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力學(xué)性能表征對(duì)生物醫(yī)學(xué)和生物材料的研發(fā)有重要的作用。對(duì)于許多生物材料，有時(shí)不得不在非常局部或相對(duì)較小的區(qū)域內(nèi)研究其力學(xué)性能。此外，臨床前研究通常在小動(dòng)物模型（如大鼠或小鼠）上進(jìn)行。因此，測(cè)試方法必須適用于局部區(qū)域測(cè)試，以便在如此小的樣本上也可以進(jìn)行檢測(cè)。最近幾年引入生物醫(yī)學(xué)的納米壓痕技術(shù)尤其適用于這類表征。本應(yīng)用報(bào)告展示了納米壓痕在骨骼、牙齒和隱形眼鏡性能測(cè)試中的一些應(yīng)用

在過(guò)去的幾十年里，生物材料的力學(xué)性能表征已成為其重要的發(fā)展需求。研究人員和工程師有興趣了解生物材料（軟組織和硬組織、骨骼、肌腱、軟骨、牙齒等）和人工（人造）生物材料（植入物、可溶解縫合線、永久或臨時(shí)性的支架等）的力學(xué)性能。了解組織和器官等生物材料的力學(xué)性能對(duì)于開(kāi)發(fā)人體內(nèi)的新材料和組織以及評(píng)估不同醫(yī)療方法的效果是必要的。

在以上許多應(yīng)用中，需要去研究相對(duì)較小的局部區(qū)域內(nèi)的表面力學(xué)性能，此外，臨床前研究通常在小動(dòng)物模型（如大鼠或小鼠）上進(jìn)行。測(cè)試方法必須適用于局部區(qū)域測(cè)試，以便在如此小的樣本上也可以輕松進(jìn)行檢測(cè)。

納米壓痕技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用了大約二十年。若干研究人員使用這種方法研究骨關(guān)節(jié)炎或不同營(yíng)養(yǎng)方案對(duì)骨骼力學(xué)性能的影響。納米壓痕技術(shù)非常有用，主要是因?yàn)榕c表征骨骼整體結(jié)構(gòu)性能的宏觀拉伸或壓縮測(cè)試相比，它提供了骨骼中不同組織的微觀力學(xué)性能。壓痕表征材料的局部特性在研究藥物治療或病變的效果時(shí)極其重要，因?yàn)檫@些處理方式通常會(huì)導(dǎo)致生物材料局部剛度的變化。

只有對(duì)健康骨骼結(jié)構(gòu)的特性有很好的了解，才能在相應(yīng)的藥物治療中取得好的效果。因此，除了對(duì)治療過(guò)的骨骼進(jìn)行測(cè)試外，還必須對(duì)健康骨骼進(jìn)行類似的測(cè)試。此外，測(cè)試參數(shù)應(yīng)該滿足對(duì)應(yīng)壓痕測(cè)試的材料體積總是相同的（或至少非常相似）且代表可以觀察到處理結(jié)果的相關(guān)的結(jié)構(gòu)單元。

牙釉質(zhì)是另一種通過(guò)納米壓痕測(cè)試進(jìn)行研究的材料。納米壓痕技術(shù)確實(shí)是對(duì)這種小樣品進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試的最適合的方法之一。

盡管硬質(zhì)生物材料或生物體材料的納米壓痕測(cè)試代表了很大一部分的局部力學(xué)測(cè)試，但在越來(lái)越多的應(yīng)用中，需要測(cè)量更軟的（生物）材料。這些軟材料可以具有遠(yuǎn)低于 100MPa 的彈性模量，并且經(jīng)常必須保持在流體中。此外，它們的表面可能不平整，無(wú)法通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法（如切割或拋光）進(jìn)行制備。這種軟材料的一個(gè)典型例子是關(guān)節(jié)軟骨。最近針對(duì)各種類型的支架對(duì)軟骨再生的影響，開(kāi)展了廣泛的研究。

柔性隱形眼鏡因其使用簡(jiǎn)單、成本低廉而被許多人在日常生活中使用。不同隱形眼鏡的剛度（以彈性模量表示）和最終蠕變可能會(huì)因所用材料的類型不同而顯著變化。材料的選擇受到光學(xué)性能、佩戴舒適性或鏡片使用時(shí)間的影響。隱形眼鏡的剛度可以使用生物壓痕儀進(jìn)行局部測(cè)量，該生物壓痕儀能兼容在液體中進(jìn)行測(cè)試。

儀器壓痕是一種表征生物醫(yī)學(xué)和生物體材料局部力學(xué)性能的新技術(shù)。安東帕儀器化壓痕測(cè)試的優(yōu)勢(shì)是可以測(cè)試硬質(zhì)和軟質(zhì)生物材料和生物體材料的硬度和彈性模量。納米壓痕測(cè)試儀適用于許多類型材料的局部力學(xué)分析，比如干燥的或浸泡在液體中的，硬的或軟的材料都可以被測(cè)試。