應(yīng)用領(lǐng)域	醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)保,生物產(chǎn)業(yè)

多軸力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備

多功能組織材料生物力學(xué)特性、電位分布測(cè)試分析表征系統(tǒng)
-多載荷多物理場(chǎng)耦合微觀力學(xué)性能原位測(cè)試系統(tǒng)

該系統(tǒng)是加拿大Biomomentum重點(diǎn)推薦的在體離體多功能、多軸向、多尺度、多材料的力-電特性測(cè)試分析儀，該系統(tǒng)集成各種力學(xué)測(cè)定、力電耦合測(cè)定, 能對(duì)各種組織材料進(jìn)行機(jī)械刺激和表征測(cè)定。允許表征的機(jī)械性能。1000+篇文獻(xiàn)，30年+發(fā)展歷史，同濟(jì)大學(xué)、青島大學(xué)、上海交通大學(xué)等成功使用。是組織、材料，力-電特性、多物理場(chǎng)耦合，測(cè)試分析的金標(biāo)準(zhǔn)。

該系統(tǒng)是僅有的一款模塊化集成各種力學(xué)測(cè)試和力電耦合分布測(cè)試的工具，可以進(jìn)行不規(guī)則表面3D壓痕mapping測(cè)試、3D表面輪廓mapping測(cè)試、3D厚度mapping測(cè)試、活體壓縮同時(shí)進(jìn)行電位特性測(cè)試、側(cè)限與無限壓縮測(cè)試、張力測(cè)試、剪切測(cè)試、摩擦測(cè)試、扭轉(zhuǎn)測(cè)試、穿刺測(cè)試、剝離測(cè)試的綜合性機(jī)-電特性測(cè)試分析平臺(tái)。

多軸力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備 力學(xué)全面指標(biāo)測(cè)定儀

特點(diǎn)

1、支持在體、離體兩種模式：手持式在體壓電測(cè)試、氣囊式在體測(cè)試或常規(guī)臺(tái)式離體模式。
2、機(jī)械力、電位等全面的測(cè)試指標(biāo)：不規(guī)則表面3D壓痕mapping、3D表面輪廓mapping、3D厚度mapping、活體電位特性、側(cè)限與無限壓縮、張力、剪切、摩擦、扭轉(zhuǎn)、穿刺、撓曲彎曲、三點(diǎn)彎曲、四點(diǎn)彎曲、剝離等各種力學(xué)特性測(cè)試。
3、多種力-電物理場(chǎng)耦合：不規(guī)則表面壓痕同時(shí)厚度測(cè)試、電位活組織壓縮同時(shí)電位測(cè)試、拉扭耦合、拉壓扭耦合、拉伸剪切耦合、壓縮剪切耦合等。
4、多尺度組織材料測(cè)試：

壓痕模量范圍：3Pa-670G帕

可測(cè)定材料組織范圍廣：3從極硬骨等到超軟腦組織、眼角膜等，從粗大椎間盤等大樣品到極細(xì)纖維絲的跨尺度測(cè)試。

位移分辨率達(dá)0.1um

力分辨率達(dá)0.025mN

大力 250N

行程范圍廣：50-250mm

體積小巧、可放入培養(yǎng)箱內(nèi)

5、多軸向全角度測(cè)試 :X軸、Y軸、Z軸、扭轉(zhuǎn)軸（L型扭轉(zhuǎn)、U型扭轉(zhuǎn)、360度扭轉(zhuǎn)），行程大250mm，分辨率低至100nm。
6、僅有的各種力電類型特性測(cè)試的金標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)：全面的測(cè)試技術(shù)服務(wù)、根據(jù)良好的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐和GLP提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析報(bào)告。
7、高分辨率位移和力精準(zhǔn)度測(cè)試分析：移分辨率達(dá)0.1微米、力分辨率達(dá)0.025毫牛。
8、多軸向多功能多材料高通量壓痕測(cè)試分析:

