使用生物纳米压痕仪测量生物材料基底PDMS、细胞、生物组织刚度,硬度-会议论文集-资讯-生物在线

使用生物纳米压痕仪测量生物材料基底PDMS、细胞、生物组织刚度,硬度

作者:杭州轩辕科技有限公司 2023-05-05T00:00 (访问量:9496)

"" style="padding: 0px; margin: 0px; border: 0px; max-height: 100%; box-sizing: border-box; word-break: normal; max-width: 100%; height: auto !important;">3 - 250 μm

最大压痕深度100 μm传感器最大容量200测试环境air, liquid (buffer/medium)粗调行程

X*Y:12×12 mm          Z:12 mm

加载模式

Displacement / Load* / Indentation*测试类型

准静态(单点,矩阵)

蠕变,应力松弛

DMA动态扫描 (E', E'', tanδ)

动态扫描频率*
0.1 - 10 Hz内置拟合模型Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR)*为可选升级配置


Fiber-On-Top 探头

新型光纤干涉式悬臂梁探头,利用干涉仪来监测悬臂梁形变。638115393727713280157.jpg


相较于原子力显微镜或传统纳米压痕仪

创新型光纤探头,弥补了传统纳米压痕仪无法测试软物质的问题,也解决了AFM在力学测试中的波动大,操作困难、制样严苛等常见缺陷。


● 背景噪音低:激光干涉仪抗干扰强于AFM反射光路

● 制样更简单:对样品的粗糙度宽容度高于AFM

● 刚度选择更准确:平行悬臂梁结构有利于准确判别压痕深度与压电陶瓷位移比例关系,便于选择合适刚度探头来保证弹性形变关系的稳定性,进而获得重复率更高、准确性更好的数据

如您对此感兴趣,我们可以为您提供试样服务
请联系:19357158997(微信同号)邮箱:shun.deng@cellandforce.com

内置分析软件

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● 借助功能强大而易于操作的软件,用户可以自由控制压痕程序(载荷、位移等)。自动处理曲线的流程,可以获得数据和结果的快速分析




● 原始参数完整txt导出,便于后续复杂处理的需要


● 利用Hertz接触模型从加载部分计算弹性模量,与常用的Oliver&Pharr方法相比,更为适合生物组织和软物质材料特性



近期文献



年  份期  刊题  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

(3

, 题目:

基体刚度对梗死边界机械耦合和力传播的影响

抽象

异质细胞间耦合在心脏的机械和电信号传输中起着重要作用。尽管许多研究已经研究了心肌组织内肌细胞和非肌细胞之间的电信号传导,但研究机械对应物的研究并不多。本研究旨在研究在健康和心脏病发作模拟基质僵硬条件下,底物硬度和心肌成纤维细胞(CMF)的存在对心肌细胞(CMs)和CMFs机械力传播的影响。使用与荧光显微镜集成的生物纳米压痕仪测量CM产生的收缩力及其在CMF中的传播,以实现快速钙成像。我们的结果表明,较软的基质有助于更强和更进一步的信号传输。有趣的是,CMF的存在以刚度依赖的方式衰减了信号传播。与具有CMF的软基质相比,存在CMF的较硬基质使信号衰减约24-32%,表明心肌梗死后基质刚度增加和CMF数量增加对心肌功能具有协同不利影响。此外,CMF运动在CM-CMF边界处的跳动模式也取决于基板刚度,从而影响CM产生的收缩力的传播波形。我们进行了计算机模拟,以进一步了解不同力传递模式的发生,并表明在CM-CMF界面处组装的细胞-基质粘附(根据基板刚度而不同)在决定信号传输的效率和机制方面起着重要作用。总之,除了底物刚度外,受底物刚度影响的细胞-细胞和细胞-基质相互作用的程度和类型也会影响心肌组织中肌细胞和非肌细胞之间的机械信号传导。

材料和方法

纳米压痕仪实验装置

应变率相关刚度测量

使用Piuma Chiaro纳米压痕系统(Optics11,荷兰阿姆斯特丹)(26)测试天然心脏组织块,具有不同刚度的PDMS底物以及PDMS底物上培养的CMF细胞的硬度

使用尖端直径为90 μm的胶体探针测试具有不同刚度的PDMS基板。用于软基板的压痕探头的弹簧常数为0.43 N/m,而用于中等和刚性基板的探头的弹簧常数为4.21 N/m。针对每个PDMS底物条件测试了三个单独的样品,并从每个样品的不同位置记录了多个测量值。所有样品共记录了204-390个压痕数据点。

用于在PDMS衬底上接种的CMF的压痕探头的弹簧常数和尖端直径分别约为0.045 N / m和41 μm。针对每种底物类型,在两个独立样品上总共测试了45种不同的CMF细胞。在测试之前,悬臂的灵敏度校准是通过压痕硬表面(即载玻片)进行的。使用的加载速度分别为 50、2 和 0.2 μm/s。开发了一个定制的MATLAB代码(The MathWorks,Natick,MA),以确定探针和样品之间的接触点,并使用赫兹接触模型(2733)识别样品的杨氏模量:(1)F=169ER1/2δ3/2," role="presentation" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; display: inline-block; line-height: normal; font-size: 14.4px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; position: relative;">=1691/2δ3/2,其中F是施加的力,δ是压痕深度,R是胶体探针的半径,E是样品的杨氏模量。假设样品是不可压缩的(即泊松比为0.5),因为使用该模型的文献研究得出的结论是,当泊松比从20.0到3.0(5)变化时,测量的性质变化小于34%,因此,假设大多数生物样品的不可压缩性是合理的(3536).使用单因素方差分析进行统计,以95%置信水平报告统计学意义(p < 0.05)。

收缩力测量

通过驻留实验(23)用纳米压痕仪测量细胞片内单个CM和CMF的收缩力。简而言之,将纳米压痕探针与样品接触,并且探针的位移保持恒定(换句话说,探针驻留在样品上)30秒以动态测量其偏转,

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