（細(xì)胞模量硬度））細(xì)胞外基質(zhì)軟硬度
纖維化疾病和腫瘤相關(guān)纖維化構(gòu)成了一個(gè)全球性的健康問題，共同導(dǎo)致巨大的發(fā)病率和死亡率。 大約每1人中就有8人患有纖維化相關(guān)疾病。 纖維化疾病包括廣泛的臨床疾病，包括系統(tǒng)性硬化癥、特發(fā)性肺纖維化、黃斑變性、慢性腎臟病、肝硬化和心臟纖維化。與組織損傷后起源的纖維性耳病類似，胰腺癌和肝細(xì)胞癌的腫瘤形成也會發(fā)生纖維化。
大約每1人中就有8人患有纖維化相關(guān)疾病。
盡管臨床表現(xiàn)和致病機(jī)甲癥狀存在顯著差異，但這些疾病在受影響器官中具有類似的不受控制和進(jìn)行性纖維化組織的積累，導(dǎo)致其功能障礙和衰竭。
最近的證據(jù)證實(shí)，細(xì)胞外基質(zhì)變硬 在纖維化的開始和進(jìn)展中起重要作用。在組織纖維化期間，基質(zhì)硬度顯著增加。 例如，皮膚，肺和肝臟的硬度從穩(wěn)態(tài)中的0.5至1kPa增加到纖維化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?/span>的25-100kPa。 此外，對組織損傷或腫瘤的反應(yīng)是心 肌變硬促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞（成纖維細(xì)胞的活化形式）的機(jī)甲無激活，肌成纖維細(xì)胞負(fù)責(zé)用無功能的纖維化組織替換正常組織。
*組織修復(fù)和纖維化研究揭示了機(jī)甲環(huán)境如何在正常、受傷、修復(fù)和纖維化組織中形成。 光學(xué)11 生命 納米壓痕儀是表征纖維化組織的強(qiáng)大方法。設(shè)備可以識別組織結(jié)構(gòu)特征的改變和診斷疾病的早期跡象。將這些見解轉(zhuǎn)化為臨床和治療干預(yù)措施可以實(shí)現(xiàn)治療纖維化組織重塑的新方法。
高通量細(xì)胞力學(xué)測試平臺
結(jié)合在線培養(yǎng)以及成像功能
關(guān)于Pavone
Pavone使研究人員能夠在接近生理?xiàng)l件下分析細(xì)胞和其他生物材料的結(jié)構(gòu)和功能特性。
可同時(shí)放置2個(gè)96孔板，Pavone允許高通量高含量篩選功能特性，包括細(xì)胞剛度、粘彈性、粘附、收縮、機(jī)械感應(yīng)等。
這一新平臺將微觀力學(xué)表征與光學(xué)成像和培養(yǎng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了快速方便的數(shù)據(jù)收集。
預(yù)先校準(zhǔn)的光纖傳感器以及預(yù)先編程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，使得該儀器可以真正節(jié)省時(shí)間，產(chǎn)生大量有意義的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
高通量壓痕
簡單易用
空間充裕
自動控制
生物友好
工作過程
應(yīng)用方向
病理學(xué)
單細(xì)胞病理學(xué)：研究癌細(xì)胞力學(xué)與基因表達(dá)之間的關(guān)系。癌癥是一種廣泛研究的疾病。
然而，機(jī)制和基因表達(dá)的相互作用，以及它們?nèi)绾斡绊懠膊∵M(jìn)展，是一個(gè)相對較新的領(lǐng)域，許多問題尚待解決。
Pavone可以疊加單細(xì)胞力和熒光數(shù)據(jù)，因此可以耦合力基因表達(dá)關(guān)系。
機(jī)械藥理學(xué)
單細(xì)胞機(jī)械藥理學(xué)：研究細(xì)胞力學(xué)在疾病中的作用以及與藥物靶化合物的關(guān)系。
在藥理學(xué)中，機(jī)械生物學(xué)分析僅限于特定的應(yīng)用領(lǐng)域，如心臟病，盡管已證明其他領(lǐng)域（如炎癥和纖維化）中機(jī)械特性的相關(guān)性是相關(guān)的。
Pavone能夠篩選大型樣本集的機(jī)械特性，從而解開目前尚未發(fā)現(xiàn)的藥物干預(yù)的潛在線索。
生理學(xué)
單細(xì)胞生理學(xué)：研究活細(xì)胞的功能特性。
隨著基因組篩查的日益普及，單細(xì)胞生理學(xué)領(lǐng)域在過去幾十年取得了很大進(jìn)展。
為了全面理解單個(gè)細(xì)胞的功能方面，如干細(xì)胞分化或心肌細(xì)胞功能，力或機(jī)械特性可以用作讀取參數(shù)。
此外，它們可以使用Pavone和/或第三方設(shè)備的分析后測序與熒光耦合。
技術(shù)介紹
