Pavone

Optics11 Life 公司的 Pavone高通量力学荧光纳米压痕仪是一款具有创新性的高通量机械筛选平台，专为解决生物材料及相关样品的机械分析难题而设计，在生物医学、材料科学等领域发挥着重要作用。

一、产品用途

Pavone高通量力学荧光纳米压痕仪能够对单细胞、3D 细胞培养模型、工程化组织、水凝胶以及微孔板中的薄膜等进行自动化压痕测绘 。在生物医学研究中，可用于探究细胞在不同力学环境下的行为变化，如细胞如何感知和响应机械信号，以及这些过程对细胞形态、生化信号传导和功能的影响；在组织工程领域，助力评估工程化组织在成熟和降解过程中的力学性能变化，确保其尽可能模拟天然组织的生物力学行为；在药物研发方面，通过高通量筛选药物对细胞和组织力学特性的影响，为药物疗效评估与作用机制研究提供力学层面的数据支持 。

二、功能特性

优良的光纤力传感技术：运用基于悬臂梁的力传感器，即压痕探针，这些探针配备光纤，通过干涉信号远程读取悬臂梁的弯曲情况 。压痕探针的悬臂梁刚度经过预校准，范围在 0.02N/m - 100N/m ，弯曲范围为 2nm - 20um ，探针力范围达 0.1nN - 2mN ，可测量的刚度范围为 10Pa - 1GPa ，半径在 3 - 250μm ，能够精准感知微小的力变化，实现对各类生物材料力学性能的高分辨率测量 。

多种压痕模式与控制方式：可执行静态和动态压痕测量，具备三种不同的控制模式。压电位移（D 模式）、载荷（P 模式）或压痕深度（I 模式） 。当材料表现出非线性行为，即力学性能依赖于压痕深度时，适用压痕深度控制模式；而其他两种模式则适用于线性行为的材料 。静态测量包含加载、保持和卸载压痕步骤，通过不同模型分析载荷 - 压痕曲线，以提取特定深度或载荷下的杨氏模量 E（Pa） ，如采用赫兹模型分析弹性材料、Oliver - Pharr 模型分析弹塑性材料、JKR 模型分析粘性材料 。动态压痕用于表征粘弹性材料特性，包括快速加载、保持、频率扫描和卸载步骤，在蠕变或应力松弛测试中可施加保持阶段，通过应用 Kelvin - Voigt、Maxwell 或标准线性固体本构模型，从蠕变或应力松弛数据中获取粘弹性时间常数、瞬时和平衡弹性模量 。

自动化实验流程与高通量测量：具备自动化实验工作流程，最多可容纳两个微孔板，能够在约 2.5 小时内完成 96 孔微孔板的测量（约 960 次静态压痕） 。该平台可实现孔间自动切换、自动测绘，支持坐标列表压痕（半自动），大大提高了实验效率，适用于大规模样品的机械性能筛选与分析 。

集成成像与环境控制：集成明场和相衬显微镜成像功能（荧光成像为可选配置），可对样品进行实时观察，将材料的力学性能变化与微观结构特征相对应 。同时提供环境控制选项，包括温度控制（确保生理水平的温度稳定），以及可选的 CO₂和湿度控制功能，可营造类似培养箱的环境，在长时间实验中维持细胞和组织的活力，使实验能够在接近生理条件下进行，保证测量结果的生物学相关性 。

用户友好的操作界面与定制功能：拥有 “即点即走” 的操作界面，方便快速定位 。用户可对压痕轮廓和实验序列进行定制，还能通过软件轻松设置位移量、持续时间、数据 / 图像采集速率等参数，这些参数以表格形式呈现，便于快速访问和修改 。软件设有模板系统，一旦建立测试协议，可快速重新加载所需参数 。测试过程中，软件通过实时图像和数据图形为用户提供持续反馈 。此外，仪器采用预校准的可重复使用压痕探针，减少了操作人员的前期准备工作，降低了对专业技能的要求，普通操作人员经过两天培训即可开始运行实验，约三周的常规使用就能成为经验丰富的用户 。

三、相关参数汇总

成像能力

物镜：最高40x，可手动更换 。

电机驱动 Z 轴行程：17mm，分辨率为 5nm 。

LED 光源：为标准配置，支持明场和相衬成像，可通过数字切换 。可选配荧光成像功能 。

相机：采用 CMOS 相机，图像采集速率为 40 帧 / 秒，单色 。

压痕能力

探针力范围：200 pN - 2 mN 。

弹性模量范围：10 Pa - 1 GPa 。

压痕行程：可达 90µm

尺寸和几何形状：球形半径为 3 µm - 250 µm 。

接触尺寸直径：1 µm - 100 µm 。

粗调 X - Y 平台行程：120 x 190 mm（可容纳 2 个微孔板） 。

粗调 Z 平台行程：25 mm 。

兼容性

适用格式：与各种培养皿和微孔板兼容，最大可达 384 孔 。

最小样品体积：对于 96 孔板，最小样品体积大于 0.4 µL（厚度 3 µm） 。

其他参数

仪器尺寸：为 68 x 60 CM 的小型台式仪器，占地面积小 。

测试模式：具备准静态压痕（用于获取弹性模量 E、剪切模量 G）、动态 / 振荡测试（DMA，可得到储能模量 E’、损耗模量 E”、储能剪切模量 G’、损耗剪切模量 G”）、阶跃响应（蠕变 / 应力松弛）、粘附模式等多种测试模式 。

频率范围：动态测试频率范围为 0.01 - 20 Hz 。

测试环境：可在空气或液体（水、培养基）环境中进行测试 。

凭借以上的功能与精准的参数，Pavone 为科研人员提供了高效、可靠的生物材料机械性能测试解决方案，推动着相关领域的科研进展不断向前迈进 。