#水凝胶##人造皮肤##软物质##纳米压痕#
《自然·通讯》模拟皮肤的水凝胶！
Nature Communication
IF : 17.694
01. 论文简要
研究人员开发了一种新型水凝胶，该水凝胶在结构和功能上均模仿人类皮肤，具有高机械强度、强大的抗菌能力和坚实的免疫能力，为身体提供多重保护效果。 制备能同时模仿皮肤结构和功能的水凝胶一直是科学界的一个挑战。 此次，通过交联细胞膜隔室，研究团队成功生成了双重模仿皮肤的水凝胶。
该交联网络是通过自由基聚合形成的，具体方法是使用具有烯烃双键功能化的细胞外囊泡作为交联剂。 得益于囊泡变形介导的拉伸能量的耗散，这种新型的隔室交联网络展现出了比通过常规二烯基单体交联的水凝胶更高的机械强度。
此外，这些仿生水凝胶还展示了特定的抗菌活性和促进树突状细胞成熟及激活的能力，这一效果归功于细胞外囊泡中含有的多种生物活性物质。 通过引入第二网络，研究方法的多功能性得以体现： 该网络是通过催化剂自由点击反应介导的炔烃双端聚合物与装饰有叠氮化物的细胞外囊泡之间的交联，从而调整水凝胶的结构和功能。
这项研究为开发结构和功能双重可控的皮肤启发型生物材料提供了一个新的平台。
02. 背景信息
论文背景:
皮肤是与外界环境直接接触的最大人体器官，具有高机械强度、强大的抗菌能力和健壮的免疫能力，能够提供多重保护效果。模仿皮肤结构或功能的方法对于准备各种应用材料非常有吸引力。
过去方案:
过去的研究主要依靠将不同特性的多种组分或层集成到一个连贯系统中以模拟皮肤结构，例如通过集成梯度孔骨架、微型人工设备和类神经网络等模块来获取特定的皮肤功能。
论文的Motivation:
旨在通过结合聚合物科学和细胞膜模拟技术，开发一种新型的水凝胶，该水凝胶不仅具有优异的机械性能和自我修复能力，还能提供有效的抗菌保护和免疫激活，以更好地模拟皮肤的复杂功能。
03. 方法
理论背景:
本文的理论背景基于模仿皮肤的结构和功能，通过合成具有双重网络结构的水凝胶来实现。这种水凝胶结合了聚合物科学和细胞生物学的原理，利用了细胞外囊泡（OMVs）的特性，旨在提高材料的机械强度、抗菌效能和免疫激活能力。通过引入OMVs作为交联剂，研究探讨了在生物医用材料中模拟细胞膜隔室化结构的潜力，以及这种结构对材料性能的影响，包括其对抗菌和免疫响应的促进作用。
技术路线:
1.设计与准备：
选择聚丙烯酰胺作为基质，利用其生物相容性和简易的制备过程开发皮肤启发性材料。采用细胞外囊泡作为细胞膜隔室，通过多价交联聚丙烯酰胺链形成细胞膜隔室化网络。
2.增强的机械强度：
通过自由基水溶液聚合法制备水凝胶，使用丙烯酰胺、OMV-AM、过硫酸铵和N,N,N',N'-四甲基乙二胺作为单体、交联剂、引发剂和催化剂。比较了SFSHs与传统聚丙烯酰胺水凝胶的机械性能，证明了使用OMV-AM作为交联剂能显著增强水凝胶的机械性能。
3.抗菌能力：
研究了SFSHs的抗菌活性，证实了其对抑制致病菌生长的有效性。通过与自由OMVs和传统聚丙烯酰胺水凝胶的比较，表明SFSHs具有显著的抗菌效果。
4.免疫活性：
探讨了SFSHs对树突状细胞成熟和活化的促进作用，进而激活T细胞，验证了SFSHs在适应性免疫反应中的潜在应用。
5.引入不同基质的多功能性：
通过引入第二个OMV交联网络，形成互穿的双网络结构，展示了这种方法调节所得水凝胶结构和功能的多样性。这种方法的灵活性预示着通过选择不同类型的OMVs，可以赋予SFSHs多种甚至特定的抗菌活性。
04. 图表
图1.示意图
A 皮肤的示意图，本质上是一个与细胞外基质（ECM）相连的、细胞膜隔室化的高机械强度水凝胶，具有强大的抗菌能力和坚强的免疫力。
B 部分描述了SFSHs的合成途径。
C 部分讲述了通过交联细胞外囊泡所介导的SFSHs的特征。
图2.OMV-AM和SFSHs的表征。
A 分别在37°C下与SH-Cy5孵育3小时后，OMVs和OMV-AM的FCM直方图。
B 通过FCM分析测量的Cy5标记的OMVs和OMV-AM的MFI。
C Cy5标记的OMV-AM的代表性LSCM图像。
D OMV-AM的典型TEM图像。比例尺：50 nm。
E OMVs和OMV-AM的平均尺寸和F Zeta电位。
G 对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs的数字照片。
H 冻干SFSHs的典型SEM图像。
I 冻干的对照聚丙烯酰胺水凝胶和J OMV-AM SFSHs的SEM图像。
L SFSHs中Cy5标记的OMVs的代表性3D LSCM图像。
图3. SFSHs的优化。
