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用於組織重建的I型膠原支架通常具有受損的機械特性│▩◕·•，例如剛度有限和缺乏強度◕·↟✘·。本研究提出了一種新技術│▩◕·•，透過用濃縮鹽溶液處理來微調膠原蛋白支架的剛度和生物降解性◕·↟✘·。膠原蛋白支架透過鑄造₪│↟、冷凍和凍幹過程製備◕·↟✘·。支架用90%飽和鹽溶液處理│▩◕·•，鹽取自Hofmeister系列│▩◕·•，然後進行化學交聯◕·↟✘·。用由二價陽離子和一價陰離子組成的鹽處理│▩◕·•，例如CaCl2│▩◕·•，導致支架快速收縮至原始表面積的約 10%◕·↟✘·。有效鹽主要在霍夫邁斯特系列的離液末端◕·↟✘·。收縮的支架比不收縮的對照支架硬10倍以上│▩◕·•，並且顯示出孔徑減小和腫脹│▩◕·•，組織較少的膠原纖維◕·↟✘·。這種效應可以精確到單個膠原蛋白分子的水平│▩◕·•，並表明收縮效應是由三螺旋內穩定氫鍵的破壞驅動的◕·↟✘·。鈣中無鈣沉積物2處理過的支架◕·↟✘·。與H相比│▩◕·•，大鼠皮下植入顯示出相似的生物相容性2O和NaCl處理支架│▩◕·•，但減少了細胞內流並增加了結構完整性│▩◕·•，3個月後沒有顯著降解的跡象◕·↟✘·。綜上所述│▩◕·•，高濃度離液鹽可用於調節膠原支架的力學特性│▩◕·•，而不影響生物相容性◕·↟✘·。該技術可用於再生醫學中│▩◕·•，以加強膠原蛋白支架以更好地順應周圍組織│▩◕·•，但也可用於例如緩釋藥物輸送系統◕·↟✘·。
氯化鈣的剛度2₪│↟、氯化鈉和氫2用PIUMA奈米壓頭測量O處理過的膠原蛋白支架（Optics11│▩◕·•，荷蘭阿姆斯特丹;圖 3A）◕·↟✘·。16在測量之前│▩◕·•，將支架在PBS中孵育30分鐘│▩◕·•，然後在PBS中的60%牛血清白蛋白中進行5分鐘的鈍化步驟│▩◕·•，以防止探針粘附在支架上◕·↟✘·。每個樣品在25×1 mm的網格中進行1個壓痕│▩◕·•，單個壓痕之間的距離為200μm（圖3B）◕·↟✘·。對於軟樣品│▩◕·•，壓頭探頭的剛度為 0.05 N m−1對於較硬的樣品│▩◕·•，使用剛度為 0.47 N m 的探頭−1.兩個探頭的直徑均為180μm◕·↟✘·。壓痕深度│▩◕·•，以 5 μm s 的速度達到−1│▩◕·•，為15μm│▩◕·•，探針保持在原位2秒（壓痕時間）◕·↟✘·。每種腳手架型別獨立測量3次◕·↟✘·。
使用奈米壓痕評估剛度（圖3）◕·↟✘·。氯化鈣2₪│↟、氯化鈉和氫2O處理過的支架獨立測量三次│▩◕·•，每個支架在不同位置有25個壓痕（圖3B）◕·↟✘·。氯化鈣2腳手架 （7.4 × 103Pa）比NaCl更硬（1.2×103帕）和H2O 處理支架 （4.4 × 102Pa）如（圖3C）所示◕·↟✘·。峰值顯示剛度大於 3.0 × 104Pa│▩◕·•，最有可能的是當正好凹進在多孔支架中的膠原蛋白結構頂部時│▩◕·•，表明CaCl的剛度2處理過的膠原蛋白材料高於 7.4 × 103帕◕·↟✘·。
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◕·↟✘·。表徵尺度從宏觀直至細胞◕·↟✘·。專為分析測試軟材料而設計│▩◕·•，測量複雜和不規則材料在生理條件下的力學效能◕·↟✘·。杭州軒轅科技有限公司
● 內建攝像鏡頭│▩◕·•，方便實時觀察樣品臺
● 實時分析計算測量結果│▩◕·•，原始資料並將以文字檔案儲存│▩◕·•，方便任何時候匯入Dataviewer軟體進行復雜處理
● 探針經過預先校準│▩◕·•，即插即用◕·↟✘·。對於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│▩◕·•，並保證解析度◕·↟✘·。同時探針可以重複使用Piuma軒轅奈米壓痕儀Piuma軒轅奈米壓痕儀
| 模量測試範圍 | 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 |
| 感測器最大容量 | 200 |
| 測試環境 | air, liquid (buffer/medium) |
| 粗調行程 | X*Y◕╃·•☁：12×12 mm Z◕╃·•☁：12 mm |
載入模式 | Displacement / Load* / Indentation* |
| 測試型別 | 準靜態(單點│▩◕·•，矩陣) 蠕變│▩◕·•，應力鬆弛 DMA動態掃描 (E', E'', tanδ) |
| 動態掃描頻率* | 0.1 - 10 Hz |
| 內建擬合模型 | Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR) |
| *為可選升級配置 | |
新型光纖干涉式懸臂樑探頭│▩◕·•，利用干涉儀來監測懸臂樑形變◕·↟✘·。
創新型光纖探頭│▩◕·•，彌補了傳統奈米壓痕儀無法測試軟物質的問題│▩◕·•，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◕╃·•☁：鐳射干涉儀抗干擾強於AFM反射光路
● 制樣更簡單◕╃·•☁：對樣品的粗糙度寬容度高於AFM
● 剛度選擇更準確◕╃·•☁：平行懸臂樑結構有利於準確判別壓痕深度與壓電陶瓷位移比例關係│▩◕·•，便於選擇合適剛度探頭來保證彈性形變關係的穩定性│▩◕·•，進而獲得重複率更高₪│↟、準確性更好的資料
● 藉助功能強大而易於操作的軟體│▩◕·•，使用者可以自由控制壓痕程式（載荷₪│↟、位移等）◕·↟✘·。自動處理曲線的流程│▩◕·•，可以獲得資料和結果的快速分析
● 原始引數完整txt匯出│▩◕·•，便於後續複雜處理的需要
● 利用Hertz接觸模型從載入部分計算彈性模量│▩◕·•，與常用的Oliver&Pharr方法相比│▩◕·•，更為適合生物組織和軟物質材料特性
| 年 份 | 期 刊 | 題 目 |
|---|---|---|
| 2022 | Advanced Functional Materials | Engineering Vascular Self-Assembly by Controlled 3D-Printed Cell Placement |
| 2022 | Biomaterials | Hydrogels derived from decellularized liver tissue support the growth and differentiation of cholangiocyte organoids |
| 2021 | Biofabrication | 3D bioprinting of tissue units with mesenchymal stem cells, retaining their proliferative and differentiating potential, in polyphosphate-containing bio-ink |
| 2021 | nature communications | Janus 3D printed dynamic scaffolds for nanovibration-driven bone regeneration |
| 2020 | Environmental Science & Technology | Effect of Nonphosphorus Corrosion Inhibitors on Biofilm Pore Structure and Mechanical Properties |
| 2020 | Acta Biomaterialia | A multilayer micromechanical elastic modulus measuring method in ex vivo human aneurysmal abdominal aortas |
