Pavone 产品介绍

Optics11 Life 公司的 Pavone高通量机械力学测试平台是一款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高通量机械力学测试平台能够对单细胞、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

1. *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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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：最高可达 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 100 µm，分辨率为 0.5 nm。

◦ 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，分辨率为 50nm（可容纳 2 个微孔板）。

◦ 粗调 Z 平台行程：25 mm，分辨率为 2.5 nm。

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。