A 不同反应温度下制备的OMV-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，B 拉伸应力，C 拉伸模量，D SFSHs的拉伸应变。
E 不同反应时间和操作程序下制备的OMV-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，F 拉伸应力，G 拉伸模量，和H SFSHs的拉伸应变。
I 不同粒子浓度下制备的OMV-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，J 拉伸应力，K 拉伸模量，和L SFSHs的拉伸应变。
M 不同固体含量下交联的DSPE-PEG-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，N 拉伸应力，O 拉伸模量，和P SFSHs的拉伸应变。
图4.SFSHs的增强机械强度。
A SFSHs在不同处理条件下的照片，包括拉伸、扭曲、打结以及首先压缩然后释放。
B SFSHs和对照聚丙烯酰胺水凝胶的拉伸应力与应变曲线，C 拉伸应力，D 拉伸模量，和E 拉伸应变。
F SFSHs和对照聚丙烯酰胺水凝胶的压缩应力与应变曲线，G 压缩应力，和H 压缩模量。
I 拉伸约400%应变前后的SFSHs的冷冻干燥扫描电镜（SEM）图像。
J 拉伸前后嵌入在SFSHs中的小囊泡的长径比和平均长径。
图5. SFSHs的抗菌能力和免疫活性。
A 在相同剂量下，与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育后，测量表达的mCherry的MFI记录，STm的存活曲线。未处理的STm用作对照组。
B 在不同剂量下，与SFSHs一起共孵育后，STm的存活曲线。
C 经细菌培养计数法测定，在与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育3小时后存活的STm数量。
D 经细菌培养计数法测定，在与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育6小时后存活的STm数量。
E 含有与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育后存活的STm的培养皿的数字图像，分别为3小时（上）和6小时（下）。这些图像显示了106倍（上）和107倍（下）稀释的结果。
F、I DC2.4细胞在与PBS、游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs共孵育20小时和40小时后，MHC II的表达水平，G、J CD80，和H、K CD86的表达水平。
图6. 示意图。
A 第二代PEG-OMV水凝胶的合成路线。通过催化剂自由的叠氮-炔基点击反应，使用OMV-N3作为交联剂，线性DBCO-PEG-DBCO作为前体，制备了OMV交联的PEG网络。
B SFSHs引入不同基质的多功能性示意图。
C SFSHs包含不同细胞膜组分的多功能性示意图。
图7. SFSHs的多功能性。
A 在25°C孵育0.5小时后，OMV和OMV-N3与DBCO-FITC一起的FCM直方图。
B FITC标记的OMV和OMV-N3的MFI值。
C FITC标记的OMV-N3的激光共聚焦显微镜（LSCM）成像。
D OMVs和OMV-N3的平均大小和E 电位。
F 包含不同OMV-N3粒子浓度的PEG-OMV水凝胶的3D LSCM成像。
G PEG-OMV水凝胶的压缩应力与应变曲线，H 压缩应力，和I 压缩模量，其中包含不同OMV-N3粒子浓度。
J Cy5标记的OMV-AM和FITC标记的OMV-N3形成的DN1的3D LSCM成像。
K SN和DN1的压缩应力与应变曲线，L 压缩应力，和M 压缩模量。
N SN和DN1在不同基质上的滑动距离。
O SN和DN1在与BSA-FITC（150μg/ml）共孵育10分钟后的MFI值和P LSCM图像。
Q SN和DN1在与NIH/3T3细胞共孵育24小时后的LSCM图像。蓝色：细胞核。
R 与PBS、游离OMVSE、SN或DN2一起共孵育24小时后，SE的生物膜形成。顶部和底部的照片分别表示由SN和DN2处理的生物膜形成。
来源：科研小恐龙
软物质纳米压痕仪
轻松探索细胞、生物组织以及软材料的机械性能
Optics11 Life Nanoindenter是一款革命性的产品，为软物质以及生物组织/材料的微观力学研究带来希望。依靠自身研发的新型光学技术以及杰出的微加工工艺，可以测量杨氏模量的范围是从10 Pa到1 GPa。同样非常适合在液体中测试样品，其操作简单易学，只需将探头插入仪器，定标后即可马上开始压痕实验。
