Используя испытание Nanomechanical для того чтобы понять механически эффективность биоматериалов

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

Интервью дирижированное с Др. Игорем дирижированным Zlotnikov, Jake Wilkinson, MSc

Почему вы заинтересованы в механически свойствах биологических материалов?

Биологические материалы показывают главные механически свойства по отношению к их весу сравнивано к большинству всех искусственных материалов. В дополнение к этому, организмы могут построить эти материалы используя очень лимитированную палитру. Исключительнейшие свойства биологических материалов результат затейливых зодчеств которые имеют характеристики nanoscale. Мы, как научные работники, хотел были бы понять эти структуры и воспроизвели бы эти материалы.

© Kateryna Kon/Shutterstock.com

Какие методы вы используете наряду с nanoindentation?

Для механически анализа, мы главным образом используем nanoindentation наряду с рядом других методов, которые также возможны используя систему Hysitron. Мы также выполняем эксперименты используя отображать и динамический механически анализ. Мы также использовали недавно введенный этап контроля за состоянием окружающей среды, который позволяет нам выполнить nanomechanical испытания под регулируемой окружающей средой, которая весьма важна для биологической ткани. Биологическая ткань должна быть испытана в окружающей среде подобной к своей естественной среде обитания, она не делает чувство испытать свое характеристику рабочое когда она врезана в пластмассе и высушена - вне.

Для этой причины, мы выполняем много характеризаций под регулируемой окружающей средой, с специфическим вниманием к относительной влажности. Дополнительно, много из структур весьма мала которая почему мы используем отображать методы.  

Как вы используя nanomechanical испытание для того чтобы изучить биологические материалы?

Самая основная форма nano-характеризации материалов основана на измерении модуля и твердости материала Young. Это нет достаточно для биологических материалов, по мере того как большая функция их поведения основана на вискоэластичности.

Реакции Visoelastic нельзя измерить используя статический метод, который куда динамические анализы которые мы используем приходят в полезное.

Вы делали изучения на образовании ткани?

Это другой аспект моей лаборатории. Мы фокусируем и на nanomechanical характеризации биологических структур и также на изучении biomineralization. Здесь, мы пробуем понять как живая ткань может сформировать минерализированные зодчеств.

Как вы ожидаете это исследование для того чтобы плотно сжать поле biomimetics?

Я главным образом включаюсь в основное исследование, определять как биологические материалы поступают и как они созданы, в отличие от создавать материалы сами. Однако, основное исследование имеет большой удар.

Biomimetics весьма multi-подштрафное поле. Оно включает нарисовать совместно знание от химии, биологии, науки материалов и физики. Начали вникание как крепко, биологическая ткань сформирована, всему из этих полей нужно быть рассмотренными, что. Биологии клеток которые формируют структуру, химия реакций орудения, и механически свойства приводя к структуры все нужно быть знанным.

Biomimetics мост между наукой материалов и биоинженерией, и знание пропускает в обоих направлениях. Современные методы от науки материалов использованы для того чтобы понять как биологические структуры сформированы и как они выполняют, и после этого эта информация прикладной в конструкцию синтетических материалов.

Мы близко к создавать biomimetic структуры с подобными свойствами к одним которые мы видим в реальном мире?

Это трудный вопрос, котор нужно ответить. Мы можем уже создать, в некоторых путях, подобные структуры но мы не можем сделать их экономично. Оно дорого стоит и требует много усилия.

Наоборот, в естественном мире, структуру раковины можно сформировать без придать любое давление, и на температуре окружающей среды. Мы все еще не умеем точно как это достигано по своему характеру, но мы знаем что оно использует подход к ` вверх ногами', который значит что раковина построена от скреста.

Мы можем сформировать синтетику раковин-как материалы но мы должны принять различный подход который включает много дорогую технологию, и материал не произведен в большом диапазоне. Так, пока мы можем произвести поистине biomimetic структуры, мы не можем пока сделать их на маштабе который природа делает настолько effortlessly, которая запретительно дорогая

Какое оборудование вы используете в вашем исследовании?

Мы используем систему Hysitron TI-950 в нашей лаборатории, этом также имеем расширение динамического анализа, которое позволяет нам сделать отображая испытания. Мы имеем камеру влажности поэтому мы можем контролировать влажность и температуру во время наших измерений. В добавлении, мы также имеем PicoIndenter-85. Те главные игрушки мы играем вокруг с.

Камера влажности в частности была критической для нашего исследования как, когда испытывать биологические материалы, его важен для того чтобы остаться на биологически уместных условиях. Мы начали камеру влажности с Hysitron 4 лет тому назад. Я работал в Потсдаме, когда мы имели идею строить камеру и контактированное Hysitron. Мы сделали первый эксперимент на прототипе, который был успешен, и машина стала имеющими на рынке 2 летами более поздно.

О Др. Игоре Zlotnikov

Др. Игорь Zlotnikov получил его PhD в науке материалов и Инджиниринг от Technion - института технологии Израиля. Он после этого работал как Postdoctoral собрат и, затем, как независимый исследователь на отделе биоматериалов, институте Макса Planck коллоидов и интерфейсах.

В настоящее время, он водит группу «анализ Multiscale» в КУБИКЕ B - центризуйте для молекулярной биоинженерии, TU Дрездена. Его исследование фокусирует на основном вопросе как природа принимает преимущество термодинамических принципов для того чтобы произвести сложные словотолкования и на взаимодействии между физикой материалов и клетчатым управлением в этом процессе.