Pavone

Optics11 Life 公司的 Pavone高通量力學(xué)熒光納米壓痕儀是一款具有創(chuàng)新性的高通量機(jī)械篩選平臺(tái)，專為解決生物材料及相關(guān)樣品的機(jī)械分析難題而設(shè)計(jì)，在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

一、產(chǎn)品用途

Pavone高通量力學(xué)熒光納米壓痕儀能夠?qū)渭?xì)胞、3D 細(xì)胞培養(yǎng)模型、工程化組織、水凝膠以及微孔板中的薄膜等進(jìn)行自動(dòng)化壓痕測繪 。在生物醫(yī)學(xué)研究中，可用于探究細(xì)胞在不同力學(xué)環(huán)境下的行為變化，如細(xì)胞如何感知和響應(yīng)機(jī)械信號(hào)，以及這些過程對(duì)細(xì)胞形態(tài)、生化信號(hào)傳導(dǎo)和功能的影響；在組織工程領(lǐng)域，助力評(píng)估工程化組織在成熟和降解過程中的力學(xué)性能變化，確保其盡可能模擬天然組織的生物力學(xué)行為；在藥物研發(fā)方面，通過高通量篩選藥物對(duì)細(xì)胞和組織力學(xué)特性的影響，為藥物療效評(píng)估與作用機(jī)制研究提供力學(xué)層面的數(shù)據(jù)支持 。

二、功能特性

先進(jìn)的光纖力傳感技術(shù)：運(yùn)用基于懸臂梁的力傳感器，即壓痕探針，這些探針配備光纖，通過干涉信號(hào)遠(yuǎn)程讀取懸臂梁的彎曲情況 。壓痕探針的懸臂梁剛度經(jīng)過預(yù)校準(zhǔn)，范圍在 0.02N/m - 100N/m ，彎曲范圍為 2nm - 20um ，探針力范圍達(dá) 0.1nN - 2mN ，可測量的剛度范圍為 10Pa - 1GPa ，半徑在 3 - 250μm ，能夠精準(zhǔn)感知微小的力變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類生物材料力學(xué)性能的高分辨率測量 。

多種壓痕模式與控制方式：可執(zhí)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓痕測量，具備三種不同的控制模式。壓電位移（D 模式）、載荷（P 模式）或壓痕深度（I 模式） 。當(dāng)材料表現(xiàn)出非線性行為，即力學(xué)性能依賴于壓痕深度時(shí)，適用壓痕深度控制模式；而其他兩種模式則適用于線性行為的材料 。靜態(tài)測量包含加載、保持和卸載壓痕步驟，通過不同模型分析載荷 - 壓痕曲線，以提取特定深度或載荷下的楊氏模量 E（Pa） ，如采用赫茲模型分析彈性材料、Oliver - Pharr 模型分析彈塑性材料、JKR 模型分析粘性材料 。動(dòng)態(tài)壓痕用于表征粘彈性材料特性，包括快速加載、保持、頻率掃描和卸載步驟，在蠕變或應(yīng)力松弛測試中可施加保持階段，通過應(yīng)用 Kelvin - Voigt、Maxwell 或標(biāo)準(zhǔn)線性固體本構(gòu)模型，從蠕變或應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)中獲取粘彈性時(shí)間常數(shù)、瞬時(shí)和平衡彈性模量 。

自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)流程與高通量測量：具備自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)工作流程，最多可容納兩個(gè)微孔板，能夠在約 2.5 小時(shí)內(nèi)完成 96 孔微孔板的測量（約 960 次靜態(tài)壓痕） 。該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)孔間自動(dòng)切換、自動(dòng)測繪，支持坐標(biāo)列表壓痕（半自動(dòng)），大大提高了實(shí)驗(yàn)效率，適用于大規(guī)模樣品的機(jī)械性能篩選與分析 。