荷兰Optics11公司中国独家总代理轩辕科技
Optics11 B.V.成立于2011年，现已成长为规模超过60人的专业团队。开发了独特的光纤传感测量专利技术，客户遍及5大洲的24个国家，百余个实验室。截至目前，使用该公司技术与产品，客户发表的文章与成果接近500项。
Optics11 Life的技术基于两个关键要素：光纤传感与先进的机电一体化。这种结合开发出领先的测量系统，可以表征其他竞争者无法触及的地方。
Fiber On Top — 新型光纤干涉式悬臂梁探头
利用干涉仪监测悬臂梁形变① 背景噪音低：激光干涉仪抗干扰优于AFM反射光路
② 制样更简单：对样品的粗糙度宽容度大大优于AFM
③ 刚度选择更准确：平行悬臂梁结构有利于准确判别压痕深度与压电陶瓷位移比例关系，便于选择合适刚度探头来保证弹性形变关系的稳定性，进而获得重复率更高、准确性更好的数据
Optics11 Life改进了Fabry-Perôt干涉测量法，以提供高灵敏度、精确和用户友好的设备。基于光纤的力传感器为软材料和活体材料的微机械原位分析提供了独特的解决方案。
Optics11还设计了先进的机电一体化解决方案，使仪器可以在接近生理条件下测量具有不均匀地形的复杂材料的机械性能。执行静、动态压痕，蠕变，应力松弛和动态机械分析(DMA)。进一步分析力-位移曲线，得到杨氏模量(E)、储能和损耗模量以及损耗因子(tanδ)等。
Piuma
Piuma是功能强大的台式仪器，可探索水凝胶、生理组织和生物工程材料的微观机械特性。专为分析测试软材料而设计，测量复杂和不规则材料在生理条件下的力学性能。
性能参数
模量测试范围10 Pa - 1 GPa探头刚度0.025 - 200 N/m探头形状球形探头尺寸3 - 250 µm（半径）最大压痕深度100 µm力学范围20 pN - 2 mN样品台行程12×12 mm (X*Y)操控模式Displacement/ Load*/ Indentation*扫描频率范围0.1 - 10 Hz分析拟合模型Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR)
Chiaro
Chiaro是探索细胞、微球或其他小样品的微观机械特性的理想纳米压痕仪器。集成Piuma所有功能特点的同时，专门对放置在显微镜上样品的测试过程进行了优化。结合成像方式来解释力学分析的结果，确定结构和刚度之间的关系。
产品优势① 几乎可以安装在任何倒置显微镜上，并与其他成像设备结合使用。例如，明场、相差、荧光和共聚焦。
② 测量结果不仅可以实时分析计算，数据还将以文本文件存储，能在任何时候导入自带的Dataviewer软件进行后处理。
③ 光纤干涉MEMS技术能够以无损的方式测量极软的样品，并保证分辨率。同时探针可以重复使用。
④ 探针经过预先校准，即插即用。对于时间敏感的样品确保快速测量。
Pavone高内涵细胞力学成像系统
Pavone是结合光学成像、纳米压痕和细胞培养的高通量测试平台。使研究者在接近生理条件下分析细胞和3D生物打印材料的结构和功能特性。提供高通量、高内涵筛选，包括细胞刚度、粘弹性、粘附性、收缩性等。
独特优势① 使用先进的控制机制和元件，确保均匀稳定于生理温度。添加CO2和湿度控制模块以提供培养箱条件。
② “连续”的工作模式，研究人员通过触摸屏界面选择进行分析的细胞，完成全自动的接触、压痕和数据分析程序。
③ 根据研究需要，可以使用荧光、共焦或其他更专业的成像模式扩展标准明场和相衬成像。
性能参数
模量测试范围10 Pa - 1 GPa探头刚度0.025 - 3.5 N/m适配培养皿至多384孔板镜头最高60×，可更换最大压痕深度100 µm力学范围200 pN - 1.5 mN平面移动范围120×190 mm (X*Y)操控模式Displacement/ Load*/ Indentation*扫描频率范围0.01 - 20 Hz成像模式明场/相差/荧光*
《自然·通讯》模拟皮肤的水凝胶！
Nature Communication
IF : 17.694
01. 论文简要
研究人员开发了一种新型水凝胶，该水凝胶在结构和功能上均模仿人类皮肤，具有高机械强度、强大的抗菌能力和坚实的免疫能力，为身体提供多重保护效果。 制备能同时模仿皮肤结构和功能的水凝胶一直是科学界的一个挑战。 此次，通过交联细胞膜隔室，研究团队成功生成了双重模仿皮肤的水凝胶。
该交联网络是通过自由基聚合形成的，具体方法是使用具有烯烃双键功能化的细胞外囊泡作为交联剂。 得益于囊泡变形介导的拉伸能量的耗散，这种新型的隔室交联网络展现出了比通过常规二烯基单体交联的水凝胶更高的机械强度。
