產品簡介
chiaro是功能強大的細胞納米壓痕儀,可探索單細胞、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。
| 品牌 | Optics 11 Life | 價格區間 | 100萬-150萬 |
|---|---|---|---|
| 產地類別 | 進口 | 儀器種類 | 生物納米壓痕儀 |
| 應用領域 | 醫療衛生,生物產業,制藥/生物制藥 | 掃描范圍 | 1.2*1.2cm |
| 最大壓痕深度 | 100um | 模量測試范圍 | 5pa-1Gpa |
| 動態頻率 | 0.1hz-20hz | 位移分辨率 | 1um |
Chiaro 細胞納米壓痕儀由 Optics11 公司匠心打造,是一款專為軟物質材料機械性能測試而設計的儀器,在材料科學、生物醫學、組織工程等多領域展現出的應用價值。它融合優良的光學技術與精密的力學測量系統,為科研人員深入探究材料微觀力學特性提供了強大助力。
二、核心技術:
Chiaro 細胞納米壓痕儀采用的 Fiber On Top 光纖探針技術,將光纖巧妙集成于壓痕探頭上。該技術利用干涉儀反饋回路,能精準感知探針的微小位移變化,從而實現對施加力及壓痕深度的超高精度測量。與傳統壓痕技術相比,極大地提升了測量的準確性與穩定性,有效降低外界干擾對測試結果的影響,為復雜軟物質材料的力學性能分析提供可靠數據基礎。
(二)閉環控制 XY 平臺
配備閉環 XY 平臺,在 X、Y 方向均具備 12 毫米行程范圍,定位精度可達亞微米級。這一特性使得儀器在對樣品進行多點測量或繪制力學性能圖譜時,能夠精準定位測試位點,確保每次壓痕都能準確落在目標區域,滿足對樣品微觀力學性能精細表征的需求,可輕松應對單細胞、微組織等微小樣本的測試挑戰。
(三)長行程壓電陶瓷 Z 軸
Z 軸采用長行程壓電陶瓷,擁有 100μm 的行程范圍,可實現更深的壓痕深度測量。對于一些需要探究材料亞表面力學性能的研究,如生物組織不同深度層次的力學特性分析,該長行程設計能夠深入樣品內部獲取關鍵信息,且壓電陶瓷的高精度控制確保壓痕深度的調節精準可控,為全面解析材料力學行為提供保障。
三、性能參數:
(一)楊氏模量測試范圍
楊氏模量測試范圍為 5 Pa - 1 GPa,從極其柔軟的水凝膠、細胞外基質,到相對較硬的部分生物材料等各類軟物質均能有效測量。廣泛的測試范圍使其適用于多種研究場景,無論是模擬細胞微環境的軟質材料,還是具有一定剛性的組織工程支架材料,Chiaro 都能準確給出其楊氏模量數值,助力科研人員深入了解材料的彈性特性。
(二)力學分辨率
力學分辨率高達 20 pN,能夠敏銳感知極微小的力變化。在對細胞、微結構等對力敏感的樣本進行測試時,如此高的力學分辨率可捕捉到材料在受力過程中的細微力學響應,為研究材料在微觀尺度下的力學行為提供高精度數據,如單細胞在不同生理狀態下對微小外力的彈性形變及力學反饋研究。
(三)至大壓痕深度
至大壓痕深度可達 100μm,滿足對材料表面及亞表面力學性能探究的需求。在研究生物組織、類器官等樣本時,可深入到一定深度獲取不同深度層面的力學信息,幫助分析材料內部結構與力學性能的關聯,例如研究腫瘤組織不同深度的硬度變化,為腫瘤侵襲機制研究提供力學數據支持。
四、功能特點
(一)多模式測試功能
準靜態測試:可進行單點和矩陣壓痕測試,精準測量材料在靜態加載條件下的力學性能,如彈性模量等關鍵參數。科研人員通過設定不同的加載速率、壓痕深度等參數,模擬材料在實際應用場景中的靜態受力情況,深入分析材料的彈性響應特性。
應力松弛與蠕變測試:能開展應力松弛和蠕變測試,用于研究材料在恒定載荷或恒定位移作用下,應力隨時間的衰減情況以及形變隨時間的發展趨勢。這對于了解生物材料、聚合物等的粘彈性行為至關重要,例如在生物可降解材料的研究中,通過此類測試評估材料在體內環境下隨時間的力學穩定性。
