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Force scanning: A rapid, high-resolution approach for spatial mechanical property mapping

机译：力扫描：一种快速，高分辨率的空间力学特性映射方法

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摘要

Atomic force microscopy (AFM) can be used to co-localize mechanical properties and topographical features through property mapping techniques. The most common approach for testing biological materials at the microscale and nanoscale is force mapping, which involves taking individual force curves at discrete sites across a region of interest. The limitations of force mapping include long testing times and low resolution. While newer AFM methodologies, like modulated scanning and torsional oscillation, circumvent this problem, their adoption for biological materials has been limited. This could be due to their need for specialized software algorithms and/or hardware. The objective of this study is to develop a novel force scanning technique using AFM to rapidly capture high-resolution topographical images of soft biological materials while simultaneously quantifying their mechanical properties. Force scanning is a straightforward methodology applicable to a wide range of materials and testing environments, requiring no special modification to standard AFMs. Essentially, if a contact-mode image can be acquired, then force scanning can be used to produce a spatial modulus map. The current study first validates this technique using agarose gels, comparing results to ones achieved by the standard force mapping approach. Biologically relevant demonstrations are then presented for high-resolution modulus mapping of individual cells, cell-cell interfaces, and articular cartilage tissue.
机译：原子力显微镜（AFM）可用于通过特性映射技术将机械特性和形貌特征共定位。在微米级和纳米级上测试生物材料的最常见方法是测力图，该方法涉及在感兴趣区域的离散位置绘制单独的力曲线。力映射的局限性包括测试时间长和分辨率低。虽然较新的AFM方法（例如调制扫描和扭转振荡）可以解决此问题，但其在生物材料中的采用受到限制。这可能是由于他们需要专用的软件算法和/或硬件。这项研究的目的是开发一种使用AFM的新颖的力扫描技术，以快速捕获软生物材料的高分辨率地形图，同时量化其机械性能。力扫描是一种适用于各种材料和测试环境的简单方法，不需要对标准AFM进行特殊修改。本质上，如果可以获取接触模式图像，则可以使用力扫描来生成空间模量图。当前的研究首先使用琼脂糖凝胶验证了该技术，并将结果与​​通过标准力作图法获得的结果进行了比较。然后提出了生物学相关的演示，用于单个细胞，细胞-细胞界面和关节软骨组织的高分辨率模量作图。

著录项

  • 来源
    《Nanotechnology》 |2011年第17期|共10页
  • 作者

    Darling E.M.;

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  • 正文语种 eng
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