטכנולוגיה מציעה יתרונות חשובים נוספים באמצעות שימוש בגיאומטריות שונות.אינטר ובדיקה ואפשרות בדיקה במדיות נוזליות שונות.
ניתן לחלק את הננו-אינדנטציה של AFM באופן מותנה לשלושה מרכיבים עיקריים: (1) ציוד (חיישנים, גלאים, בדיקות וכו');(2) פרמטרי מדידה (כגון כוח, תזוזה, מהירות, גודל הרמפה וכו');(3) עיבוד נתונים (תיקון קו בסיס, הערכת נקודת מגע, התאמת נתונים, מידול וכו').בעיה משמעותית בשיטה זו היא שמספר מחקרים בספרות המשתמשים ב- AFM מדווחים על תוצאות כמותיות שונות מאוד עבור אותו סוג מדגם/תא/חומר37,38,39,40,41.לדוגמה, Lekka et al.ההשפעה של גיאומטריית בדיקה של AFM על מודול יאנג הנמדד של דגימות של הידרוג'ל הומוגניים מבחינה מכנית ותאים הטרוגניים נחקרה והשוותה.הם מדווחים שערכי המודול תלויים מאוד בבחירת שלוחה ובצורת קצה, עם הערך הגבוה ביותר עבור בדיקה בצורת פירמידה והערך הנמוך ביותר של 42 עבור בדיקה כדורית.באופן דומה, Selhuber-Unkel et al.הוכח כיצד מהירות הכניסה, הגודל והעובי של דגימות פוליאקרילאמיד (PAAM) משפיעות על מודול ה-Young הנמדד על ידי ACM43 nanoindentation.גורם מסבך נוסף הוא היעדר חומרי בדיקה סטנדרטיים עם מודולוס נמוך במיוחד ונהלי בדיקה בחינם.זה מקשה מאוד על קבלת תוצאות מדויקות בביטחון.עם זאת, השיטה שימושית מאוד למדידות יחסיות והערכות השוואתיות בין סוגי מדגם דומים, למשל באמצעות ננו-אינדנט AFM כדי להבחין בין תאים נורמליים מתאי סרטן 44, 45.
בעת בדיקת חומרים רכים עם ננו-חריץ AFM, כלל אצבע הוא להשתמש בבדיקה עם קבוע קפיצים נמוך (k) התואם באופן הדוק את מודול הדגימה וקצה חצי כדורי/עגול, כך שהבדיקה הראשונה לא תנקב את משטחי הדגימה. מגע ראשון עם חומרים רכים.חשוב גם שאות ההטיה שנוצר על ידי הגשושית יהיה חזק מספיק כדי להיות מזוהה על ידי מערכת גלאי הלייזר24,34,46,47.במקרה של תאים הטרוגניים רכים במיוחד, רקמות וג'לים, אתגר נוסף הוא להתגבר על כוח ההדבקה בין הבדיקה למשטח הדגימה כדי להבטיח מדידות ניתנות לשחזור ואמינות48,49,50.עד לאחרונה, רוב העבודה על ננו-אינדנטציה של AFM התמקדה בחקר ההתנהגות המכאנית של תאים ביולוגיים, רקמות, ג'לים, הידרוג'לים וביומולקולות באמצעות בדיקות כדוריות גדולות יחסית, המכונה בדרך כלל בדיקה קולואידית (CPs)., 47, 51, 52, 53, 54, 55. לקצוות אלה יש רדיוס של 1 עד 50 מיקרומטר והם עשויים בדרך כלל מזכוכית בורוסיליקט, פולימתיל מתאקרילט (PMMA), פוליסטירן (PS), דו תחמוצת הסיליקון (SiO2) ויהלום- כמו פחמן (DLC).למרות שננו-אינדנטציה CP-AFM היא לרוב הבחירה הראשונה לאפיון מדגם רך, יש לה בעיות ומגבלות משלה.השימוש בקצות כדוריות גדולות בגודל מיקרון מגדיל את שטח המגע הכולל של הקצה עם המדגם ומביא לאובדן משמעותי של רזולוציה מרחבית.עבור דגימות רכות ואי-הומוגניות, שבהן התכונות המכניות של אלמנטים מקומיים עשויים להיות שונים באופן משמעותי מהממוצע על פני שטח רחב יותר, הזחת CP יכולה להסתיר כל אי-הומוגניות במאפיינים בקנה מידה מקומי52.בדיקות קולואידיות מיוצרות בדרך כלל על ידי הצמדת כדורים קולואידים בגודל מיקרון ל שלוחים חסרי קצה באמצעות דבק אפוקסי.תהליך הייצור עצמו טומן בחובו בעיות רבות ויכול להוביל לחוסר עקביות בתהליך כיול הבדיקה.בנוסף, הגודל והמסה של החלקיקים הקולואידים משפיעים ישירות על פרמטרי הכיול העיקריים של שלוחה, כגון תדר תהודה, קשיחות קפיצים ורגישות לסטייה56,57,58.לפיכך, שיטות נפוצות עבור בדיקות AFM קונבנציונליות, כגון כיול טמפרטורה, עשויות שלא לספק כיול מדויק עבור CP, ויתכן שיידרשו שיטות אחרות לביצוע תיקונים אלה57, 59, 60, 61. ניסויים טיפוסיים של הזחה של CP משתמשים בסטיות גדולות למד את המאפיינים של דגימות רכות, מה שיוצר בעיה נוספת בעת כיול ההתנהגות הלא-לינארית של ה-Cantilever בסטיות גדולות יחסית62,63,64.שיטות הזחה קולואידיות מודרניות לוקחות בחשבון בדרך כלל את הגיאומטריה של השלוחה המשמשת לכיול הבדיקה, אך מתעלמות מהשפעת חלקיקים קולואידים, היוצרת אי ודאות נוספת בדיוק של השיטה38,61.באופן דומה, מודולים אלסטיים המחושבים על ידי התאמת מודל מגע תלויים ישירות בגיאומטריה של בדיקת הזחה, וחוסר התאמה בין מאפייני הקצה והמשטח של המדגם יכול להוביל לאי דיוקים27, 65, 66, 67, 68. כמה עבודות אחרונות של Spencer et al.מודגשים הגורמים שיש לקחת בחשבון בעת ​​אפיון מברשות פולימר רכות בשיטת הננו-אינדנטציה CP-AFM.הם דיווחו כי החזקה של נוזל צמיג במברשות פולימר כפונקציה של מהירות גורמת לעלייה בעומס הראש ומכאן למדידות שונות של מאפיינים תלויי מהירות30,69,70,71.