◆樣品范圍廣：極軟腦組織泡沫到陶瓷、金屬

◆模量范圍廣3pa到670Gpa

◆無需表面平坦，可在不規(guī)則表面壓痕（剛度、硬度、厚度、表面輪廓等測(cè)試）

◆壓痕不要求壓縮軸垂直于樣品表面對(duì)齊

◆可模塊化集成多軸向多功能多材料：可集成3D輪廓表面形貌表征、拉伸、壓縮、三彎曲、四點(diǎn)彎曲、扭力、剪切、摩擦磨損、電特性等各種力電多物理場(chǎng)測(cè)試。

◆壓痕同時(shí)可測(cè)量厚度信息

◆紅寶石壓頭，堅(jiān)固不易斷,使用成本低

◆樣品不需要從組織中收集

◆組織的破壞小

◆維持被測(cè)材料的機(jī)械環(huán)境及其與周圍材料的相互作用

◆自動(dòng)mapping

◆亞微米分辨率

◆一臺(tái)儀器即可進(jìn)行從納米到宏觀尺度的壓痕
◆從小位移（幾納米）到大位移（大50mm）的壓痕
◆大載荷范圍（從0.025mN 到 250N）以滿足樣品特性的要求
◆大載荷范圍對(duì)測(cè)量粗糙表面尤為有用
◆可以在將樣品浸入溶液中的情況下進(jìn)行
9、基于第哎C的的非接觸式全場(chǎng)應(yīng)變動(dòng)態(tài)測(cè)量-數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)試：具有非接觸性、應(yīng)用廣泛、精度較高、全場(chǎng)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集簡單、測(cè)量環(huán)境要求不高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，可以測(cè)量微米甚至納米的變形,應(yīng)用于組織材料力學(xué)、斷裂力學(xué)、微觀納米應(yīng)變測(cè)量、各種新型材料測(cè)量等。
10、上千篇文獻(xiàn)，30多年歷史，產(chǎn)品成熟無風(fēng)險(xiǎn)。
該微觀力學(xué)測(cè)試分析與培養(yǎng)系統(tǒng)初該系統(tǒng)為軟骨力學(xué)性能檢測(cè)所研發(fā)，此后集成了多種配置以滿足更多生物組織和軟質(zhì)材料力學(xué)性能的測(cè)量和評(píng)估。該儀器的*性能特點(diǎn)--模塊化設(shè)計(jì)，簡易操作平臺(tái)，面向用戶設(shè)計(jì)，廣泛應(yīng)用于生物材料檢測(cè)，高分子材料檢測(cè)以及數(shù)字教學(xué)等領(lǐng)域，產(chǎn)品得到了業(yè)界廣泛的認(rèn)可和推廣。該系統(tǒng)
相比于傳統(tǒng)的大型力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，該微觀力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)總體較小，可以實(shí)現(xiàn)桌面化的操作流程，操作過程簡便。該系統(tǒng)測(cè)試方法面，是多樣化的材料力學(xué)表征工具，是科學(xué)家、工程師和其他各領(lǐng)域用戶的佳選擇。在動(dòng)態(tài)力學(xué)分析、薄膜、復(fù)合物、聚合物、生物產(chǎn)品、醫(yī)學(xué)鑒定和水凝膠等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

