Pavone

Optics11 Life 公司的 Pavone高通量力學熒光納米壓痕儀是一款具有創新性的高通量機械篩選平臺，專為解決生物材料及相關樣品的機械分析難題而設計，在生物醫學、材料科學等領域發揮著重要作用。

一、產品用途

Pavone高通量力學熒光納米壓痕儀能夠對單細胞、3D 細胞培養模型、工程化組織、水凝膠以及微孔板中的薄膜等進行自動化壓痕測繪 。在生物醫學研究中，可用于探究細胞在不同力學環境下的行為變化，如細胞如何感知和響應機械信號，以及這些過程對細胞形態、生化信號傳導和功能的影響；在組織工程領域，助力評估工程化組織在成熟和降解過程中的力學性能變化，確保其盡可能模擬天然組織的生物力學行為；在藥物研發方面，通過高通量篩選藥物對細胞和組織力學特性的影響，為藥物療效評估與作用機制研究提供力學層面的數據支持 。

二、功能特性

優良的光纖力傳感技術：運用基于懸臂梁的力傳感器，即壓痕探針，這些探針配備光纖，通過干涉信號遠程讀取懸臂梁的彎曲情況 。壓痕探針的懸臂梁剛度經過預校準，范圍在 0.02N/m - 100N/m ，彎曲范圍為 2nm - 20um ，探針力范圍達 0.1nN - 2mN ，可測量的剛度范圍為 10Pa - 1GPa ，半徑在 3 - 250μm ，能夠精準感知微小的力變化，實現對各類生物材料力學性能的高分辨率測量 。

多種壓痕模式與控制方式：可執行靜態和動態壓痕測量，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） 。當材料表現出非線性行為，即力學性能依賴于壓痕深度時，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 。動態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，在蠕變或應力松弛測試中可施加保持階段，通過應用 Kelvin - Voigt、Maxwell 或標準線性固體本構模型，從蠕變或應力松弛數據中獲取粘彈性時間常數、瞬時和平衡彈性模量 。

自動化實驗流程與高通量測量：具備自動化實驗工作流程，最多可容納兩個微孔板，能夠在約 2.5 小時內完成 96 孔微孔板的測量（約 960 次靜態壓痕） 。該平臺可實現孔間自動切換、自動測繪，支持坐標列表壓痕（半自動），大大提高了實驗效率，適用于大規模樣品的機械性能篩選與分析 。

集成成像與環境控制：集成明場和相襯顯微鏡成像功能（熒光成像為可選配置），可對樣品進行實時觀察，將材料的力學性能變化與微觀結構特征相對應 。同時提供環境控制選項，包括溫度控制（確保生理水平的溫度穩定），以及可選的 CO?和濕度控制功能，可營造類似培養箱的環境，在長時間實驗中維持細胞和組織的活力，使實驗能夠在接近生理條件下進行，保證測量結果的生物學相關性 。

用戶友好的操作界面與定制功能：擁有 “即點即走” 的操作界面，方便快速定位 。用戶可對壓痕輪廓和實驗序列進行定制，還能通過軟件輕松設置位移量、持續時間、數據 / 圖像采集速率等參數，這些參數以表格形式呈現，便于快速訪問和修改 。軟件設有模板系統，一旦建立測試協議，可快速重新加載所需參數 。測試過程中，軟件通過實時圖像和數據圖形為用戶提供持續反饋 。此外，儀器采用預校準的可重復使用壓痕探針，減少了操作人員的前期準備工作，降低了對專業技能的要求，普通操作人員經過兩天培訓即可開始運行實驗，約三周的常規使用就能成為經驗豐富的用戶 。

三、相關參數匯總

成像能力

物鏡：最高40x，可手動更換 。

電機驅動 Z 軸行程：17mm，分辨率為 5nm 。

LED 光源：為標準配置，支持明場和相襯成像，可通過數字切換 。可選配熒光成像功能 。

相機：采用 CMOS 相機，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 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 X - Y 平臺行程：120 x 190 mm（可容納 2 個微孔板） 。

粗調 Z 平臺行程：25 mm 。

兼容性

適用格式：與各種培養皿和微孔板兼容，最大可達 384 孔 。

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

其他參數

儀器尺寸：為 68 x 60 CM 的小型臺式儀器，占地面積小 。

測試模式：具備準靜態壓痕（用于獲取彈性模量 E、剪切模量 G）、動態 / 振蕩測試（DMA，可得到儲能模量 E’、損耗模量 E”、儲能剪切模量 G’、損耗剪切模量 G”）、階躍響應（蠕變 / 應力松弛）、粘附模式等多種測試模式 。

頻率范圍：動態測試頻率范圍為 0.01 - 20 Hz 。

測試環境：可在空氣或液體（水、培養基）環境中進行測試 。

憑借以上的功能與精準的參數，Pavone 為科研人員提供了高效、可靠的生物材料機械性能測試解決方案，推動著相關領域的科研進展不斷向前邁進 。