במחקר זה, אפיינו את מודול פני השטח של החומר האולטרה רך אלסטי מאוד lehfilcon A CL באמצעות שיטת ננו-אינדנטציה AFM שונה.בהתחשב במאפיינים ובמבנה החדש של חומר זה, טווח הרגישות של שיטת ההזחה המסורתית אינו מספיק בבירור כדי לאפיין את המודולוס של חומר רך במיוחד זה, ולכן יש צורך להשתמש בשיטת ננו-אינדנטציה AFM בעלת רגישות גבוהה יותר ורגישות נמוכה יותר.רָמָה.לאחר סקירת החסרונות והבעיות של טכניקות ננו-אינדנטציה קיימות של בדיקה קולואידית של AFM, אנו מראים מדוע בחרנו בדיקה AFM קטנה יותר שתוכננה בהתאמה אישית כדי לחסל רגישות, רעשי רקע, נקודת מגע מדויקת, מדידת מודול מהירות של חומרים הטרוגניים רכים כגון החזקת נוזלים. תלות.וכימות מדויק.בנוסף, הצלחנו למדוד במדויק את הצורה והממדים של קצה ההזחה, מה שמאפשר לנו להשתמש במודל התאמת קונוס-כדור כדי לקבוע את מודול האלסטיות מבלי להעריך את שטח המגע של הקצה עם החומר.שתי ההנחות הגלומות שמכומתות בעבודה זו הן תכונות החומר האלסטי במלואו ומודולוס בלתי תלוי בעומק ההזחה.באמצעות שיטה זו, בדקנו תחילה סטנדרטים רכים במיוחד עם מודולוס ידוע כדי לכמת את השיטה, ולאחר מכן השתמשנו בשיטה זו כדי לאפיין את המשטחים של שני חומרים שונים של עדשות מגע.שיטה זו לאפיון משטחי ננו-אינדנטציה של AFM עם רגישות מוגברת צפויה להיות ישימה על מגוון רחב של חומרים הביומימטיים הטרוגניים אולטרה-רך עם שימוש פוטנציאלי במכשירים רפואיים ויישומים ביו-רפואיים.
עדשות מגע להפילקון A (אלקון, פורט וורת', טקסס, ארה"ב) ומצעי הסיליקון ההידרוג'ל שלהן נבחרו לניסויים בננו.בניסוי נעשה שימוש בתושבת עדשה שתוכננה במיוחד.כדי להתקין את העדשה לבדיקה, היא הונחה בקפידה על המעמד בצורת כיפה, תוך הקפדה שלא נכנסו פנימה בועות אוויר, ולאחר מכן קבועה עם הקצוות.חור במתקן בחלק העליון של מחזיק העדשה מספק גישה למרכז האופטי של העדשה לניסויי ננו-אינדנטציה תוך החזקת הנוזל במקומו.זה שומר על לחות מלאה של העדשות.500 μl של תמיסת אריזה של עדשות מגע שימשו כפתרון בדיקה.כדי לאמת את התוצאות הכמותיות, הוכנו הידרוג'ל פולי-אקרילאמיד זמין מסחרית (PAAM) מהרכב פוליאקרילאמיד-קו-מתילן-ביסקרילאמיד (100 מ"מ צלחות פטריסופט פטרי, Matrigen, Irvine, CA, ארה"ב), מודול אלסטי ידוע של 1 kPa.השתמש ב-4-5 טיפות (כ-125 μl) של תמיסת מלח מוגברת בפוספט (PBS מ-Corning Life Sciences, Tewkesbury, MA, ארה"ב) וטיפה אחת של תמיסת עדשות מגע OPTI-FREE Puremoist (Alcon, Vaud, TX, ארה"ב).) בממשק AFM הידרוג'ל-probe.