此外，这些仿生水凝胶还展示了特定的抗菌活性和促进树突状细胞成熟及激活的能力，这一效果归功于细胞外囊泡中含有的多种生物活性物质。 通过引入第二网络，研究方法的多功能性得以体现： 该网络是通过催化剂自由点击反应介导的炔烃双端聚合物与装饰有叠氮化物的细胞外囊泡之间的交联，从而调整水凝胶的结构和功能。
这项研究为开发结构和功能双重可控的皮肤启发型生物材料提供了一个新的平台。
02. 背景信息
论文背景:
皮肤是与外界环境直接接触的最大人体器官，具有高机械强度、强大的抗菌能力和健壮的免疫能力，能够提供多重保护效果。模仿皮肤结构或功能的方法对于准备各种应用材料非常有吸引力。
过去方案:
过去的研究主要依靠将不同特性的多种组分或层集成到一个连贯系统中以模拟皮肤结构，例如通过集成梯度孔骨架、微型人工设备和类神经网络等模块来获取特定的皮肤功能。
论文的Motivation:
旨在通过结合聚合物科学和细胞膜模拟技术，开发一种新型的水凝胶，该水凝胶不仅具有优异的机械性能和自我修复能力，还能提供有效的抗菌保护和免疫激活，以更好地模拟皮肤的复杂功能。
03. 方法
理论背景:
本文的理论背景基于模仿皮肤的结构和功能，通过合成具有双重网络结构的水凝胶来实现。这种水凝胶结合了聚合物科学和细胞生物学的原理，利用了细胞外囊泡（OMVs）的特性，旨在提高材料的机械强度、抗菌效能和免疫激活能力。通过引入OMVs作为交联剂，研究探讨了在生物医用材料中模拟细胞膜隔室化结构的潜力，以及这种结构对材料性能的影响，包括其对抗菌和免疫响应的促进作用。
技术路线:
1.设计与准备：
选择聚丙烯酰胺作为基质，利用其生物相容性和简易的制备过程开发皮肤启发性材料。采用细胞外囊泡作为细胞膜隔室，通过多价交联聚丙烯酰胺链形成细胞膜隔室化网络。
2.增强的机械强度：
通过自由基水溶液聚合法制备水凝胶，使用丙烯酰胺、OMV-AM、过硫酸铵和N,N,N',N'-四甲基乙二胺作为单体、交联剂、引发剂和催化剂。比较了SFSHs与传统聚丙烯酰胺水凝胶的机械性能，证明了使用OMV-AM作为交联剂能显著增强水凝胶的机械性能。
3.抗菌能力：
研究了SFSHs的抗菌活性，证实了其对抑制致病菌生长的有效性。通过与自由OMVs和传统聚丙烯酰胺水凝胶的比较，表明SFSHs具有显著的抗菌效果。
4.免疫活性：
探讨了SFSHs对树突状细胞成熟和活化的促进作用，进而激活T细胞，验证了SFSHs在适应性免疫反应中的潜在应用。
5.引入不同基质的多功能性：
通过引入第二个OMV交联网络，形成互穿的双网络结构，展示了这种方法调节所得水凝胶结构和功能的多样性。这种方法的灵活性预示着通过选择不同类型的OMVs，可以赋予SFSHs多种甚至特定的抗菌活性。
04. 图表
图1.示意图
A 皮肤的示意图，本质上是一个与细胞外基质（ECM）相连的、细胞膜隔室化的高机械强度水凝胶，具有强大的抗菌能力和坚强的免疫力。
B 部分描述了SFSHs的合成途径。
C 部分讲述了通过交联细胞外囊泡所介导的SFSHs的特征。
图2.OMV-AM和SFSHs的表征。
A 分别在37°C下与SH-Cy5孵育3小时后，OMVs和OMV-AM的FCM直方图。
B 通过FCM分析测量的Cy5标记的OMVs和OMV-AM的MFI。
C Cy5标记的OMV-AM的代表性LSCM图像。
D OMV-AM的典型TEM图像。比例尺：50 nm。
E OMVs和OMV-AM的平均尺寸和F Zeta电位。
G 对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs的数字照片。
H 冻干SFSHs的典型SEM图像。
I 冻干的对照聚丙烯酰胺水凝胶和J OMV-AM SFSHs的SEM图像。
L SFSHs中Cy5标记的OMVs的代表性3D LSCM图像。
图3. SFSHs的优化。
A 不同反应温度下制备的OMV-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，B 拉伸应力，C 拉伸模量，D SFSHs的拉伸应变。
E 不同反应时间和操作程序下制备的OMV-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，F 拉伸应力，G 拉伸模量，和H SFSHs的拉伸应变。
I 不同粒子浓度下制备的OMV-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，J 拉伸应力，K 拉伸模量，和L SFSHs的拉伸应变。
