爾迪盤點|布魯克生物材料與醫療器械表征方案

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

原子力顯微鏡用于生物醫用材料的研究

布魯克原子力顯微鏡在生物醫用材料領域用途廣泛，可以表征包括生物材料、醫療器械、生物分子、細胞、組織等在內的多種類型樣品。除了常規的表征材料微觀形貌以外，還能表征材料力學性能、細胞-材料-生物分子相互作用等。結合高速成像技術，還能獲得這些參數的動態變化。

生物組織存在跨尺度的多種分級結構，生物材料的設計也引入各種微觀結構。這些微觀結構與其生物效應密切相關。

納米壓痕原位測量微區力學性能

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，在微區實現高速點陣式精準定位測量，實現硬度、模量等力學性能成像。

如圖所示，深區（Deep?Zone）最靠近骨骼，進一步 向外移動，分別為中間區(Middle?Zone)，淺表切向區 （STZ）和關節表面(Articular?surface)。這四個區域 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。其模量接近在關節表面上測量的大小，但以較關節表面略高的值穩定分布。這種各向異性可能來自平行于關節表面的膠原 原纖維的優先排列。在深區觀察到的離散增大，可能與壓痕處材料結構差異增大相關。

白光干涉儀定量評價表面質量

布魯克的納米紅外系統（Anasys?nanoIR）采用

光熱誘導共振技術實現納米微區的紅外信號采集。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，化學成像空間分辨能力可以達到10nm。用于生物醫學樣本的微觀化學結構表征，為理解生物組織納米尺度結構與生物功能及物理特性之間的相互關聯、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、皮膚等，納米紅外也可以提供直接的納米區域化學結構研究。

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，氧化石墨烯復合氨丙基三乙氧基硅烷，和還原氧化石墨烯復合氨丙基三乙氧基硅烷）的摩擦磨損特性。