動態力學分析(DMA):開創性地加入動態力學分析功能,可獲取材料在不同振動頻率下的儲存模量(E')、損耗模量(E'')和損耗因子(tanδ)。通過該功能,能夠深入探究材料在交變力作用下的粘彈性力學損耗及能量儲存與釋放特性,為材料在動態載荷環境下的應用提供關鍵性能數據,如在心血管組織模擬脈動血流力學環境的研究中發揮重要作用。
(二)顯微鏡兼容特性
Chiaro 可與大多數倒置顯微鏡無縫兼容,能夠在對樣品進行力學性能測試的同時,利用顯微鏡的高分辨率成像功能實時觀察樣品的微觀結構及壓痕過程。研究人員能夠直觀地將材料的力學性能變化與微觀結構特征相對應,例如在單細胞測試中,觀察細胞在受力過程中的形態變化與力學參數改變之間的關系,為深入理解材料的力學行為機制提供可視化依據。它還能與明場、相差、熒光、共聚焦等多種成像設備集成,進一步拓展研究維度,滿足不同實驗對成像分析的多樣化需求。
(三)操作簡便與數據處理優勢
操作便捷性:操作流程簡單易懂,用戶只需將預先校準好的探頭插入儀器,通過儀器自帶的自動尋找樣品表面功能,快速完成測試前準備工作,即可開始壓痕實驗。整個操作過程無需復雜的專業技能培訓,大大節省實驗時間,提高實驗效率,即使對于初次使用的研究人員也能輕松上手。
數據采集與分析:實驗過程中實時采集力與位移等數據,并自動存儲為文本文件格式,方便后續導入 Dataviewer 軟件或其他常用數據分析軟件進行深度處理。儀器配套軟件功能強大,支持多種力學模型計算,用戶可根據樣品特性選擇合適模型,對壓痕數據進行分析,快速獲取材料的楊氏模量、硬度等力學參數,并生成詳細、直觀的力學性能報告,為科研成果的總結與發表提供有力支持。
五、應用領域
細胞力學研究:用于單細胞及細胞層的力學性能測試,探究細胞在不同生理、病理狀態下的力學特性變化。例如,研究癌細胞與正常細胞在彈性、粘附性等力學方面的差異,為癌癥早期診斷及治療靶點的發現提供新的力學標志物;分析干細胞在分化過程中的力學變化,深入理解細胞分化的力學調控機制,助力干細胞治療技術的發展。
組織工程與再生醫學:對生物支架、類器官、生物工程組織等進行力學性能評估,指導組織工程材料的設計與優化。通過測量支架材料的彈性模量、壓縮強度等參數,確保其與目標組織的力學性能相匹配,提高細胞在支架上的粘附、增殖及分化效果,加速功能性組織構建;評估生物工程組織在體外培養過程中的力學成熟度,為其臨床應用提供力學性能依據。
疾病機制研究:測量病變組織(如纖維化組織、腫瘤組織)與正常組織的力學性能差異,將力學特性作為疾病診斷和病情監測的輔助指標。例如,通過檢測肝臟組織在纖維化進程中的硬度變化,輔助肝病的早期診斷與病情評估;研究心血管疾病中血管組織的力學性能改變,深入了解疾病發生發展機制,為心血管疾病治療策略的制定提供力學層面的參考。
(二)材料科學領域
軟物質材料表征:對水凝膠、彈性體、活性聚合物、微納米顆粒等軟物質材料進行全面力學性能測試,詳細描述其力學行為,如應變硬化、粘度等特性。幫助研究人員深入理解材料結構與性能之間的內在聯系,為材料的合成、改性及加工工藝優化提供關鍵力學數據支持,推動新型軟物質材料的研發與應用。
材料微觀結構與力學性能關系研究:利用 Chiaro 的高精度壓痕及顯微鏡成像功能,研究材料微觀結構(如晶體結構、相分布、微觀缺陷等)對宏觀力學性能的影響。通過對材料微觀結構特征與力學參數進行關聯分析,揭示材料力學性能的微觀本質,為材料微觀結構的優化設計和新材料的開發提供理論指導。
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