AFMの生物医学的応用:イメージングヒドロゲルコーティング

アプリケーションノート

技術の意義

で使用される材料 医療機器 適切な構造的および機械的特性を持っているだけでなく、激しい身体反応を引き起こすことはできず、理想的には治癒反応を促進するはずです。 医療機器の設計者は、機能性と生体適合性の必要性を満たすために、結合コーティングの使用を含む様々な表面処理を行います。 医療機器の表面へのコーティングの塗布は、潤滑性、疎水性/親水性、および生体適合性などの特性を向上または修正することができる。 例えば、医療機器設計者は、血栓症および再狭窄の発生を減らすために冠状動脈ステント上にヘパリンなどのコーティングを使用することを検討している。 多くのカテーテルはヒドロゲルでコーティングされています。 ヒドロゲルコーティングは、湿潤時にカテーテルを滑らかにし、挿入前の取り扱いを困難にすることなく挿入を容易にする。

製造者にとっては、塗装をしたときのコーティングの挙動を理解することが重要です。 表面。 従来の電子顕微鏡法などの技術では、非導電性サンプルの薄いコーティングを画像化するのが困難です。 また、電子顕微鏡法は通常高真空技術であるため、サンプルは完全に乾燥している必要があります。 水はヒドロゲルの主成分(> 80%)であるため、真空中での作業には深刻な障害があります。 一方、 原子間力顕微鏡(AFM) 絶縁体や導体にも同様に機能し、乾いたサンプルと湿ったサンプルの両方をイメージングできます。 AFM画像解析は、他の技術からは容易に得られない高解像度のトポグラフィ情報を生成する。

結果

図XNUMXは、潤滑性ヒドロゲルで被覆されたポリウレタンチューブのXNUMXμm×XNUMXμm領域の表面トポグラフィーを示す。 色は表面の高さを表します - 濃い青は低く、赤いは高いです。 高さ(Z)範囲は1ナノメートルです。 図XNUMXは同じ領域の位相画像であり、図XNUMXと同時に取得された。 位相画像は、横方向位置の関数として駆動力に対する振動カンチレバーの位相遅れを表示する。 位相遅れは、サンプル内の材料特性の違いに敏感です。 この場合、画像はコーティングが異なる物理的特性を有する領域を有することを示している。 これらの異なる領域は管の高さ画像では容易には明らかではない。

図1被覆管のトポグラフィックイメージ

図1 被覆管のトポグラフィックイメージ

図2位相画像、図1と同じ領域

図2 位相画像、図1と同じ領域

チューブが湿った後。 しかしながら、図3に見られるように、管の表面は非常に均一になります。 これは、水の添加がコーティングの特性を劇的に変化させたことを示しています。 加湿チューブのこの画像は周囲条件下で作成されたが、サンプルは流体下でも画像化することができた。 AFMは、以下の点でその分析能力の点でユニークです。

  • 非常に高解像度の画像を作成する
  • 地形と物性の両方に関する情報を提供する
  • 画像非導電性サンプル
  • 周囲条件下または管理条件下の画像
  • サンプル前処理不要

図3位相画像、加湿後のチューブ

図3 位相画像、加湿後のチューブ

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