簡介：

用于組織重建的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，通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。膠原蛋白支架通過鑄造、冷凍和凍干過程制備。支架用90%飽和鹽溶液處理，鹽取自Hofmeister系列，然后進行化學交聯。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，并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，并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，但減少了細胞內流并增加了結構完整性，3個月后沒有顯著降解的跡象。綜上所述，高濃度離液鹽可用于調節膠原支架的力學特性，而不影響生物相容性。該技術可用于再生醫學中，以加強膠原蛋白支架以更好地順應周圍組織，但也可用于例如緩釋藥物輸送系統。

實驗部分：

 剛度的測定

氯化鈣的剛度2、氯化鈉和氫2用PIUMA納米壓頭測量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，然后在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）。對于軟樣品，壓頭探頭的剛度為 0.05 N m?1對于較硬的樣品，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）。每種腳手架類型獨立測量3次。

結果：

使用納米壓痕評估剛度（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。峰值顯示剛度大于 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于 7.4 × 103帕。

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，這家初創公司的收入和員工持續增長，成為荷蘭發展最快的公司之一，并具有國際影響力。Optics11 Life提供功能強大的新型納米壓痕儀，與傳統的同類產品相比，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、軟物質材料力學性能測試的新方法

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

主要優勢

● 內置攝像鏡頭，方便實時觀察樣品臺

● 實時分析計算測量結果，原始數據并將以文本文件存儲，方便任何時候導入Dataviewer軟件進行復雜處理

● 探針經過預先校準，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

Fiber-On-Top 探頭

新型光纖干涉式懸臂梁探頭，利用干涉儀來監測懸臂梁形變。

相較于原子力顯微鏡或傳統納米壓痕儀

創新型光纖探頭，彌補了傳統納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：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：平行懸臂梁結構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定性，進而獲得重復率更高、準確性更好的數據

內置分析軟件

● 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，可以獲得數據和結果的快速分析

● 原始參數完整txt導出，便于后續復雜處理的需要

● 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材料特性

視頻介紹

近期文獻