Naučnici koji se bave senzorom vlakana na Univerzitetu Šenžen razvili su kompaktnu optičku nanomehaničku sondu (FONP) za merenje in vivo biomehaničkih svojstava tkiva, pa čak i pojedinačnih ćelija.
Objavljujući u časopisu International Journal of Extreme Manufacturing, istraživači sa Univerziteta Šenžen primenili su tehnologiju dvofotonske polimerizacije indukovane femtosekundom laserom da bi proizveli mikrosondu sa vrhom vlakana sa ultravisokom mehaničkom preciznošću do 2,1 nanonjutona.
Ovaj visokoprecizni mehanički sensing sistem omogućava merenje in vivo biomehaničkih svojstava tkiva, pojedinačnih ćelija i drugih vrsta mekih biomaterijala. Nalazi bi mogli imati širok uticaj na budući razvoj mikroskopije atomske sile sa svim vlaknima za biomehaničko testiranje i nanomanipulaciju.
Jedan od vodećih istraživača, profesor Jiping Vang, je prokomentarisao: „Biomehanička svojstva različitih tkiva u ljudskom telu se kreću u širokom rasponu od sedam redova veličine, od najmekših ćelija do najčvršćih kostiju. Razvili smo fleksibilnu strategiju koja može da dizajnira i proizvesti mikrosonde sa vrhom vlakana sa najprikladnijom konstantom opruge za tačno in vivo biomehaničko merenje skoro svih tkiva u ljudskom telu.“
Mikroskopija atomske sile (AFM) je jedna od retkih tehnologija koje mogu da izvrše delikatna biomehanička merenja. Međutim, postoje tipična ograničenja bench-top AFM sistema u njegovoj veličini i složenom sistemu povratnih informacija. Takođe zahteva određenu geometriju uzoraka za merenje, što dodatno ograničava njegovu primenu u biomehaničkim merenjima in vivo.
Prvi autor dr Mengkiang Zou je tvrdio: „Naš rad je postigao novu generaciju AFM-a od svih vlakana sa fleksibilnom metodologijom za postizanje najboljeg dizajna mikrosonde sa vrhom vlakana za svaki in vivo test, za koji se pokazalo da je pouzdan i takođe mnogo minijaturizovaniji“.
Profesor Changrui Liao je pionir mikrouređaja sa vrhovima vlakana proizvedenih femtosekundnom laserom indukovanom tehnologijom dvofotonske polimerizacije za detekciju gasa. Ovde je njegova grupa razvila tehnologiju za postizanje različitih mikrostruktura vrhova vlakana, posebno u smislu mikrokantilevera sa dodatnim topološkim dizajnom, kako bi se postigle mikrosonde sa nizom konstanti opruge.
Ovaj razvoj omogućava „AFM od svih vlakana“ da postane alat sledeće generacije za osnovna istraživanja koja uključuju in vivo biomehaničko merenje različitih tipova tkiva.
Tim je koristio metodu konačnih elemenata i topološku teoriju da bi optimizovao dizajn mikrokantileverskih sondi sa vrhom vlakana. Najfinija mikrosonda bi mogla da dostigne pouzdanu mernu sposobnost do 2,1 nanonjutona.
Profesor Šandor Kasas je rekao: „Ovo je prekretnica i to je samo početak. Očekujemo da će ova tehnika postati moćno sredstvo za in vivo biomehaničko proučavanje ljudskog tkiva i ćelija, kako bismo dalje razumeli osnove biomehaničkih promena povezanih sa bolestima kao što su kao rak, a takođe i u kritičnim procesima razvojne biologije.