דגימות של מצעי Lehfilcon A CL ו-SiHy הוצגו באמצעות מערכת FEI Quanta 250 Field Emission Scanning Electron Microscope (FEG SEM) המצוידת בגלאי מיקרוסקופ שידור אלקטרוני סריקה (STEM).כדי להכין את הדגימות, העדשות נשטפו תחילה במים וחתכו לטריזים בצורת פאי.כדי להשיג ניגודיות דיפרנציאלית בין הרכיבים ההידרופיליים וההידרופוביים של הדגימות, נעשה שימוש בתמיסה מיוצבת של RuO4 של 0.10% כצבע, בה הדגימות נטבלו למשך 30 דקות.צביעת lehfilcon A CL RuO4 חשובה לא רק כדי להשיג שיפור ניגודיות דיפרנציאלית, אלא גם עוזרת לשמר את המבנה של מברשות הפולימר המסועפות בצורתן המקורית, הנראות לאחר מכן בתמונות STEM.לאחר מכן הם נשטפו והתייבשו בסדרה של תערובות אתנול/מים עם ריכוז אתנול עולה.הדגימות נוצקו לאחר מכן עם אפוקסי EMBed 812/Araldite, שהתרפא בן לילה ב-70 מעלות צלזיוס.בלוקים לדוגמה שהתקבלו על ידי פילמור שרף נחתכו עם אולטרה מיקרוטום, והחתכים הדקים שהתקבלו הוצגו עם גלאי STEM במצב ואקום נמוך במתח מואץ של 30 קילו וולט.אותה מערכת SEM שימשה לאפיון מפורט של הבדיקה PFQNM-LC-A-CAL AFM (Bruker Nano, סנטה ברברה, קליפורניה, ארה"ב).תמונות SEM של בדיקה AFM התקבלו במצב ואקום גבוה טיפוסי עם מתח האצה של 30 קילו וולט.רכשו תמונות בזוויות והגדלות שונות כדי לתעד את כל הפרטים של הצורה והגודל של קצה הגשש של AFM.כל מימדי העצה המעניינים בתמונות נמדדו דיגיטלית.
נעשה שימוש במיקרוסקופ כוח אטומי של Dimension FastScan Bio Icon (Bruker Nano, סנטה ברברה, קליפורניה, ארה"ב) עם מצב "PeakForce QNM in Fluid" כדי להמחיש ולהציג דגימות של lehfilcon A CL, SiHy ו-PAAm הידרוג'ל.עבור ניסויי הדמיה, נעשה שימוש בבדיקה PEAKFORCE-HIRS-FA (Bruker) עם רדיוס קצה נומינלי של 1 ננומטר כדי ללכוד תמונות ברזולוציה גבוהה של הדגימה בקצב סריקה של 0.50 הרץ.כל התמונות צולמו בתמיסה מימית.
ניסויי ננו-אינדנטציה של AFM בוצעו באמצעות בדיקה PFQNM-LC-A-CAL (Bruker).לבדיקה של AFM יש קצה סיליקון על שלוחת ניטריד בעובי 345 ננומטר, אורך 54 מיקרומטר ורוחב 4.5 מיקרומטר עם תדר תהודה של 45 קילו-הרץ.הוא תוכנן במיוחד לאפיין ולבצע מדידות ננו-מכאניות כמותיות על דגימות ביולוגיות רכות.החיישנים מכוילים בנפרד במפעל עם הגדרות קפיצים מכוילות מראש.קבועי הקפיץ של הגשושיות ששימשו במחקר זה היו בטווח של 0.05-0.1 N/m.כדי לקבוע במדויק את הצורה והגודל של הקצה, הבדיקה אופיינה בפירוט באמצעות SEM.על איור.איור 1a מציג ברזולוציה גבוהה, בהגדלה נמוכה, מיקרוסקופ אלקטרונים של הבדיקה PFQNM-LC-A-CAL, המספקת תצוגה הוליסטית של עיצוב הגשושית.על איור.1b מציג תצוגה מוגדלת של החלק העליון של קצה הבדיקה, מספק מידע על הצורה והגודל של הקצה.בקצה הקיצוני, המחט היא חצי כדור בקוטר של כ-140 ננומטר (איור 1c).מתחת לזה, הקצה מתחדד לצורה חרוטית ומגיע לאורך נמדד של כ-500 ננומטר.מחוץ לאזור המחדד, הקצה הוא גלילי ומסתיים באורך קצה כולל של 1.18 מיקרומטר.זהו החלק הפונקציונלי העיקרי של קצה הבדיקה.בנוסף, בדיקה גדולה של פוליסטירן כדורית (PS) (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, ארה"ב) עם קוטר קצה של 45 מיקרומטר וקבוע קפיצי של 2 N/m שימשה גם לבדיקה כבדיקה קולואידית.עם בדיקה PFQNM-LC-A-CAL 140 ננומטר לשם השוואה.
דווח כי נוזל יכול להילכד בין בדיקה AFM למבנה מברשת הפולימר במהלך ננו-indentation, אשר יפעיל כוח כלפי מעלה על בדיקה AFM לפני שהיא באמת נוגעת במשטח69.אפקט שחול צמיג זה כתוצאה מאגירת נוזלים יכול לשנות את נקודת המגע הנראית לעין, ובכך להשפיע על מדידות מודול השטח.כדי לחקור את ההשפעה של גיאומטריית הגשושית ומהירות ההזחה על החזקת נוזלים, עקומות כוח הזחה שורטטו עבור דגימות lehfilcon A CL באמצעות בדיקה בקוטר 140 ננומטר בקצבי תזוזה קבועים של 1 מיקרומטר/שניה ו-2 מיקרומטר/שניה.קוטר בדיקה 45 מיקרומטר, הגדרת כוח קבועה 6 nN הושגה ב-1 מיקרומטר לשנייה.ניסויים עם בדיקה בקוטר של 140 ננומטר בוצעו במהירות שקע של 1 מיקרומטר לשנייה ובכוח מוגדר של 300 pN, שנבחר כדי ליצור לחץ מגע בטווח הפיזיולוגי (1-8 kPa) של העפעף העליון.לחץ 72. דגימות מוכנות רכות של הידרוג'ל PAA בלחץ של 1 kPa נבדקו עבור כוח חדירה של 50 pN במהירות של 1 מיקרומטר/שניה באמצעות בדיקה בקוטר של 140 ננומטר.