典型測(cè)試材料：

殼聚糖/聚乙烯（乙烯醇）纖維增強(qiáng)的 3D 生物打印半月板植入物
E. Kapyla、MK Khan、S. Pan、R. Nickmanesh、S. Beyer、J. Ault、J. Hwang、T. Mohamed 和 S. Wadsworth
第 30 屆歐洲生物材料學(xué)會(huì)年會(huì)，IX-OS31-01，#270，2019 年 9 月 12 日，德國德累斯頓。
介紹
半月板撕裂是常見的膝關(guān)節(jié)損傷之一，在美國的年發(fā)病率為 66/100,000。半月板對(duì)于膝關(guān)節(jié)的承重和穩(wěn)定至關(guān)重要，半月板損傷通常會(huì)導(dǎo)致正常關(guān)節(jié)功能的喪失和骨關(guān)節(jié)炎 (OA) 的發(fā)展。半月板部分切除術(shù)是半月板撕裂常見的手術(shù)治療方法，可緩解急性疼痛，但隨著時(shí)間的推移通常會(huì)導(dǎo)致 OA。由于通過同種異體移植替代半月板受到可用性和移植大小問題的限制，合成植入物已被開發(fā)為恢復(fù)半月板功能的現(xiàn)成解決方案。然而，由于手術(shù)性能差和缺乏明確的長期臨床益處，目前可用的半月板植入物在臨床上的采用有限。在這里，我們報(bào)告了一種脫細(xì)胞 3D 生物打印殼聚糖/聚乙烯醇 (PVA) 復(fù)合半月板，使用 Aspect Biosystems 的微流體生物打印技術(shù)制造。由于合理設(shè)計(jì)的協(xié)同生物材料和結(jié)構(gòu)成分的*組合，這種植入物表現(xiàn)出適合有效手術(shù)植入的縫合線拉出、拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度值。使用 Aspect Biosystems 微流體生物打印技術(shù)制造。由于合理設(shè)計(jì)的協(xié)同生物材料和結(jié)構(gòu)成分的*組合，這種植入物表現(xiàn)出適合有效手術(shù)植入的縫合線拉出、拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度值。使用 Aspect Biosystems 的微流體生物打印技術(shù)制造。由于合理設(shè)計(jì)的協(xié)同生物材料和結(jié)構(gòu)成分的*組合，這種植入物表現(xiàn)出適合有效手術(shù)植入的縫合線拉出、拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度值。
實(shí)驗(yàn)方法
使用微流體 RX1 生物打印機(jī)（Aspect Biosystems Ltd.）對(duì)殼聚糖/PVA 混合物進(jìn)行生物打印。酸性殼聚糖在生物打印過程中使用三磷酸鈉 (STP) 溶液進(jìn)行離子交聯(lián)，而水性 PVA 在打印后通過凍融循環(huán)結(jié)晶。使用 UniVert 機(jī)械測(cè)試儀（CellScale，Waterloo，Canada）打印環(huán)形樣品用于不同混合物的拉伸測(cè)試。為了制造復(fù)合植入物，將生物打印的半月板大小的殼聚糖/PVA 網(wǎng)與 PVA 溶液 (20% w/v) 結(jié)合，進(jìn)行額外的凍融循環(huán)以使鑄塑的 PVA 結(jié)晶，并用鹽水水合?？p合線拉出、拉伸和抗壓強(qiáng)度的目標(biāo)值分別設(shè)定為 20 N、1 MPa 和 100 kPa，并使用 Mach-1 設(shè)備（Biomomentum，蒙特利爾，加拿大）進(jìn)行測(cè)量。將復(fù)合彎月面的值與單獨(dú)的印刷網(wǎng)格和鑄造 PVA 基質(zhì)進(jìn)行比較?；跐裰睾透芍販y(cè)量對(duì)復(fù)合半月板中印刷的殼聚糖/PVA 纖維、PVA 基質(zhì)和摻入水的比率進(jìn)行量化。
結(jié)果與討論