M 不同固体含量下交联的DSPE-PEG-AM形成的SFSHs的拉伸应力与应变曲线，N 拉伸应力，O 拉伸模量，和P SFSHs的拉伸应变。
图4.SFSHs的增强机械强度。
A SFSHs在不同处理条件下的照片，包括拉伸、扭曲、打结以及首先压缩然后释放。
B SFSHs和对照聚丙烯酰胺水凝胶的拉伸应力与应变曲线，C 拉伸应力，D 拉伸模量，和E 拉伸应变。
F SFSHs和对照聚丙烯酰胺水凝胶的压缩应力与应变曲线，G 压缩应力，和H 压缩模量。
I 拉伸约400%应变前后的SFSHs的冷冻干燥扫描电镜（SEM）图像。
J 拉伸前后嵌入在SFSHs中的小囊泡的长径比和平均长径。
图5. SFSHs的抗菌能力和免疫活性。
A 在相同剂量下，与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育后，测量表达的mCherry的MFI记录，STm的存活曲线。未处理的STm用作对照组。
B 在不同剂量下，与SFSHs一起共孵育后，STm的存活曲线。
C 经细菌培养计数法测定，在与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育3小时后存活的STm数量。
D 经细菌培养计数法测定，在与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育6小时后存活的STm数量。
E 含有与游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs一起共孵育后存活的STm的培养皿的数字图像，分别为3小时（上）和6小时（下）。这些图像显示了106倍（上）和107倍（下）稀释的结果。
F、I DC2.4细胞在与PBS、游离的OMVs、对照聚丙烯酰胺水凝胶和SFSHs共孵育20小时和40小时后，MHC II的表达水平，G、J CD80，和H、K CD86的表达水平。
图6. 示意图。
A 第二代PEG-OMV水凝胶的合成路线。通过催化剂自由的叠氮-炔基点击反应，使用OMV-N3作为交联剂，线性DBCO-PEG-DBCO作为前体，制备了OMV交联的PEG网络。
B SFSHs引入不同基质的多功能性示意图。
C SFSHs包含不同细胞膜组分的多功能性示意图。
图7. SFSHs的多功能性。
A 在25°C孵育0.5小时后，OMV和OMV-N3与DBCO-FITC一起的FCM直方图。
B FITC标记的OMV和OMV-N3的MFI值。
C FITC标记的OMV-N3的激光共聚焦显微镜（LSCM）成像。
D OMVs和OMV-N3的平均大小和E 电位。
F 包含不同OMV-N3粒子浓度的PEG-OMV水凝胶的3D LSCM成像。
G PEG-OMV水凝胶的压缩应力与应变曲线，H 压缩应力，和I 压缩模量，其中包含不同OMV-N3粒子浓度。
J Cy5标记的OMV-AM和FITC标记的OMV-N3形成的DN1的3D LSCM成像。
K SN和DN1的压缩应力与应变曲线，L 压缩应力，和M 压缩模量。
N SN和DN1在不同基质上的滑动距离。
O SN和DN1在与BSA-FITC（150μg/ml）共孵育10分钟后的MFI值和P LSCM图像。
Q SN和DN1在与NIH/3T3细胞共孵育24小时后的LSCM图像。蓝色：细胞核。
R 与PBS、游离OMVSE、SN或DN2一起共孵育24小时后，SE的生物膜形成。顶部和底部的照片分别表示由SN和DN2处理的生物膜形成。
来源：科研小恐龙
软物质纳米压痕仪
轻松探索细胞、生物组织以及软材料的机械性能
Optics11 Life Nanoindenter是一款革命性的产品，为软物质以及生物组织/材料的微观力学研究带来希望。依靠自身研发的新型光学技术以及杰出的微加工工艺，可以测量杨氏模量的范围是从10 Pa到1 GPa。同样非常适合在液体中测试样品，其操作简单易学，只需将探头插入仪器，定标后即可马上开始压痕实验。
荷兰Optics11公司中国独家总代理轩辕科技
Optics11 B.V.成立于2011年，现已成长为规模超过60人的专业团队。开发了独特的光纤传感测量专利技术，客户遍及5大洲的24个国家，百余个实验室。截至目前，使用该公司技术与产品，客户发表的文章与成果接近500项。
Optics11 Life的技术基于两个关键要素：光纤传感与先进的机电一体化。这种结合开发出领先的测量系统，可以表征其他竞争者无法触及的地方。
Fiber On Top — 新型光纤干涉式悬臂梁探头
利用干涉仪监测悬臂梁形变① 背景噪音低：激光干涉仪抗干扰优于AFM反射光路
② 制样更简单：对样品的粗糙度宽容度大大优于AFM