מאחר שאורך החלק החרוט של קצה הגשושית PFQNM-LC-A-CAL הוא כ-500 ננומטר, עבור כל עומק חריטה < 500 ננומטר ניתן להניח בבטחה שהגיאומטריה של הגשושית במהלך ההזחה תישאר נאמנה לעומקה. צורת חרוט.בנוסף, ההנחה היא כי פני השטח של החומר הנבדק יפגינו תגובה אלסטית הפיכה, אשר תאושר גם בסעיפים הבאים.לכן, בהתאם לצורה ולגודל של החוד, בחרנו במודל התאמת כדור חרוט שפותח על ידי בריסקו, סבסטיאן ואדאמס, הזמין בתוכנת הספק, כדי לעבד את ניסויי הננו-אינדנטציה של AFM (NanoScope).תוכנה לניתוח נתוני הפרדה, Bruker) 73. המודל מתאר את קשר הכוח-תזוזה F(δ) עבור חרוט עם פגם קודקוד כדורי.על איור.איור 2 מציג את גיאומטריית המגע במהלך האינטראקציה של חרוט קשיח עם קצה כדורי, כאשר R הוא רדיוס הקצה הכדורי, a הוא רדיוס המגע, b הוא רדיוס המגע בקצה הקצה הכדורי, δ הוא רדיוס המגע. רדיוס מגע.עומק הכניסה, θ הוא חצי הזווית של החרוט.תמונת SEM של בדיקה זו מראה בבירור שהקצה הכדורי בקוטר 140 ננומטר מתמזג בצורה משיקית לתוך חרוט, אז כאן b מוגדר רק דרך R, כלומר b = R cos θ.התוכנה שסופקה על ידי הספק מספקת יחס חרוט-כדור לחישוב ערכי המודולוס (E) של יאנג מנתוני הפרדת כוח בהנחה של a > b.מערכת יחסים:
כאשר F הוא כוח הכניסה, E הוא המודולוס של יאנג, ν הוא היחס של פויסון.ניתן להעריך את רדיוס המגע a באמצעות:
סכימה של גיאומטריית המגע של קונוס קשיח עם קצה כדורי נלחץ לתוך החומר של עדשת מגע לפילקון עם שכבת פני השטח של מברשות פולימר מסועפות.
אם a ≤ b, היחס מצטמצם למשוואה עבור שקע כדורי קונבנציונלי;
אנו מאמינים שהאינטראקציה של הגשש הנכנס עם המבנה המסועף של מברשת הפולימר PMPC תגרום לרדיוס המגע a להיות גדול יותר מרדיוס המגע הכדורי b.לכן, עבור כל המדידות הכמותיות של מודול האלסטי שבוצעו במחקר זה, השתמשנו בתלות שהתקבלה למקרה a > b.
החומרים הביומימטיים האולטרה-רךים שנחקרו במחקר זה צולמו באופן מקיף באמצעות מיקרוסקופיה של אלקטרונים בהעברה סריקה (STEM) של חתך הדגימה ומיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) של פני השטח.אפיון משטח מפורט זה בוצע כהרחבה של עבודתנו שפורסמה בעבר, שבה קבענו כי מבנה המברשת הפולימרי המסועף באופן דינמי של משטח lehfilcon A CL שעבר PMPC שונה הפגין תכונות מכניות דומות לרקמת הקרנית המקומית 14.מסיבה זו, אנו מתייחסים למשטחי עדשות מגע כאל חומרים ביומימטיים14.על איור.3a,b מציגים חתכים של מבני מברשת פולימר PMPC מסועפים על פני מצע lehfilcon A CL ומצע SiHy לא מטופל, בהתאמה.המשטחים של שתי הדגימות נותחו עוד יותר באמצעות תמונות AFM ברזולוציה גבוהה, מה שאישש עוד יותר את התוצאות של ניתוח STEM (איור 3c, ד).יחד, תמונות אלו נותנות אורך משוער של מבנה מברשת הפולימר המסועפת של PMPC ב-300-400 ננומטר, שהוא קריטי לפירוש מדידות ננו-אינדנטציה של AFM.תצפית מפתח נוספת שנגזרת מהתמונות היא שמבנה פני השטח הכולל של החומר הביומימטי CL שונה מורפולוגית מזה של חומר המצע SiHy.הבדל זה במורפולוגיה של פני השטח שלהם יכול להתברר במהלך האינטראקציה המכאנית שלהם עם בדיקה AFM הנכנסת ולאחר מכן בערכי המודולוס הנמדדים.
תמונות STEM חתך של (א) lehfilcon A CL ו-(ב) מצע SiHy.סרגל קנה מידה, 500 ננומטר.תמונות AFM של פני השטח של מצע lehfilcon A CL (c) ומצע SiHy הבסיס (d) (3 מיקרומטר × 3 מיקרומטר).
פולימרים בעלי השראה ביולוגית ומבני מברשת פולימריים הם רכים מטבעם ונחקרו והשתמשו בהם ביישומים ביו-רפואיים שונים74,75,76,77.לכן, חשוב להשתמש בשיטת ננואינדנטציה AFM, שיכולה למדוד במדויק ובאמינות את התכונות המכניות שלהם.אך יחד עם זאת, המאפיינים הייחודיים של חומרים רכים במיוחד אלה, כגון מודול אלסטי נמוך במיוחד, תכולת נוזלים גבוהה וגמישות גבוהה, מקשים לעיתים קרובות על בחירת החומר, הצורה והצורה הנכונים של בדיקה הנכנסת.גודל.זה חשוב כדי שהמכנס לא יחורר את המשטח הרך של המדגם, מה שיוביל לשגיאות בקביעת נקודת המגע עם פני השטח ואזור המגע.
