爾迪盤點|布魯克生物材料與醫(yī)療器械表征方案

盤點布魯克原子力顯微鏡、納米壓痕技術(shù)、白光干涉技術(shù)、摩擦磨損機械性能測試機、納米紅外顯微技術(shù)，針對生物材料與醫(yī)療器械領(lǐng)域的部分表征方案。

原子力顯微鏡用于生物醫(yī)用材料的研究

布魯克原子力顯微鏡在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域用途廣泛，可以表征包括生物材料、醫(yī)療器械、生物分子、細胞、組織等在內(nèi)的多種類型樣品。除了常規(guī)的表征材料微觀形貌以外，還能表征材料力學(xué)性能、細胞-材料-生物分子相互作用等。結(jié)合高速成像技術(shù)，還能獲得這些參數(shù)的動態(tài)變化。

生物組織存在跨尺度的多種分級結(jié)構(gòu)，生物材料的設(shè)計也引入各種微觀結(jié)構(gòu)。這些微觀結(jié)構(gòu)與其生物效應(yīng)密切相關(guān)。

納米壓痕原位測量微區(qū)力學(xué)性能

布魯克納米壓痕的XPM（快速多點物性成像）功能通過高通量壓痕測試，在微區(qū)實現(xiàn)高速點陣式精準(zhǔn)定位測量，實現(xiàn)硬度、模量等力學(xué)性能成像。

如圖所示，深區(qū)（Deep?Zone）最靠近骨骼，進一步 向外移動，分別為中間區(qū)(Middle?Zone)，淺表切向區(qū) （STZ）和關(guān)節(jié)表面(Articular?surface)。這四個區(qū)域 的機械性能各不相同，這意味著需要高空間分辨率 來表征局部組織的特性。

這符合常理，因為與模量成反比的流體含量在STZ附近增加。其模量接近在關(guān)節(jié)表面上測量的大小，但以較關(guān)節(jié)表面略高的值穩(wěn)定分布。這種各向異性可能來自平行于關(guān)節(jié)表面的膠原 原纖維的優(yōu)先排列。在深區(qū)觀察到的離散增大，可能與壓痕處材料結(jié)構(gòu)差異增大相關(guān)。

白光干涉儀定量評價表面質(zhì)量

布魯克的納米紅外系統(tǒng)（Anasys?nanoIR）采用

光熱誘導(dǎo)共振技術(shù)實現(xiàn)納米微區(qū)的紅外信號采集。利用原子力探針作為樣品紅外吸收的傳感器，獲得超高靈敏度的紅外光譜和紅外成像，化學(xué)成像空間分辨能力可以達到10nm。用于生物醫(yī)學(xué)樣本的微觀化學(xué)結(jié)構(gòu)表征，為理解生物組織納米尺度結(jié)構(gòu)與生物功能及物理特性之間的相互關(guān)聯(lián)、藥物-細胞/組織的相互作用、疾病的早期診斷和治療提供新啟示和新思路。

對于生物組織，如：骨骼、牙齒、頭發(fā)、皮膚等，納米紅外也可以提供直接的納米區(qū)域化學(xué)結(jié)構(gòu)研究。

摩擦磨損試驗定量評價生物材料摩擦磨損性能

上圖是鈦合金基底及三種不同表面改性涂層（氨丙基三乙氧基硅烷，氧化石墨烯復(fù)合氨丙基三乙氧基硅烷，和還原氧化石墨烯復(fù)合氨丙基三乙氧基硅烷）的摩擦磨損特性。