集成成像與環(huán)境控制：集成明場和相襯顯微鏡成像功能（熒光成像為可選配置），可對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，將材料的力學(xué)性能變化與微觀結(jié)構(gòu)特征相對(duì)應(yīng) 。同時(shí)提供環(huán)境控制選項(xiàng)，包括溫度控制（確保生理水平的溫度穩(wěn)定），以及可選的 CO?和濕度控制功能，可營造類似培養(yǎng)箱的環(huán)境，在長時(shí)間實(shí)驗(yàn)中維持細(xì)胞和組織的活力，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟诮咏項(xiàng)l件下進(jìn)行，保證測量結(jié)果的生物學(xué)相關(guān)性 。

用戶友好的操作界面與定制功能：擁有 “即點(diǎn)即走” 的操作界面，方便快速定位 。用戶可對(duì)壓痕輪廓和實(shí)驗(yàn)序列進(jìn)行定制，還能通過軟件輕松設(shè)置位移量、持續(xù)時(shí)間、數(shù)據(jù) / 圖像采集速率等參數(shù)，這些參數(shù)以表格形式呈現(xiàn)，便于快速訪問和修改 。軟件設(shè)有模板系統(tǒng)，一旦建立測試協(xié)議，可快速重新加載所需參數(shù) 。測試過程中，軟件通過實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)圖形為用戶提供持續(xù)反饋 。此外，儀器采用預(yù)校準(zhǔn)的可重復(fù)使用壓痕探針，減少了操作人員的前期準(zhǔn)備工作，降低了對(duì)專業(yè)技能的要求，普通操作人員經(jīng)過兩天培訓(xùn)即可開始運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，約三周的常規(guī)使用就能成為經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶 。

三、相關(guān)參數(shù)匯總

成像能力

物鏡：最高40x，可手動(dòng)更換 。

電機(jī)驅(qū)動(dòng) Z 軸行程：17mm，分辨率為 5nm 。

LED 光源：為標(biāo)準(zhǔn)配置，支持明場和相襯成像，可通過數(shù)字切換 ?？蛇x配熒光成像功能 。

相機(jī)：采用 CMOS 相機(jī)，圖像采集速率為 40 幀 / 秒，單色 。

壓痕能力

探針力范圍：200 pN - 2 mN 。

彈性模量范圍：10 Pa - 1 GPa 。

壓痕行程：可達(dá) 90µm

尺寸和幾何形狀：球形半徑為 3 µm - 250 µm 。

接觸尺寸直徑：1 µm - 100 µm 。

粗調(diào) X - Y 平臺(tái)行程：120 x 190 mm（可容納 2 個(gè)微孔板） 。

粗調(diào) Z 平臺(tái)行程：25 mm 。

兼容性

適用格式：與各種培養(yǎng)皿和微孔板兼容，最大可達(dá) 384 孔 。

最小樣品體積：對(duì)于 96 孔板，最小樣品體積大于 0.4 µL（厚度 3 µm） 。

其他參數(shù)

儀器尺寸：為 68 x 60 CM 的小型臺(tái)式儀器，占地面積小 。

測試模式：具備準(zhǔn)靜態(tài)壓痕（用于獲取彈性模量 E、剪切模量 G）、動(dòng)態(tài) / 振蕩測試（DMA，可得到儲(chǔ)能模量 E’、損耗模量 E”、儲(chǔ)能剪切模量 G’、損耗剪切模量 G”）、階躍響應(yīng)（蠕變 / 應(yīng)力松弛）、粘附模式等多種測試模式 。

頻率范圍：動(dòng)態(tài)測試頻率范圍為 0.01 - 20 Hz 。

測試環(huán)境：可在空氣或液體（水、培養(yǎng)基）環(huán)境中進(jìn)行測試 。

憑借以上的功能與精準(zhǔn)的參數(shù)，Pavone 為科研人員提供了高效、可靠的生物材料機(jī)械性能測試解決方案，推動(dòng)著相關(guān)領(lǐng)域的科研進(jìn)展不斷向前邁進(jìn) 。