生体材料の機械効率を理解する Nanomechanical のテストを使用して

Thought LeadersDr Igor ZlotnikovGroup Leader "Multiscale Analysis"
Center for Molecuar and Cellular Bioengineering
Technische Universität Dresden

行なわれる先生とイゴール Zlotnikov 行なわれる Jake ウィルキンソン著インタビュー、 MSc

なぜ生物的材料の機械特性に興味がありますか。

生物的材料は重量に関連してすべての人造材料の大半と比較されたとき優秀な機械特性を表わします。 これに加えて、有機体は非常に限られたパレットを使用してこれらの材料を組み立てることができます。 生物的材料の例外的な特性は nanoscale 機能がある複雑なアーキテクチャの結果です。 私達は、科学者として、これらの構造を理解することを望み、これらの材料を再生します。

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どんな技術を nanoindentation の横で使用しますか。

機械分析のために、私達は大抵 Hysitron システムを使用してまた可能である他の技術の範囲の横の nanoindentation を使用します。 私達はまたマップおよびダイナミックな機械分析を使用して実験を行います。 私達はまた私達が生物的ティッシュのために非常に重要である制御環境の下で nanomechanical テストを行うことを可能にするずっと最近もたらされた環境制御の段階を使用しています。 生物的ティッシュは生息環境と同じような環境でテストされるべきですプラスチックで埋め込まれ、完全に乾くときパフォーマンスをテストする意味を成していません。

従って、私達は相対湿度への特定の関心と制御環境の下で多くの性格描写を、行います。 さらに、構造の多数は非常に小さいです私達が技術をマップすることをなぜ使用するかの。  

生物的材料を調査する使用の nanomechanical テスト元気でか。

材料の nano 性格描写の基底形式は材料のヤングの係数および硬度の測定に基づいています。 これは動作の大きい機能が粘弾性に基づいているので、生物的材料のための十分ではないです。

Visoelastic の応答は私達が使用する動的解析が有用入って来ところにである静的な技術を使用して測定することができません。

ずっとティッシュの形成の調査をしていますか。

これは私の実験室のもう一つの面です。 私達は生物的構造の nanomechanical 性格描写とまた biomineralization の調査に焦点を合わせます。 ここでは、私達は生きた組織が鉱化されたアーキテクチャをどのように形作ることができるか理解することを試みています。

どのように biomimetics のフィールドに影響を与えるとこの研究が期待しますか。

私は基本的な研究、生物的材料がどのように動作する、そしてどのように作成されるか定めることに材料自身の作成に対して大抵かかわります。 ただし、基本的な研究に大きい影響があります。

Biomimetics は非常に学際的なフィールドです。 それは化学、生物学、物質科学および物理学から知識を一緒に引くことを含みます。 開発するためには懸命に、生物的ティッシュがどのようにの形作られるか理解を、これらのフィールドすべては考慮される必要があります。 構造を形作るセルの生物学、鉱化の反作用の化学、および生じる構造の機械特性はすべて知られている必要があります。

Biomimetics は物質科学と生物工学間の橋であり、知識は両方の方向で流れます。 、そしてどのように形作られる、それからこの情報は合成物質のデザインに応用行うかどのように物質科学からの最新式の技術が生物的構造がですか理解するのに使用され。

同じような特性と biomimetic 構造を作成することの近くの私達は私達が現実の世界で見る物にありますか。

これは答えるべき困難な質問です。 私達は既に、同じような構造をいろいろな方法で作成してもいいです私達はそれらを経済的に作ることができません。 それは高く、多くの努力を必要とします。

逆に、自然な世界で、シェル構造は周囲温度で圧力を、適用しないで形作り。 私達はまだシェルは全く最初から構築されることを意味する ` の上昇形」アプローチを使用することがこれがどのように元来達成されるが、私達はわかっていますか丁度知りません。

私達は総合的なシェルそっくりの材料を形作ってもいいですが、多くの高い技術を含む、材料は大規模で作り出されません別のアプローチを取らなければなり。 従って私達が偽りなく biomimetic 構造を作り出してもいい間私達は非常に高い、性質がそう楽にスケールでまだそれらを作ることができません

どんな装置を研究で使用しますか。

私達はまた私達の実験室、これで Hysitron TI-950 システムを持っています私達がマップテストをすることを可能にする動的解析の追加項目を使用します。 私達に湿気区域があります従って私達は私達の測定の間に湿気および温度を制御してもいいです。 さらに、私達にまた PicoIndenter-85 があります。 それらは私達がと遊ぶ主要なおもちゃです。

湿気区域は特に生物的材料、それをテストすることが生物学的に関連した条件にとどまって重要なときように私達の研究のために重大でした。 私達は前に Hysitron の湿気区域を 4 年開発しました。 私はポツダムで私達は区域および連絡された Hysitron を組み立てる考えがあったときに、働いていました。 私達は正常だった、機械は後で商用化された 2 年になりましたプロトタイプの最初の実験をし。

先生についてイゴール Zlotnikov

イゴール Zlotnikov 先生は Technion から物質科学および工学の彼の PhD - イスラエル共和国の技術協会を受け取りました。 彼は生体材料の部門、コロイドの Planck の最大協会およびインターフェイスで博士研究員と、続いて、独立した研究者としてそれから働きました。

現在、彼は B の立方体のグループ 「Multiscale 分析」の導いています - 分子生物工学、 TU ドレスデンのために集中させて下さい。 彼の研究は基本的な質問に材料の物理学とこのプロセスの細胞制御間の相互作用で複雑な形態を生成するのに性質が熱力学の主義をどのようにの利用するか焦点を合わせ。