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生物软物质的力学模量测量办法

 更新时间:2023-07-25 点击量:369
生物学中的价值力学

力学在生物学中的价值

组织工程再生医学领域在过去十年中迅速扩大,为医疗的全面革命铺平了道路。已经发现细胞和组织的机械性能在生理学和疾病的许多方面起着关键作用。然而,研究只是触及了机械表型的表面,并开始意识到力学在生物学中的价值。这就是为什么在Optics11 Life,我们开发强大的技术来帮助加速该领域和许多其他领域的发现。

Optics11 生命仪器的价值是什么?

此外,Optics11Life仪器可以更好地了解细胞力学及其与细胞状态和功能的关系,并允许识别新的重要测量参数,这些参数可以在药物开发,机械生物学和组织再生中发挥重要作用。在水合条件下测量复杂和柔软的生物样品涉及许多挑战,但我们基于光纤的测量技术和仪器提供了一种简单而可靠的方法来收集强大而重要的数据。

有哪些应用?

此外,Optics11 Life 仪器可以在生理条件下测量复杂、不规则的材料,同时分析各种机械性能。其中包括弹性(杨氏模量)、粘弹性(存储和损耗模量)和微DMA(动态机械分析)特性。我们的革命性工具使组织工程和再生医学领域的新研究成为可能,其中机械测量是健康细胞分化和成熟的关键。应用包括:

了解单元格

  • 细胞外基质力学性能及其对细胞功能影响的定量分析

  • 水凝胶和其他脚手架材料的表征和映射

  • 机械生物学,将机械测量与生物信号进行比较

  • 各种细胞类型的机械转导途径研究

病理学

  • 软组织的病理学 – 如大脑、肝脏和眼睛疾病

  • 单细胞水平的病理学

  • 心血管疾病神经退行性疾病的研究

设计单元

  • 3D生物打印或微组织铸造的质量控制

  • 真皮、软骨、角膜等组织的分析与推进

  • 工程组织天然组织的比较

  • 定量测量类器官微组织的功能和状态

  • 具有特定机械性能的环境中的干细胞发育和分化

核心技术是什么?

Optics11 Life 工具的技术基于两个关键要素:预校准可重复使用光纤传感器和的机电一体化。这种组合使公司能够开发的测量系统,并成功应用于生命科学领域。

Optics11 Life提供什么?

最后,Optics11 Life 提供功能强大的台式仪器,这些仪器非常用户友好省时坚固耐用此外,Optics11 Life专门集成复杂生物样品分析的所有重要方面。查看我们最新的创新:结合了光学成像、微机械分析和孵化的 Pavone


如果您对此感兴趣,我们可以为您提供试样服务

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Optics11成立于2011年,是阿姆斯特丹自由大学(VU)的衍生组织。从那时起,这家初创公司的收入和员工持续增长,成为荷兰发展最快的公司之一,并具有国际影响力。Optics11 Life提供功能强大的新型纳米压痕仪,与传统的同类产品相比,使用方便、功能多样、坚固耐用。主要用于测量复杂、不规则的生物材料,如单细胞、组织、水凝胶和涂层的机械性能。

Piuma Nanoindenter

生物组织、软物质材料力学性能测试的新方法

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Piuma是功能强大的台式仪器,可探索水凝胶、生理组织和生物工程材料的微观机械特性。表征尺度从宏观直至细胞。专为分析测试软材料而设计,测量复杂和不规则材料在生理条件下的力学性能。杭州轩辕科技有限公司








主要优势

● 内置摄像镜头,方便实时观察样品台

● 实时分析计算测量结果,原始数据并将以文本文件存储,方便任何时候导入Dataviewer软件进行复杂处理

● 探针经过预先校准,即插即用。对于时间敏感的样品确保了快速测量

● 光纤干涉MEMS技术能够以无损的方式测量即使是最软的材料,并保证分辨率。同时探针可以重复使用Piuma轩辕纳米压痕仪Piuma轩辕纳米压痕仪

                                         

技术参数



模量测试范围

5 Pa - 1 GPa

探头悬臂刚度0.025 - 200 N/m
探头尺寸(半径)

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



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







视频介绍


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