這種高通量納米壓痕平臺的設(shè)計(jì)考慮了機(jī)械生物學(xué)。直接力測量功能與模塊化成像和培養(yǎng)*集成，并可同時(shí)使用2塊96孔板。力測量使用Optics11 Life的基于光纖的MEMS傳感器進(jìn)行，具有高精度、準(zhǔn)度和低噪聲水平。
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成像
根據(jù)感興趣的研究，如果需要，可以使用熒光、共焦或其他更專業(yè)的成像模式來擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)亮場和相位對比成像能力。這里的圖片顯示了Pavone對EGFP染色酵母細(xì)胞的熒光和相位對比成像的疊加。
機(jī)械特性
Pavone的操作是為了與生物工作流程相結(jié)合而量身定制的，提供了*自動化的查找接觸、壓痕和數(shù)據(jù)分析程序。此外，可采用拖放方式設(shè)計(jì)半自動事件序列，或以“連續(xù)"模式使用儀器，其中觸摸屏界面使研究人員能夠選擇要進(jìn)行分析的細(xì)胞。
培養(yǎng)
默認(rèn)情況下，Pavone包括溫度控制，使用多個(gè)加熱元件和*控制機(jī)制，以確保均勻穩(wěn)定地加熱到生理溫度。此外，還可以添加CO2和濕度控制模塊，以提供類似培養(yǎng)箱的條件。
Optics11 life公司Pavone細(xì)胞壓痕刺激Optics11 life公司Pavone細(xì)胞壓痕刺激
Piuma是功能強(qiáng)大的臺式儀器，可探索水凝膠、生理組織和生物工程材料的微觀機(jī)械特性。表征尺度從宏觀直至細(xì)胞。專為分析測試軟材料而設(shè)計(jì)，測量復(fù)雜和不規(guī)則材料在生理?xiàng)l件下的力學(xué)性能。杭州軒轅科技有限公司
● 內(nèi)置攝像鏡頭，方便實(shí)時(shí)觀察樣品臺
● 實(shí)時(shí)分析計(jì)算測量結(jié)果，原始數(shù)據(jù)并將以文本文件存儲，方便任何時(shí)候?qū)隓ataviewer軟件進(jìn)行復(fù)雜處理
● 探針經(jīng)過預(yù)先校準(zhǔn)，即插即用。對于時(shí)間敏感的樣品確保了快速測量
● 光纖干涉MEMS技術(shù)能夠以無損的方式測量即使是最軟的材料，并保證分辨率。同時(shí)探針可以重復(fù)使用Piuma-PDMS膠體軟硬度模量納米壓痕Piuma-PDMS膠體軟硬度模量納米壓痕
| 模量測試范圍 | 5 Pa - 1 GPa |
| 探頭懸臂剛度 | 0.025 - 200 N/m |
| 探頭尺寸(半徑) | 3 - 250 μm |
| 最大壓痕深度 | 100 μm |
| 傳感器最大容量 | 200 |
| 測試環(huán)境 | air, liquid (buffer/medium) |
| 粗調(diào)行程 | X*Y：12×12 mm Z：12 mm |
加載模式 | Displacement / Load* / Indentation* |
| 測試類型 | 準(zhǔn)靜態(tài)(單點(diǎn)，矩陣) 蠕變，應(yīng)力松弛 DMA動態(tài)掃描 (E', E'', tanδ) |
| 動態(tài)掃描頻率* | 0.1 - 10 Hz |
| 內(nèi)置擬合模型 | Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR) |
| *為可選升級配置 | |
新型光纖干涉式懸臂梁探頭，利用干涉儀來監(jiān)測懸臂梁形變。
創(chuàng)新型光纖探頭，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)納米壓痕儀無法測試軟物質(zhì)的問題，也解決了AFM在力學(xué)測試中的波動大，操作困難、制樣嚴(yán)苛等常見缺陷。
● 背景噪音低：激光干涉儀抗干擾強(qiáng)于AFM反射光路
● 制樣更簡單：對樣品的粗糙度寬容度高于AFM
● 剛度選擇更準(zhǔn)確：平行懸臂梁結(jié)構(gòu)有利于準(zhǔn)確判別壓痕深度與壓電陶瓷位移比例關(guān)系，便于選擇合適剛度探頭來保證彈性形變關(guān)系的穩(wěn)定性，進(jìn)而獲得重復(fù)率更高、準(zhǔn)確性更好的數(shù)據(jù)
● 借助功能強(qiáng)大而易于操作的軟件，用戶可以自由控制壓痕程序（載荷、位移等）。自動處理曲線的流程，可以獲得數(shù)據(jù)和結(jié)果的快速分析
● 原始參數(shù)完整txt導(dǎo)出，便于后續(xù)復(fù)雜處理的需要
● 利用Hertz接觸模型從加載部分計(jì)算彈性模量，與常用的Oliver&Pharr方法相比，更為適合生物組織和軟物質(zhì)材料特性
| 年 份 | 期 刊 | 題 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 |