לשם כך, חיונית הבנה מקיפה של המורפולוגיה של חומרים ביו-מימטיים רכים במיוחד (lehfilcon A CL).מידע על גודל ומבנה מברשות הפולימר המסועפות המתקבלות בשיטת ההדמיה מספק את הבסיס לאפיון המכני של פני השטח באמצעות טכניקות ננואינדנטציה של AFM.במקום בדיקות קולואידיות כדוריות בגודל מיקרון, בחרנו בבדיקה PFQNM-LC-A-CAL סיליקון ניטריד (Bruker) בקוטר קצה של 140 ננומטר, שתוכננה במיוחד למיפוי כמותי של התכונות המכניות של דגימות ביולוגיות 78, 79, 80 , 81, 82, 83, 84 ניתן להסביר את הרציונל לשימוש בבדיקות חדות יחסית לבדיקות קולואידיות קונבנציונליות על ידי התכונות המבניות של החומר.בהשוואת גודל קצה הבדיקה (~140 ננומטר) עם מברשות הפולימר המסועפות על פני השטח של CL lehfilcon A, המוצג באיור 3a, ניתן להסיק שהקצה גדול מספיק כדי לבוא במגע ישיר עם מבני מברשת אלו, אשר מפחית את הסיכוי שהקצה יעבור דרכם.כדי להמחיש נקודה זו, באיור. 4 היא תמונת STEM של lehfilcon A CL וקצה ההזחה של בדיקה AFM (מצויר בקנה מידה).
סכמטי המראה תמונת STEM של lehfilcon A CL ובדיקה לשקע ACM (מצויר בקנה מידה).
בנוסף, גודל הקצה של 140 ננומטר קטן מספיק כדי למנוע את הסיכון של כל אחת מהשפעות האקסטרוזיה הדביקות שדווחו בעבר עבור מברשות פולימר המיוצרות בשיטת הננו-אינדנטציה CP-AFM69,71.אנו מניחים שבשל הצורה הכדורית-חרוטית המיוחדת וגודלו הקטן יחסית של קצה AFM זה (איור 1), אופי עקומת הכוח שנוצרת על ידי חיתוך ננו-lehfilcon A CL לא יהיה תלוי במהירות השקע או במהירות הטעינה/פריקה .לכן, הוא אינו מושפע מהשפעות פורואלסטיות.כדי לבדוק השערה זו, דגימות lehfilcon A CL הוכנסו בכוח מרבי קבוע באמצעות בדיקה PFQNM-LC-A-CAL, אך בשתי מהירויות שונות, ועקומות המתח והנסיגה שהתקבלו שימשו כדי לשרטט את הכוח (nN) בהפרדה (מיקרומטר) מוצג באיור 5א.ברור כי עקומות הכוח במהלך הטעינה והפריקה חופפות לחלוטין, ואין הוכחות ברורות לכך שכוח הגזירה בעומק שקע אפס גדל עם מהירות השקע באיור, מה שמצביע על כך שרכיבי המברשת הבודדים אופיינו ללא אפקט פורואלסטי.לעומת זאת, השפעות החזקת נוזלים (השפעות שחול צמיגיות והשפעות פורואלסטיות) ניכרות עבור בדיקה AFM בקוטר 45 מיקרומטר באותה מהירות הזחה ומודגשות על ידי ההיסטרזיס בין עקומות המתיחה והנסיגה, כפי שמוצג באיור 5ב.תוצאות אלו תומכות בהשערה ומצביעות על כך שבדיקות בקוטר 140 ננומטר הן בחירה טובה לאפיון משטחים רכים כאלה.
lehfilcon A CL עקומות כוח הזחה באמצעות ACM;(א) שימוש בבדיקה בקוטר של 140 ננומטר בשני קצבי טעינה, המדגים את היעדר אפקט פורואלסטי במהלך כניסת פני השטח;(ב) שימוש בבדיקות בקוטר של 45 מיקרומטר ו-140 ננומטר.s מראים את ההשפעות של שחול צמיג ופורואלסטיות עבור בדיקות גדולות לעומת בדיקות קטנות יותר.
כדי לאפיין משטחים רכים במיוחד, שיטות ננו-אינדנטציה של AFM חייבות להיות עם הבדיקה הטובה ביותר לחקור את תכונות החומר הנחקר.בנוסף לצורת הקצה וגודלו, רגישות מערכת גלאי ה-AFM, רגישות להטיית קצה בסביבת הבדיקה, וקשיחות שלוחה ממלאים תפקיד חשוב בקביעת הדיוק והאמינות של הננו.מידות.עבור מערכת ה-AFM שלנו, מגבלת הזיהוי של ה-Position Sensitive Detector (PSD) היא כ-0.5 mV והיא מבוססת על קצב הקפיץ המכויל מראש ורגישות הטיית הנוזל המחושבת של בדיקה PFQNM-LC-A-CAL, התואמת את רגישות תיאורטית לעומס.הוא פחות מ-0.1 pN.לכן, שיטה זו מאפשרת מדידה של כוח הזחה מינימלי ≤ 0.1 pN ללא כל מרכיב רעש היקפי.עם זאת, כמעט בלתי אפשרי עבור מערכת AFM להפחית רעש היקפי לרמה זו עקב גורמים כמו רטט מכאני ודינמיקת נוזלים.גורמים אלו מגבילים את הרגישות הכוללת של שיטת הננו-אינדנטציה של AFM ומביאים גם לאות רעשי רקע של כ- ≤ 10 pN.לאפיון פני השטח, דגימות מצע lehfilcon A CL ו-SiHy הוכנסו בתנאי לחות מלאה באמצעות בדיקה של 140 ננומטר לאפיון SEM, ועקומות הכוח שהתקבלו הונפו בין הכוח (pN) והלחץ.עלילת ההפרדה (מיקרומטר) מוצגת באיור 6א.בהשוואה למצע הבסיס של SiHy, עקומת הכוח של lehfilcon A CL מציגה בבירור שלב מעבר המתחיל בנקודת המגע עם מברשת הפולימר המחולקת ומסתיים בשינוי חד במגע סימון השיפוע של הקצה עם החומר הבסיסי.חלק מעבר זה של עקומת הכוח מדגיש את ההתנהגות האלסטית האמיתית של מברשת הפולימר המסועפת על פני השטח, כפי שמעידה עקומת הדחיסה שעוקבת מקרוב אחר עקומת המתח והניגוד במאפיינים המכניים בין מבנה המברשת לחומר ה-SiHy המגושם.כאשר משווים לפילקון.הפרדה של האורך הממוצע של מברשת פולימר מסועפת בתמונת STEM של ה-PCS (איור 3a) ועקומת הכוח שלה לאורך האבססיס באיור 3a.6a מראה שהשיטה מסוגלת לזהות את הקצה ואת הפולימר המסועף המגיעים לחלק העליון של המשטח.מגע בין מבני מברשת.בנוסף, חפיפה קרובה של עקומות הכוח מצביעה על שום אפקט של שימור נוזלים.במקרה זה, אין שום הידבקות בין המחט למשטח הדגימה.החלקים העליונים של עקומות הכוח של שתי הדגימות חופפות, ומשקפות את הדמיון של התכונות המכניות של חומרי המצע.