③ 刚度选择更准确：平行悬臂梁结构有利于准确判别压痕深度与压电陶瓷位移比例关系，便于选择合适刚度探头来保证弹性形变关系的稳定性，进而获得重复率更高、准确性更好的数据
Optics11 Life改进了Fabry-Perôt干涉测量法，以提供高灵敏度、精确和用户友好的设备。基于光纤的力传感器为软材料和活体材料的微机械原位分析提供了独特的解决方案。
Optics11还设计了先进的机电一体化解决方案，使仪器可以在接近生理条件下测量具有不均匀地形的复杂材料的机械性能。执行静、动态压痕，蠕变，应力松弛和动态机械分析(DMA)。进一步分析力-位移曲线，得到杨氏模量(E)、储能和损耗模量以及损耗因子(tanδ)等。
Piuma
Piuma是功能强大的台式仪器，可探索水凝胶、生理组织和生物工程材料的微观机械特性。专为分析测试软材料而设计，测量复杂和不规则材料在生理条件下的力学性能。
性能参数
模量测试范围10 Pa - 1 GPa探头刚度0.025 - 200 N/m探头形状球形探头尺寸3 - 250 µm（半径）最大压痕深度100 µm力学范围20 pN - 2 mN样品台行程12×12 mm (X*Y)操控模式Displacement/ Load*/ Indentation*扫描频率范围0.1 - 10 Hz分析拟合模型Young's Modulus (Hertz / Oliver-Pharr / JKR)
Chiaro
Chiaro是探索细胞、微球或其他小样品的微观机械特性的理想纳米压痕仪器。集成Piuma所有功能特点的同时，专门对放置在显微镜上样品的测试过程进行了优化。结合成像方式来解释力学分析的结果，确定结构和刚度之间的关系。
产品优势① 几乎可以安装在任何倒置显微镜上，并与其他成像设备结合使用。例如，明场、相差、荧光和共聚焦。
② 测量结果不仅可以实时分析计算，数据还将以文本文件存储，能在任何时候导入自带的Dataviewer软件进行后处理。
③ 光纤干涉MEMS技术能够以无损的方式测量极软的样品，并保证分辨率。同时探针可以重复使用。
④ 探针经过预先校准，即插即用。对于时间敏感的样品确保快速测量。
Pavone高内涵细胞力学成像系统
Pavone是结合光学成像、纳米压痕和细胞培养的高通量测试平台。使研究者在接近生理条件下分析细胞和3D生物打印材料的结构和功能特性。提供高通量、高内涵筛选，包括细胞刚度、粘弹性、粘附性、收缩性等。
独特优势① 使用先进的控制机制和元件，确保均匀稳定于生理温度。添加CO2和湿度控制模块以提供培养箱条件。
② “连续”的工作模式，研究人员通过触摸屏界面选择进行分析的细胞，完成全自动的接触、压痕和数据分析程序。
③ 根据研究需要，可以使用荧光、共焦或其他更专业的成像模式扩展标准明场和相衬成像。
性能参数
模量测试范围10 Pa - 1 GPa探头刚度0.025 - 3.5 N/m适配培养皿至多384孔板镜头最高60×，可更换最大压痕深度100 µm力学范围200 pN - 1.5 mN平面移动范围120×190 mm (X*Y)操控模式Displacement/ Load*/ Indentation*扫描频率范围0.01 - 20 Hz成像模式明场/相差/荧光*
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一“荐”倾心|《不间断的人》
近期，作家双雪涛的全新中短篇小说集《不间断的人》，由理想国·上海三联书店出版。
在这部全新作品中，人心与科技，经历与幻想，现实与虚构，S市与北京，最终在小说中难分彼此，共同成为探索写作可能的精密试验。寻找鸟骨的仿生人、让时空流转的刺客、失去记忆的拳击手、温柔夜色里的孤独酒鬼……人，只是不间断的人类的一环。
这些故事从人们置身其中的日常开始，不断伸展进意想不到的未来世界，探究的是人类永恒的命题：人的情感、善恶和逃离现实世界的方法。
一“荐”倾心|《不间断的人》
近期，作家双雪涛的全新中短篇小说集《不间断的人》，由理想国·上海三联书店出版。
在这部全新作品中，人心与科技，经历与幻想，现实与虚构，S市与北京，最终在小说中难分彼此，共同成为探索写作可能的精密试验。寻找鸟骨的仿生人、让时空流转的刺客、失去记忆的拳击手、温柔夜色里的孤独酒鬼……人，只是不间断的人类的一环。
这些故事从人们置身其中的日常开始，不断伸展进意想不到的未来世界，探究的是人类永恒的命题：人的情感、善恶和逃离现实世界的方法。
