使用瞭解 Nanomechanical 的測試生物材料機械效率

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

一次面試執行與伊戈爾 Zlotnikov 博士,執行 Jake 威爾金森, MSc

為什麼是您對生物材料感興趣機械性能?

生物材料陳列優越機械性能相對他們的重量,當與大部分所有人造材料比較。 使用一個非常有限調色板,除此之外,有機體可能修建這些材料。 生物材料例外屬性是有 nanoscale 功能複雜結構的結果。 我們,作為科學家,希望瞭解這些結構并且再生產這些材料。

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您沿著 nanoindentation 使用什麼技術?

对機械分析,我們主要使用沿著其他技術的範圍的 nanoindentation,使用 Hysitron 系統也是可能的。 使用這個映射和動態機械分析,我們也執行實驗。 我們也使用最近被引入的環境控制階段,允許我們執行 nanomechanical 測試在一個受控環境下,為生物組織是非常重要的。 在環境裡應該測試生物組織相似與其自然生態環境,它沒有意義測試其性能,當它在塑料被埋置并且變乾時。

為此,我們執行許多描述特性在一個受控環境下,與對相對濕度的特定關注。 另外,許多結構是非常小的是我們為什麼使用映射技術。  

怎樣您學習生物材料的使用的 nanomechanical 測試?

材料納諾描述特性的基本形式在材料的年輕的模數和堅硬的評定基礎上。 因為他們的工作情況的一個大功能在黏彈性基礎上,這不是足够生物材料的。

使用一個靜態技術, Visoelastic 回應不可能被評定,是我們使用的地方的動態分析進來有用。

您執行關於組織的形成的任何研究?

這是我的實驗室的另一個方面。 我們著重在生物結構的 nanomechanical 描述特性並且 biomineralization 的研究。 這裡,我們設法知道活組織如何可能形成礦化的結構。

您如何盼望此研究影響 biomimetics 的域?

我在根本研究,確定主要介入生物材料如何正常運行,并且他們如何被創建,與創建材料相對。 然而,根本研究有大影響。

Biomimetics 是一個非常多重學科的域。 它介入使知識一致從化學、生物、材料學和物理。 為了開發瞭解對艱苦,生物組織如何被形成,所有這些域需要考慮。 形成這個結構細胞的生物,成礦回應的化學和這個發生的結構的機械性能全部需要知道。

Biomimetics 是在材料學和生物工藝學之間的一座橋梁,并且知識在兩個方向流。 從材料學的科技目前進步水平技術用於知道生物結構如何被形成,并且他們如何執行,然後此信息是應用的到合成材料設計。

我們接近創建 biomimetic 結構用相似的屬性對我們在現實世界看見的那个?

這是答復的一個困難問題。 我們可以已經,在一些方面,創建相似的結構,但是我們不可能經濟上做他們。 它是消耗大的并且要求很多工作成績。

相反地,在這個自然世界,殼層結構可以被形成,而不必施加所有壓,和在周圍溫度。 我們不正確地仍然懂得這如何天生達到,但是我們知道它使用一個 ` 自下向上』途徑,意味殼從頭被建立。

我們可以形成綜合像殼的材料,但是我們必須接受介入很多消耗大的技術的不同的方法,并且材料在大規模沒有導致。 因此,我們可以導致正確地 biomimetic 結構,我們不可能做他們在本質那麼容易地,高費用的縮放比例

您使用什麼設備在您的研究?

我們在我們的實驗室,這使用 Hysitron TI-950 系統也有動態分析附加程序,允許我們做映射的測試。 我們有濕氣房間在我們的評定期間,因此我們可以控制濕氣和溫度。 另外,我們也有 PicoIndenter-85。 那些是我們戲耍與的主要玩具。

濕氣房間特別是為我們的研究是關鍵的,當測試生物材料,它是重要堅持在生物相關情況時。 我們開發了與 Hysitron 的濕氣房間四年前。 當我們有修建房間和被接觸的 Hysitron,想法我在波茨坦從事。 我們執行在還原的第一個實驗,是成功的,并且設備成為商業可用的二年後。

關於伊戈爾 Zlotnikov 博士

伊戈爾 Zlotnikov 博士從 Technion 在材料學和工程接受了他的 PhD - 以色列技術研究所。 他然後從事了作為一個博士後,并且,隨後,作為一位獨立研究員在生物材料的部門,膠體最大 Planck 學院和界面。

目前,他導致這個組 「Multiscale 分析」在 B 多維數據集 - 為分子生物工藝學, TU 德累斯頓请集中。 他的研究著重根本問題本質如何在材料物理和蜂窩電話控制之間的互相作用利用熱力學原則生成複雜形態學和在此進程中。