(א) עקומות כוח ננו-אינדנטציה של AFM עבור מצעי lehfilcon A CL ומצעי SiHy, (ב) עקומות כוח המציגות אומדן נקודת מגע בשיטת סף רעשי הרקע.
על מנת לחקור את הפרטים העדינים יותר של עקומת הכוח, עקומת המתח של מדגם lehfilcon A CL משורטטת מחדש באיור 6b עם כוח מרבי של 50 pN לאורך ציר ה-y.גרף זה מספק מידע חשוב על רעשי הרקע המקוריים.הרעש הוא בטווח של ±10 pN, המשמש לקביעת נקודת המגע במדויק ולחשב את עומק ההזחה.כפי שדווח בספרות, זיהוי נקודות המגע הוא קריטי כדי להעריך במדויק את תכונות החומר כגון modulus85.גישה הכוללת עיבוד אוטומטי של נתוני עקומת כוח הראתה התאמה משופרת בין התאמת נתונים ומדידות כמותיות עבור חומרים רכים86.בעבודה זו בחירת נקודות המגע שלנו פשוטה ואובייקטיבית יחסית, אך יש לה מגבלות.הגישה השמרנית שלנו לקביעת נקודת המגע עשויה לגרום לערכי מודולוס מעט מוגזמים עבור עומקי הזחה קטנים יותר (<100 ננומטר).השימוש בזיהוי נקודת מגע מבוסס אלגוריתם ועיבוד נתונים אוטומטי יכול להיות המשך של עבודה זו בעתיד כדי לשפר עוד יותר את השיטה שלנו.לפיכך, עבור רעשי רקע פנימיים בסדר גודל של ±10 pN, אנו מגדירים את נקודת המגע כנקודת הנתונים הראשונה על ציר ה-x באיור 6b עם ערך של ≥10 pN.לאחר מכן, בהתאם לסף הרעש של 10 pN, קו אנכי ברמה של ~0.27 מיקרומטר מסמן את נקודת המגע עם פני השטח, ולאחר מכן עקומת המתיחה נמשכת עד שהמצע פוגש את עומק הכניסה של ~270 ננומטר.מעניין, בהתבסס על גודל תכונות מברשת הפולימר המסועפת (300-400 ננומטר) שנמדדו בשיטת ההדמיה, עומק ההזחה של ה-CL lehfilcon. גודל המדידה עם STEM.תוצאות אלו מאשרות עוד יותר את התאימות והישימות של הצורה והגודל של קצה הבדיקה של AFM עבור הזחה של מבנה מברשת פולימר מסועף רך מאוד ואלסטי מאוד זה.נתונים אלה מספקים גם ראיות חזקות לתמיכה בשיטה שלנו להשתמש ברעשי רקע כסף לאיתור נקודות מגע.לפיכך, כל תוצאות כמותיות המתקבלות ממודלים מתמטיים והתאמת עקומת כוח צריכות להיות מדויקות יחסית.
מדידות כמותיות על ידי שיטות ננואינדנטציה של AFM תלויות לחלוטין במודלים המתמטיים המשמשים לבחירת נתונים ולניתוח לאחר מכן.לכן, חשוב לקחת בחשבון את כל הגורמים הקשורים לבחירת המפתח, תכונות החומר והמכניקה של האינטראקציה ביניהם לפני בחירת דגם מסוים.במקרה זה, גיאומטריית הקצה אופיינה בקפידה באמצעות מיקרוגרפי SEM (איור 1), ובהתבסס על התוצאות, הגשושית הננו-חרוטית AFM בקוטר 140 ננומטר עם חרוט קשיח וגיאומטריית קצה כדורי היא בחירה טובה לאפיון דגימות lehfilcon A CL79 .גורם חשוב נוסף שצריך להעריך בקפידה הוא האלסטיות של החומר הפולימרי הנבדק.למרות שהנתונים הראשוניים של ננו-חריץ (איורים 5a ו-6a) מתארים בבירור את תכונות החפיפה של עקומות המתח והדחיסה, כלומר, התאוששות אלסטית מלאה של החומר, חשוב ביותר לאשר את האופי האלסטי הטהור של המגעים .לשם כך, בוצעו שני חריצים עוקבים באותו מיקום על פני השטח של דגימת lehfilcon A CL בקצב הזחה של 1 מיקרומטר/שנייה בתנאי הידרציה מלאים.נתוני עקומת הכוח המתקבלים מוצגים באיור.7 וכצפוי, עקומות ההתרחבות והדחיסה של שני ההדפסים כמעט זהות, מה שמדגיש את הגמישות הגבוהה של מבנה מברשת הפולימר המסועפת.