Springer Nature作为OA（Open Access）出版的领先机构，致力于使经过同行评审的研究一经出版便可供所有人免费使用，并最大化传播学术成果，以促使学术交流。Springer Nature也一直致力于增强中国与全球科学界的密切联系与合作交流，同时也尽己所能地让世界了解和获益于中国的科学成果。Springer Nature盘点了中国机构作者在2023年度发表于Springer Nature期刊的高引用金色OA原创研究，涵盖临床医学和免疫学、气候变化、政治和技术创新等70个前沿领域研究。
今天为大家分享物质科学与应用方向Top 10文章，据Dimensions数据库显示，2023年超过六千篇来自中国作者的OA论文发表在Springer Nature旗下物质科学与应用领域的期刊上。物质科学与应用包含：工程学、物理学、化学、环境科学、计算机科学、材料科学、数学、地球科学、地理学、能源科学、统计学等。
1、标题：VQA中图像和文本的多尺度特征提取与融合，发表期刊：International Journal of Computational Intelligence Systems。论文导读：视觉问答（VQA）系统是从与问题相关的图像中寻找有用信息以正确回答问题的过程，可广泛应用于视觉辅助、自动安全监控、机器人与人的智能交互等领域。该研究在VQA系统的图像特征描述和文本信息表示部分分别采用了多尺度特征提取和融合方法，以提高其准确性。
2、标题：纳米纤维素辅助构建具有工程仿生结构的多功能MXene气凝胶，可用于压力传感器和可压缩电极，发表期刊：Nano-Micro Letters。论文导读：本研究通过构建仿生结构，设计出了具有高导电性、超弹性和超轻的多功能MXene/纳米纤维素复合气凝胶。作为柔性压力传感器，这种气凝胶表现出极佳的灵敏度；它还可用于可压缩超级电容器，也显示出卓越的电化学性能。
3、标题：通过电气优化的纳米晶硅空穴接触层实现效率高达26.81%的硅异质结太阳能电池，期刊：Nature Energy。论文导读：该研究利用由p型掺杂纳米晶硅和具有低薄层电阻的透明导电氧化物组成的改良背接触面，提高了背接触SHJ太阳能电池的效率。最终，作者报告在工业级硅晶片上达到的认证功率转换效率高达26.81%，填充因子高达86.59%。
4、标题：自组装构建轻质、疏水和自清洁的可调节吸收器，期刊：Nano-Micro Letters《纳微快报》。论文导读：本研究提出了一种简单的方法，即通过水诱导NiCo-MOF自组装制备具有优异电磁波吸收性能、超疏水性和自清洁性的多功能NiCo/C气凝胶。这种多功能气凝胶在电磁波吸收、耐水或耐潮湿环境方面具有广阔的应用前景。
5、标题：视觉注意力网络，期刊：Computational Visual Media。论文导读：本研究提出名为“大核注意力（LKA）”的新型线性注意力，以实现自注意力中的自适应和长距离相关性，同时避免其缺点。此外，作者还提出了一种基于LKA的神经网络，即视觉注意力网络（VAN），为该领域提供了一种新颖的方法和一个简单而强大的基线。
6、标题：晶圆级二维MoTe2层的相控范德华生长，用于高灵敏度、宽波段集成红外光探测，期刊：Light: Science & Applications。论文导读：本研究展示了一种简便的热辅助碲化路线，用于晶圆级相控二维MoTe2层的范德华生长。这项研究为组装基于二维材料的非制冷红外光探测器提供了一种新方法。
7、标题：柔性高导热和电绝缘相变材料应用于5G基站和热电发电机的先进热管理，期刊：Nano-Micro Letters。论文导读：该研究通过同轴电纺丝、静电喷涂和热压法相结合的工艺，设计并制备具有芯-鞘结构的高导热柔性相变纳米复合材料，在高功率密度电气设备和新兴电子设备的热管理方面具有广阔的应用前景。
8、标题：氧化分子层沉积剪裁仿生态纳米结构，以操纵电磁衰减和自供电能量转换，期刊：Nano-Micro Letter。论文导读：本研究从大自然中汲取灵感，首次构建了具有可调电磁特性和高效能量衰减特点的仿生态纳米结构。在此基础上，研究者构建了一种集电磁保护和废能回收利用功能于一体的自供电能量转换装置，为能源和环境领域提供了新视角。
9、标题：自愈合液态金属磁性水凝胶，用于智能反馈传感器和高性能电磁屏蔽，期刊：Nano-Micro Letters。论文导读：研究者通过聚乙烯醇与四硼酸钠的交联，在水凝胶框架中加入磁性液态金属，制成了一种导电、可拉伸、适应性强且具有自愈合功能的GaInSn/Ni-基复合水凝胶，这种多功能复合水凝胶在磁修复运动传感和电磁干扰屏蔽方面表现出色。
10、标题：静电雾化最小量润滑中体积平均直径的预测模型和雾化特性分析，期刊：Friction《摩擦》。论文导读：最小量润滑（MQL）是淹没工件加工的一种相对高效、清洁的替代方法。静电雾化具有雾滴直径小、雾滴大小均匀度高、包覆性强等优点，因此优于气动雾化。本研究发现静电雾化不仅能减小雾化液滴的直径分布跨度，还能显著抑制PM10和PM2.5微悬浮物液滴的形成。
