AFM的生物医学应用:成像水凝胶涂层

应用笔记

技术的意义

使用的材料 医疗器械 不仅必须具有适当的结构和机械性能,而且不能引起严重的身体反应,理想情况下应该促进愈合反应。 医疗设备设计人员使用各种表面处理,包括使用粘合涂层,以满足功能和生物相容性的需求。 将涂层施加到医疗装置的表面可以增强或改变诸如润滑性,疏水性/亲水性和生物相容性的性质。 例如,医疗器械设计师正在探索在冠状动脉支架上使用肝素等涂层来减少血栓形成和再狭窄的发生。 许多导管涂有水凝胶。 水凝胶涂层使导管在润湿时变得光滑,易于插入而不会使插入前处理变得困难。

对于制造商而言,了解涂层在涂覆时的表现非常重要 表面。 诸如常规电子显微镜之类的技术难以对非导电样品上的薄涂层成像。 另外,由于电子显微镜通常是高真空技术,因此样品必须完全干燥。 由于水是水凝胶的主要成分(> 80%),因此在真空中工作会遇到严重的障碍。 另一方面, 原子力显微镜(AFM) 在绝缘体或导体上同样有效,可以对干燥和湿润样品进行成像。 AFM成像分析产生高分辨率的地形信息,这些信息不是其他技术所能提供的。

结果

图1显示了涂有润滑水凝胶的聚氨酯管的5μm×5μm区域的表面形貌。 颜色表示表面的高度 - 深蓝色低,红色高。 高度(Z)范围是100纳米。 图2是相同区域的相位图像,与图1同时获取。 相位图像显示振荡悬臂相对于驱动力的相位滞后作为横向位置的函数。 相位滞后对样品中材料性质的差异敏感。 在这种情况下,图像显示涂层具有不同物理特性的区域。 这些不同的区域在管的高度图像中不是很明显。

图1涂层管的地形图

图1 涂层管的地形图

图2 Phase Image,与图1相同的区域

图2 相位图像,与图1相同的区域

管子被弄湿后; 但是,管的表面变得非常均匀,如图3所示。 这表明添加水已经极大地改变了涂层的特性。 虽然湿润管的这个图像是在环境条件下制作的,但样品也可以在流体下成像。 AFM在分析技术方面的独特之处在于:

  • 产生极高分辨率的图像
  • 提供有关地形和物理属性的信息
  • 图像非导电样品
  • 在环境或受控条件下的图像
  • 不需要样品制备

图3相位图像,润湿后的管道

图3 相位图像,润湿后的管道

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