שתי עקומות כוח הזחה באותו מיקום על פני השטח של lehfilcon A CL מצביעות על האלסטיות האידיאלית של משטח העדשה.
בהתבסס על מידע שהתקבל מתמונות SEM ו-STEM של קצה הגשש ומשטח lehfilcon A CL, בהתאמה, מודל הכדור החרוט הוא ייצוג מתמטי סביר של האינטראקציה בין קצה הבדיקה של AFM לחומר הפולימרי הרך הנבדק.בנוסף, עבור מודל קונוס-כדור זה, ההנחות הבסיסיות לגבי תכונות האלסטיות של החומר המוטבע מתקיימות עבור חומר ביומימטי חדש זה ומשמשות לכימות מודול האלסטי.
לאחר הערכה מקיפה של שיטת הננו-אינדנטציה של AFM ומרכיביה, כולל מאפייני בדיקת הזחה (צורה, גודל וקשיחות קפיצה), רגישות (רעש רקע ואומדן נקודת מגע) ומודלים של התאמת נתונים (מדידות מודולוס כמותיות), השיטה הייתה בשימוש.לאפיין דגימות רכות במיוחד זמינות מסחרית כדי לאמת תוצאות כמותיות.הידרוג'ל פוליאקרילאמיד מסחרי (PAAM) עם מודול אלסטי של 1 kPa נבדק בתנאי לחות באמצעות בדיקה של 140 ננומטר.פרטים על בדיקות מודול וחישובים מסופקים במידע המשלים.התוצאות הראו שהמודלוס הממוצע שנמדד היה 0.92 kPa, והחריגה של %RSD ואחוז (%) מהמודלוס הידוע היו פחות מ-10%.תוצאות אלו מאשרות את הדיוק והשחזור של שיטת הננו-אינדנטציה של AFM המשמשת בעבודה זו למדידת המודולים של חומרים אולטרה-רך.המשטחים של דגימות lehfilcon A CL והמצע הבסיסי של SiHy אופיינו עוד באמצעות אותה שיטת ננו-אינדנטציה AFM כדי לחקור את מודול המגע הנראה של המשטח האולטרה-רך כפונקציה של עומק ההזחה.עקומות הפרדת כוח הכניסה נוצרו עבור שלוש דגימות מכל סוג (n = 3; הזחה אחת לכל דגימה) בכוח של 300 pN, מהירות של 1 מיקרומטר/שניה והידרציה מלאה.עקומת שיתוף כוח ההזחה הייתה משוערת באמצעות מודל של כדור חרוט.כדי לקבל מודול התלוי בעומק ההזחה, חלק ברוחב של 40 ננומטר של עקומת הכוח נקבע בכל תוספת של 20 ננומטר החל מנקודת המגע, וערכים נמדדים של המודולוס בכל שלב של עקומת הכוח.Spin Cy et al.נעשה שימוש בגישה דומה כדי לאפיין את שיפוע המודולוס של מברשות פולימר פולי(לאוריל מתאקרילט) (P12MA) באמצעות ננו-אינדנטציה קולואידית של בדיקה AFM, והן תואמות לנתונים המשתמשים במודל המגע של Hertz.גישה זו מספקת עלילה של מודול מגע לכאורה (kPa) לעומת עומק הזחה (nm), כפי שמוצג באיור 8, הממחיש את מודול המגע/שיפוע העומק לכאורה.מודול האלסטי המחושב של מדגם CL lehfilcon A הוא בטווח של 2-3 kPa ב-100 ננומטר העליון של המדגם, שמעבר להם הוא מתחיל לעלות עם העומק.מאידך, כאשר בודקים את מצע הבסיס של SiHy ללא סרט דמוי מברשת על פני השטח, עומק השקע המרבי שהושג בכוח של 300 pN הוא פחות מ-50 ננומטר, וערך המודולוס המתקבל מהנתונים הוא כ-400 kPa , אשר ניתן להשוואה לערכי המודולוס של יאנג לחומרים בתפזורת.
מודול מגע לכאורה (kPa) לעומת עומק הזחה (ננומטר) עבור מצעי lehfilcon A CL ו-SiHy תוך שימוש בשיטת ננואינדנטציה AFM עם גיאומטריה של כדור חרוט למדידת מודול.
המשטח העליון של מבנה מברשת הפולימר המסועף הביומימטי החדש מציג מודול גמישות נמוך במיוחד (2-3 kPa).זה יתאים לקצה התלוי החופשי של מברשת הפולימר המחולקת כפי שמוצג בתמונת STEM.אמנם יש עדויות מסוימות לשיפוע מודולוס בקצה החיצוני של ה-CL, אבל המצע הראשי של המודולוס הגבוה משפיע יותר.עם זאת, ה-100 ננומטר העליונים של פני השטח נמצאים בטווח של 20% מהאורך הכולל של מברשת הפולימר המסועפת, כך שסביר להניח שהערכים הנמדדים של המודולוס בטווח עומק השקע זה מדויקים יחסית ואינם חזקים במיוחד. תלוי בהשפעה של האובייקט התחתון.