為半月板生物打印開發(fā)的殼聚糖/PVA 混合物表現(xiàn)出高拉伸強(qiáng)度、彈性和拉伸變形后的恢復(fù)。將殼聚糖溶液濃度從 3.5% 提高到 4.5%，將 PVA 溶液濃度從 10% 提高到 15%，印刷環(huán)的拉伸強(qiáng)度分別提高了 25% 和 100%。相反，將殼聚糖：PVA 的比例從 1:1 增加到 3:2 會(huì)使環(huán)的彈性降低，拉伸強(qiáng)度降低 30%。為了大限度地提高機(jī)械性能，選擇了 4.5% 殼聚糖和 15% PVA 的混合物來打印網(wǎng)狀組件。我們表明，將印刷網(wǎng)格與鑄造 PVA 基質(zhì)相結(jié)合，對(duì)組織的機(jī)械性能具有協(xié)同作用。復(fù)合半月板的平均縫合拉拔強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度（58.6 N和1. 51 MPa）顯著高于印刷網(wǎng)（40.7 N 和 0.98 MPa）和單獨(dú)的鑄造 PVA 基體（30.1 N 和 0.66 MPa）。打印的網(wǎng)片表現(xiàn)出較高的縫合保持力和拉伸強(qiáng)度，而與單獨(dú)的網(wǎng)片（23.9 kPa）相比，添加鑄造 PVA 顯著提高了復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度（105.4 kPa）。因此，復(fù)合彎月面滿足所有預(yù)定義的機(jī)械目標(biāo)值。通過改變生物打印網(wǎng)格的幾何形狀，可以進(jìn)一步調(diào)整復(fù)合材料的機(jī)械性能。除了有希望的機(jī)械特性外，復(fù)合彎月面的組成被發(fā)現(xiàn)與天然彎月面很好地對(duì)應(yīng)，大約有 74% 的水和 26% 的聚合物。1 牛頓和 0.66 兆帕）。打印的網(wǎng)片表現(xiàn)出較高的縫合保持力和拉伸強(qiáng)度，而與單獨(dú)的網(wǎng)片（23.9 kPa）相比，添加鑄造 PVA 顯著提高了復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度（105.4 kPa）。因此，復(fù)合彎月面滿足所有預(yù)定義的機(jī)械目標(biāo)值。通過改變生物打印網(wǎng)格的幾何形狀，可以進(jìn)一步調(diào)整復(fù)合材料的機(jī)械性能。除了有希望的機(jī)械特性外，復(fù)合彎月面的組成被發(fā)現(xiàn)與天然彎月面很好地對(duì)應(yīng)，大約有 74% 的水和 26% 的聚合物。1 牛頓和 0.66 兆帕）。打印的網(wǎng)片表現(xiàn)出較高的縫合保持力和拉伸強(qiáng)度，而與單獨(dú)的網(wǎng)片（23.9 kPa）相比，添加鑄造 PVA 顯著提高了復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度（105.4 kPa）。因此，復(fù)合彎月面滿足所有預(yù)定義的機(jī)械目標(biāo)值。通過改變生物打印網(wǎng)格的幾何形狀，可以進(jìn)一步調(diào)整復(fù)合材料的機(jī)械性能。除了有希望的機(jī)械特性外，復(fù)合彎月面的組成被發(fā)現(xiàn)與天然彎月面很好地對(duì)應(yīng)，大約有 74% 的水和 26% 的聚合物。4 kPa) 與單獨(dú)的網(wǎng)格 (23.9 kPa) 相比。因此，復(fù)合彎月面滿足所有預(yù)定義的機(jī)械目標(biāo)值。通過改變生物打印網(wǎng)格的幾何形狀，可以進(jìn)一步調(diào)整復(fù)合材料的機(jī)械性能。除了有希望的機(jī)械特性外，復(fù)合彎月面的組成被發(fā)現(xiàn)與天然彎月面很好地對(duì)應(yīng)，大約有 74% 的水和 26% 的聚合物。4 kPa) 與單獨(dú)的網(wǎng)格 (23.9 kPa) 相比。因此，復(fù)合彎月面滿足所有預(yù)定義的機(jī)械目標(biāo)值。通過改變生物打印網(wǎng)格的幾何形狀，可以進(jìn)一步調(diào)整復(fù)合材料的機(jī)械性能。除了有希望的機(jī)械特性外，復(fù)合彎月面的組成被發(fā)現(xiàn)與天然彎月面很好地對(duì)應(yīng)，大約有 74% 的水和 26% 的聚合物。