今天为大家分享物质科学与应用方向Top 10文章，据Dimensions数据库显示，2023年超过六千篇来自中国作者的OA论文发表在Springer Nature旗下物质科学与应用领域的期刊上。物质科学与应用包含：工程学、物理学、化学、环境科学、计算机科学、材料科学、数学、地球科学、地理学、能源科学、统计学等。
1、标题：VQA中图像和文本的多尺度特征提取与融合，发表期刊：International Journal of Computational Intelligence Systems。论文导读：视觉问答（VQA）系统是从与问题相关的图像中寻找有用信息以正确回答问题的过程，可广泛应用于视觉辅助、自动安全监控、机器人与人的智能交互等领域。该研究在VQA系统的图像特征描述和文本信息表示部分分别采用了多尺度特征提取和融合方法，以提高其准确性。
2、标题：纳米纤维素辅助构建具有工程仿生结构的多功能MXene气凝胶，可用于压力传感器和可压缩电极，发表期刊：Nano-Micro Letters。论文导读：本研究通过构建仿生结构，设计出了具有高导电性、超弹性和超轻的多功能MXene/纳米纤维素复合气凝胶。作为柔性压力传感器，这种气凝胶表现出极佳的灵敏度；它还可用于可压缩超级电容器，也显示出卓越的电化学性能。
3、标题：通过电气优化的纳米晶硅空穴接触层实现效率高达26.81%的硅异质结太阳能电池，期刊：Nature Energy。论文导读：该研究利用由p型掺杂纳米晶硅和具有低薄层电阻的透明导电氧化物组成的改良背接触面，提高了背接触SHJ太阳能电池的效率。最终，作者报告在工业级硅晶片上达到的认证功率转换效率高达26.81%，填充因子高达86.59%。
4、标题：自组装构建轻质、疏水和自清洁的可调节吸收器，期刊：Nano-Micro Letters《纳微快报》。论文导读：本研究提出了一种简单的方法，即通过水诱导NiCo-MOF自组装制备具有优异电磁波吸收性能、超疏水性和自清洁性的多功能NiCo/C气凝胶。这种多功能气凝胶在电磁波吸收、耐水或耐潮湿环境方面具有广阔的应用前景。
5、标题：视觉注意力网络，期刊：Computational Visual Media。论文导读：本研究提出名为“大核注意力（LKA）”的新型线性注意力，以实现自注意力中的自适应和长距离相关性，同时避免其缺点。此外，作者还提出了一种基于LKA的神经网络，即视觉注意力网络（VAN），为该领域提供了一种新颖的方法和一个简单而强大的基线。
6、标题：晶圆级二维MoTe2层的相控范德华生长，用于高灵敏度、宽波段集成红外光探测，期刊：Light: Science & Applications。论文导读：本研究展示了一种简便的热辅助碲化路线，用于晶圆级相控二维MoTe2层的范德华生长。这项研究为组装基于二维材料的非制冷红外光探测器提供了一种新方法。
7、标题：柔性高导热和电绝缘相变材料应用于5G基站和热电发电机的先进热管理，期刊：Nano-Micro Letters。论文导读：该研究通过同轴电纺丝、静电喷涂和热压法相结合的工艺，设计并制备具有芯-鞘结构的高导热柔性相变纳米复合材料，在高功率密度电气设备和新兴电子设备的热管理方面具有广阔的应用前景。
8、标题：氧化分子层沉积剪裁仿生态纳米结构，以操纵电磁衰减和自供电能量转换，期刊：Nano-Micro Letter。论文导读：本研究从大自然中汲取灵感，首次构建了具有可调电磁特性和高效能量衰减特点的仿生态纳米结构。在此基础上，研究者构建了一种集电磁保护和废能回收利用功能于一体的自供电能量转换装置，为能源和环境领域提供了新视角。
9、标题：自愈合液态金属磁性水凝胶，用于智能反馈传感器和高性能电磁屏蔽，期刊：Nano-Micro Letters。论文导读：研究者通过聚乙烯醇与四硼酸钠的交联，在水凝胶框架中加入磁性液态金属，制成了一种导电、可拉伸、适应性强且具有自愈合功能的GaInSn/Ni-基复合水凝胶，这种多功能复合水凝胶在磁修复运动传感和电磁干扰屏蔽方面表现出色。
10、标题：静电雾化最小量润滑中体积平均直径的预测模型和雾化特性分析，期刊：Friction《摩擦》。论文导读：最小量润滑（MQL）是淹没工件加工的一种相对高效、清洁的替代方法。静电雾化具有雾滴直径小、雾滴大小均匀度高、包覆性强等优点，因此优于气动雾化。本研究发现静电雾化不仅能减小雾化液滴的直径分布跨度，还能显著抑制PM10和PM2.5微悬浮物液滴的形成。
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