בשל העיצוב הביומימטי הייחודי של עדשות מגע להפילקון A, המורכבות ממבני מברשת פולימר מסועפים PMPC המושתלים על פני השטח של מצעי SiHy, קשה מאוד לאפיין בצורה מהימנה את התכונות המכניות של מבני פני השטח שלהן באמצעות שיטות מדידה מסורתיות.כאן אנו מציגים שיטת ננו-אינדנט AFM מתקדמת לאפיון מדויק של חומרים רכים במיוחד כגון לפילקון A בעלי תכולת מים גבוהה ואלסטיות גבוהה במיוחד.שיטה זו מבוססת על שימוש בבדיקה AFM שגודל הקצה והגיאומטריה שלו נבחרים בקפידה כדי להתאים לממדים המבניים של תכונות המשטח האולטרה-רך שיוטבעו.שילוב זה של ממדים בין בדיקה למבנה מספק רגישות מוגברת, ומאפשר לנו למדוד את המודולוס הנמוך ואת התכונות האלסטיות הטבועות באלמנטים של מברשת פולימר מסועפת, ללא קשר להשפעות פורואלסטיות.התוצאות הראו כי למברשות הפולימר המסועפות הייחודיות של PMPC האופייניות למשטח העדשה היה מודול אלסטי נמוך במיוחד (עד 2 kPa) וגמישות גבוהה מאוד (כמעט 100%) כאשר נבדקו בסביבה מימית.התוצאות של ננו-אינדנטציה של AFM אפשרו לנו גם לאפיין את מודול המגע/שיפוע העומק (30 kPa/200 ננומטר) של משטח העדשה הביומימטית.שיפוע זה עשוי לנבוע מהבדל המודולוס בין מברשות הפולימר המסועפות למצע SiHy, או מהמבנה/צפיפות המסועפת של מברשות הפולימר, או שילוב ביניהם.עם זאת, נדרשים מחקרים מעמיקים נוספים כדי להבין היטב את הקשר בין מבנה ומאפיינים, במיוחד את ההשפעה של הסתעפות מברשת על תכונות מכניות.מדידות דומות יכולות לעזור לאפיין את התכונות המכניות של פני השטח של חומרים ומכשירים רפואיים רכים במיוחד אחרים.
מערכי נתונים שנוצרו ו/או נותחו במהלך המחקר הנוכחי זמינים מהמחברים המתאימים לפי בקשה סבירה.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. and Haugen, HJ תגובות ביולוגיות לתכונות פיזיקליות וכימיות של משטחים של חומרים ביולוגיים.כִּימִי.חֶברָה.אד.49, 5178–5224 (2020).
Chen, FM ו Liu, X. שיפור של חומרים ביולוגיים שמקורם באדם להנדסת רקמות.תִכנוּת.פּוֹלִימֵר.המדע.53, 86 (2016).
Sadtler, K. et al.עיצוב, יישום קליני ותגובה חיסונית של חומרים ביולוגיים ברפואה רגנרטיבית.National Matt Rev. 1, 16040 (2016).
Oliver WK ו-Farr GM שיטה משופרת לקביעת קשיות ומודול אלסטי באמצעות ניסויי הזחה עם מדידות עומס ותזוזה.י' עלמא מטר.מיכל אחסון.7, 1564–1583 (2011).
Wally, SM מקורות היסטוריים של בדיקת קשיות הזחה.אלמה מאטר.המדע.טכנולוגיות.28, 1028–1044 (2012).
Broitman, E. Indent Hard Hardness מדידות בקנה מידה מאקרו, מיקרו וננו: סקירה קריטית.שֶׁבֶט.רייט.65, 1–18 (2017).
Kaufman, JD ו-Clapperich, SM שגיאות זיהוי משטח מובילות להערכת יתר של מודולוס בננואינדנטה של ​​חומרים רכים.J. Mecha.התנהגות.מדע ביו - רפואי.אלמה מאטר.2, 312–317 (2009).
Karimzade A., Koloor SSR, Ayatollakhi MR, Bushroa AR ו-Yhya M.Yu.הערכת שיטת הננו-אינדנטציה לקביעת המאפיינים המכניים של ננו-מרוכבים הטרוגניים באמצעות שיטות ניסוי וחישוב.המדע.בית 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, ו-Owart, TS אפיון מכני של ג'לים ויסקואלסטיים רכים על ידי הזחה וניתוח אלמנטים סופיים הפוכים מבוססי אופטימיזציה.J. Mecha.התנהגות.מדע ביו - רפואי.אלמה מאטר.2, 355–363 (2009).
Andrews JW, Bowen J ו-Chaneler D. אופטימיזציה של קביעת צמיגות אלסטיות באמצעות מערכות מדידה תואמות.חומר רך 9, 5581–5593 (2013).
Briscoe, BJ, Fiori, L. and Pellillo, E. Nanoindentation של משטחים פולימריים.י. פיזיקה.ד. הגשת מועמדות לפיזיקה.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D. and Van Vliet KJ אפיון של תכונות מכניות ויסקו-אלסטיות של פולימרים אלסטיים ורקמות ביולוגיות מאוד באמצעות הזזת הלם.Journal of Biomaterials.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM הערכת מודול האלסטי ועבודת ההידבקות של חומרים רכים בשיטת Borodich-Galanov המורחבת (BG) וכניסה עמוקה.פרווה.אלמה מאטר.129, 198–213 (2019).
שי, X. et al.מורפולוגיה ננומטרית ותכונות מכניות של משטחים פולימריים ביו-מימטיים של עדשות מגע סיליקון הידרוג'ל.Langmuir 37, 13961–13967 (2021).