简介：

用于组织重建的I型胶原支架通常具有受损的机械特性，例如刚度有限和缺乏强度。本研究提出了一种新技术，通过用浓缩盐溶液处理来微调胶原蛋白支架的刚度和生物降解性。胶原蛋白支架通过铸造、冷冻和冻干过程制备。支架用90%饱和盐溶液处理，盐取自Hofmeister系列，然后进行化学交联。用由二价阳离子和一价阴离子组成的盐处理，例如CaCl2，导致支架快速收缩至原始表面积的约 10%。有效盐主要在霍夫迈斯特系列的离液末端。收缩的支架比不收缩的对照支架硬10倍以上，并且显示出孔径减小和肿胀，组织较少的胶原纤维。这种效应可以精确到单个胶原蛋白分子的水平，并表明收缩效应是由三螺旋内稳定氢键的破坏驱动的。钙中无钙沉积物2处理过的支架。与H相比，大鼠皮下植入显示出相似的生物相容性2O和NaCl处理支架，但减少了细胞内流并增加了结构完整性，3个月后没有显着降解的迹象。综上所述，高浓度离液盐可用于调节胶原支架的力学特性，而不影响生物相容性。该技术可用于再生医学中，以加强胶原蛋白支架以更好地顺应周围组织，但也可用于例如缓释药物输送系统。

实验部分：

 刚度的测定

氯化钙的刚度2、氯化钠和氢2用PIUMA纳米压头测量O处理过的胶原蛋白支架（Optics11，荷兰阿姆斯特丹;图 3A）。16在测量之前，将支架在PBS中孵育30分钟，然后在PBS中的60%牛血清白蛋白中进行5分钟的钝化步骤，以防止探针粘附在支架上。每个样品在25×1 mm的网格中进行1个压痕，单个压痕之间的距离为200μm（图3B）。对于软样品，压头探头的刚度为 0.05 N m−1对于较硬的样品，使用刚度为 0.47 N m 的探头−1.两个探头的直径均为180μm。压痕深度，以 5 μm s 的速度达到−1，为15μm，探针保持在原位2秒（压痕时间）。每种脚手架类型独立测量3次。

结果：

使用纳米压痕评估刚度（图3）。氯化钙2、氯化钠和氢2O处理过的支架独立测量三次，每个支架在不同位置有25个压痕（图3B）。氯化钙2脚手架 （7.4 × 103Pa）比NaCl更硬（1.2×103帕）和H2O 处理支架 （4.4 × 102Pa）如（图3C）所示。峰值显示刚度大于 3.0 × 104Pa，最有可能的是当正好凹进在多孔支架中的胶原蛋白结构顶部时，表明CaCl的刚度2处理过的胶原蛋白材料高于 7.4 × 103帕。

Optics11成立于2011年，是阿姆斯特丹自由大学(VU)的衍生组织。从那时起，这家初创公司的收入和员工持续增长，成为荷兰发展最快的公司之一，并具有国际影响力。Optics11 Life提供功能强大的新型纳米压痕仪，与传统的同类产品相比，使用方便、功能多样、坚固耐用。主要用于测量复杂、不规则的生物材料，如单细胞、组织、水凝胶和涂层的机械性能。

Piuma Nanoindenter

生物组织、软物质材料力学性能测试的新方法

Piuma是功能强大的台式仪器，可探索水凝胶、生理组织和生物工程材料的微观机械特性。表征尺度从宏观直至细胞。专为分析测试软材料而设计，测量复杂和不规则材料在生理条件下的力学性能。杭州轩辕科技有限公司

主要优势

● 内置摄像镜头，方便实时观察样品台

● 实时分析计算测量结果，原始数据并将以文本文件存储，方便任何时候导入Dataviewer软件进行复杂处理

● 探针经过预先校准，即插即用。对于时间敏感的样品确保了快速测量

● 光纤干涉MEMS技术能够以无损的方式测量即使是最软的材料，并保证分辨率。同时探针可以重复使用Piuma轩辕纳米压痕仪Piuma轩辕纳米压痕仪

技术参数

Fiber-On-Top 探头

新型光纤干涉式悬臂梁探头，利用干涉仪来监测悬臂梁形变。

相较于原子力显微镜或传统纳米压痕仪

创新型光纤探头，弥补了传统纳米压痕仪无法测试软物质的问题，也解决了AFM在力学测试中的波动大，操作困难、制样严苛等常见缺陷。

● 背景噪音低：激光干涉仪抗干扰强于AFM反射光路

● 制样更简单：对样品的粗糙度宽容度高于AFM

● 刚度选择更准确：平行悬臂梁结构有利于准确判别压痕深度与压电陶瓷位移比例关系，便于选择合适刚度探头来保证弹性形变关系的稳定性，进而获得重复率更高、准确性更好的数据

内置分析软件

● 借助功能强大而易于操作的软件，用户可以自由控制压痕程序（载荷、位移等）。自动处理曲线的流程，可以获得数据和结果的快速分析

● 原始参数完整txt导出，便于后续复杂处理的需要

● 利用Hertz接触模型从加载部分计算弹性模量，与常用的Oliver&Pharr方法相比，更为适合生物组织和软物质材料特性

视频介绍

近期文献