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測量水凝膠力學性能楊氏模量的辦法

來源:杭州軒轅科技有限公司   2023年05月18日 11:28  

簡介:在當今世界,高分子材料的應用范圍越來越廣泛。其中,水凝膠作為一種具有良好生物相容性、物化性能、高吸水性、高保水性等特質(zhì)的高分子材料,正逐漸成為組織工程、生物醫(yī)藥、軟電子等行業(yè)的研究熱點。特別是在生物醫(yī)藥材料方面,水凝膠的應用領域非常廣泛,可以用作藥物載體、組織粘合劑、傷口輔料等。



一、水凝膠納米壓痕儀


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Optics11成立于2011年,是阿姆斯特丹自由大學(VU)的衍生組織。從那時起,這家初創(chuàng)公司的收入和員工持續(xù)增長,成為荷蘭發(fā)展最快的公司之一,并具有國際影響力。Optics11 Life提供功能強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、堅固耐用。主要用于測量復雜、不規(guī)則的生物材料,如單細胞、組織、水凝膠和涂層的機械性能。

Piuma Nanoindenter

生物組織、軟物質(zhì)材料力學性能測試的新方法

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Piuma是功能強大的臺式儀器,可探索水凝膠、生理組織和生物工程材料的微觀機械特性。表征尺度從宏觀直至細胞。專為分析測試軟材料而設計,測量復雜和不規(guī)則材料在生理條件下的力學性能。杭州軒轅科技有限公司

主要優(yōu)勢

● 內(nèi)置攝像鏡頭,方便實時觀察樣品臺

● 實時分析計算測量結(jié)果,原始數(shù)據(jù)并將以文本文件存儲,方便任何時候?qū)隓ataviewer軟件進行復雜處理

● 探針經(jīng)過預先校準,即插即用。對于時間敏感的樣品確保了快速測量

● 光纖干涉MEMS技術能夠以無損的方式測量即使是最軟的材料,并保證分辨率。同時探針可以重復使用Piuma軒轅納米壓痕儀Piuma軒轅納米壓痕儀

                                           

技術參數(shù)

模量測試范圍

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*
測試類型

準靜態(tài)(單點,矩陣)

蠕變,應力松弛

DMA動態(tài)掃描 (E', E'', tanδ)

動態(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,利用干涉儀來監(jiān)測懸臂梁形變。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,彌補了傳統(tǒng)納米壓痕儀無法測試軟物質(zhì)的問題,也解決了AFM在力學測試中的波動大,操作困難、制樣嚴苛等常見缺陷。


● 背景噪音低:激光干涉儀抗干擾強于AFM反射光路

● 制樣更簡單:對樣品的粗糙度寬容度高于AFM

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



內(nèi)置分析軟件

638004237288879575913.jpg

● 借助功能強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導出,便于后續(xù)復雜處理的需要


● 利用Hertz接觸模型從加載部分計算彈性模量,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




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





二、生物軟組織萬能試驗機



CellScale biomaterials testing由加拿大多倫多大學與滑鐵盧大學的研究人員于2005年創(chuàng)立,公司專注于生物力學領域的測試儀器。迄今,隨產(chǎn)品線不斷豐富壯大,已行銷全球30余個國家的高校及科研單位。現(xiàn)與中國區(qū)總代理——軒轅科技集團一起為廣大客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和周到的售后服務。

UniVert

隨時隨地進行您需要的機械測試

638021475378690774654.pngUniVert S2力學試驗機是各種機械測試應用的理想選擇,它的占地面積小,價格合理,使用戶可以隨時隨地進行測試。易于使用的軟件和可互換的組件使得系統(tǒng)無需大量的培訓或督導即可使用。 該系統(tǒng)能夠承受高達200N的拉伸、壓縮和彎曲測試。各種夾具和固定裝置可用于適應不同的標本和測試模式。UniVert生物力學試驗機UniVert生物力學試驗機

主要優(yōu)勢

●小體量即可進行質(zhì)量好、性價比高的測試

夾具和加載傳感器的變化易于操作,可以適應各種用途。

使用基于圖像的應變測量工具,可實現(xiàn)高分辨率CCD成像(可選)

功能齊全的用戶界面軟件,可通過實時反饋進行簡單、循環(huán)、松弛和多模式測試

                                         

技術參數(shù)


UniVertUniVert S2UniVert 1KN
尺寸(cm)

22x22x54

22x22x5430x22x60
重量(kg)8820
傳感器最大容量(N)2002001000
傳感器范圍(N)0.5-2000.5-2000.5-1000
傳感器精度0.2%0.2%0.2%
行程(mm)300300300

最大速度(mm/s)

2010020
最快循環(huán)頻率2102
最高采樣速率100500100


液池


UniVert系統(tǒng)可配備溫度控制液池,以確保敏感生物材料在適當條件下進行測試。638021475380409653712.png






圖像分析軟件


UniVert系統(tǒng)可以使用集成的數(shù)字圖像相關法(Digital Image Correlation, 縮寫DIC)測量樣本應變。638021475622061053574.png









UniVert 1kN


利用UniVert S2力學試驗機的所有優(yōu)點,實現(xiàn)高達1kN的力。兼容垂直和水平液池、成像和非接觸應變測量以及剪切、扭轉(zhuǎn)或壓力。



試樣 & 安裝

638021475618310886929.png

拉伸測試 試樣: 彈性聚合物材料                    壓縮測試 試樣:非彈性陶瓷球                      彎曲測試 試樣: 人造骨



多軸向測試


剪切、扭轉(zhuǎn)和壓力可以添加到主要測試軸向上,以測試各種試樣。這些執(zhí)行器和傳感器與設備控制器、軟件和數(shù)據(jù)輸出無縫集成。UniVert試驗機(拉伸、壓縮、彎曲)UniVert試驗機(拉伸、壓縮、彎曲)638021475620654848833.png









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原文:Year

標題
原文:Title

2014

核黃素在角膜基質(zhì)內(nèi)交聯(lián)中的應用

2016

加速制備脫細胞骨骼肌支架的輸液生物反應器的研制

2016

充氣角膜變形材料特性的數(shù)值模擬

2016

非均質(zhì)人體角質(zhì)層的整體力學性質(zhì)及多尺度破壞力學

2017

印制天線和互連線用高變形導電跡線:三乙醇胺摻雜銀/氟聚合物復合材料

2017

在右旋糖酐溶液或羥丙基甲基纖維素中使用核黃素進行角膜交聯(lián)后的生物力學特性。

2017

為骨和軟骨組織工程開發(fā)具有可控氧分壓位置變異性的定制灌注生物反應器原型。

2017

柔性射頻天線和應變傳感器用3d打印彈性體上的自增強石墨烯涂層

2018

新型Gelma-Phema水凝膠神經(jīng)導管治療周圍神經(jīng)損傷

2018

相對濕度對氧化鋯/Nafion®納米復合膜力學強度的影響。

2018

柑橘果膠/絲素功能化皮膚組織工程支架的制備。

2018

陰離子絲素衍生多肽對絲素蛋白的功能化

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眼內(nèi)光黏結(jié)可調(diào)節(jié)人工體功能

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Nafion®/Zro2納米復合膜的力學強度

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激光粉末床熔凝316l不銹鋼立桿的組織與性能

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2018

磷灰石-殼聚糖支架的一步法制備及其在骨組織工程中的應用。

2018

可定制周圍神經(jīng)引導導管的快速連續(xù)3d打印



























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