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去二十年的大量研究已經證實，細胞外基質（ECM）的彈性或剛度會影響基本的細胞進程，包括擴散、生長、增殖、遷移、分化和類器官形成。線彈性聚丙烯酰胺水凝膠和涂有ECM蛋白的聚二甲基硅氧烷（PDMS）彈性體被廣泛用于評估剛度的作用，此類實驗的結果通常被認為是重現了細胞在體內所經歷的力學環境的影響。但組織和ECM并不是線彈性材料，它們表現出更復雜的力學行為，包括粘彈性（對載荷或變形隨時間變化的響應）、機械塑性和非線性彈性。在此，研究者回顧了組織和ECM的復雜力學行為，討論了ECM粘彈性對細胞的影響，并描述了粘彈性生物材料在再生醫學中的潛在應用。最近的研究表明，基質的粘彈性調節了相同的基本細胞進程，并能促進在二維和三維培養微環境中用彈性水凝膠所沒能觀察到的行為。這些發現為了解細胞-基質相互作用以及這些相互作用如何不同地調節細胞內力學敏感的分子路徑提供了見解。這些結果為下一代生物材料的設計提供了指導，可用于匹配組織、ECM力學性能的體外組織模型和再生醫學的應用。
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
● 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-PDMS膠體軟硬度模量納米壓痕Piuma-PDMS膠體軟硬度模量納米壓痕
| 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 |
| 測試環境 | air, liquid (buffer/medium) |
| 粗調行程 | X*Y：12×12 mm Z：12 mm |
加載模式 | Displacement / Load* / Indentation* |
| 測試類型 | 準靜態(單點，矩陣) 蠕變，應力松弛 DMA動態掃描 (E', E'', tanδ) |
| 動態掃描頻率* | 0.1 - 10 Hz |
| 內置擬合模型 | Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR) |
| *為可選升級配置 | |
新型光纖干涉式懸臂梁探頭，利用干涉儀來監測懸臂梁形變。
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
● 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
| 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 |
