去二十年的大量研究已经证实，细胞外基质（ECM）的弹性或刚度会影响基本的细胞进程，包括扩散、生长、增殖、迁移、分化和类器官形成。线弹性聚丙烯酰胺水凝胶和涂有ECM蛋白的聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性体被广泛用于评估刚度的作用，此类实验的结果通常被认为是重现了细胞在体内所经历的力学环境的影响。但组织和ECM并不是线弹性材料，它们表现出更复杂的力学行为，包括粘弹性（对载荷或变形随时间变化的响应）、机械塑性和非线性弹性。在此，研究者回顾了组织和ECM的复杂力学行为，讨论了ECM粘弹性对细胞的影响，并描述了粘弹性生物材料在再生医学中的潜在应用。最近的研究表明，基质的粘弹性调节了相同的基本细胞进程，并能促进在二维和三维培养微环境中用弹性水凝胶所没能观察到的行为。这些发现为了解细胞-基质相互作用以及这些相互作用如何不同地调节细胞内力学敏感的分子路径提供了见解。这些结果为下一代生物材料的设计提供了指导，可用于匹配组织、ECM力学性能的体外组织模型和再生医学的应用。
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-PDMS胶体软硬度模量纳米压痕Piuma-PDMS胶体软硬度模量纳米压痕
技术参数
| 模量测试范围 |
5 Pa - 1 GPa |
| 探头悬臂刚度 | 0.025 - 200 N/m |
| 探头尺寸(半径) |
3 - 250 μm |
| 最大压痕深度 | 100 μm |
| 传感器最大容量 | 200 |
| 测试环境 | air, liquid (buffer/medium) |
| 粗调行程 |
X*Y：12×12 mm Z：12 mm |
|
加载模式 |
Displacement / Load* / Indentation* |
| 测试类型 |
准静态(单点，矩阵) 蠕变，应力松弛 DMA动态扫描 (E', E'', tanδ) |
| 动态扫描频率* | 0.1 - 10 Hz |
| 内置拟合模型 | Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR) |
| *为可选升级配置 | |
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
| 年 份 | 期 刊 | 题 目 |
|---|---|---|
| 2022 | Advanced Functional Materials | Engineering Vascular Self-Assembly by Controlled 3D-Printed Cell Placement |
| 2022 | Biomaterials | Hydrogels derived from decellularized liver tissue support the growth and differentiation of cholangiocyte organoids |
| 2021 | Biofabrication | 3D bioprinting of tissue units with mesenchymal stem cells, retaining their proliferative and differentiating potential, in polyphosphate-containing bio-ink |
| 2021 | nature communications | Janus 3D printed dynamic scaffolds for nanovibration-driven bone regeneration |
| 2020 | Environmental Science & Technology | Effect of Nonphosphorus Corrosion Inhibitors on Biofilm Pore Structure and Mechanical Properties |
| 2020 | Acta Biomaterialia | A multilayer micromechanical elastic modulus measuring method in ex vivo human aneurysmal abdominal aortas |