在研究生物材料本體性質(zhì)方面,afm原子力顯微鏡一般使用斷面觀察來測試生物材料的組成。斷面觀察可用于觀察拉力測試拉斷的生物材料的內(nèi)部本體性質(zhì),可以對斷裂的機理進行定性的解釋。斷面觀察主要集中研究影響斷面引發(fā)的原理和方法。Jandt等人采用原子力顯微鏡敲擊式模式中高度和懸臂震蕩振幅的結(jié)果對合成牙齒的斷面進行了研究。這種復合物中包含40%(vol.?vol?)二氧化硅填料,尺寸大小約為0102-0107Lm。除此之外,復合物中還包含幾種用于二氧化硅表顆粒和聚合物支架的粘結(jié)劑。Fig.1中顯示了樣品沖擊斷面表面的填料顆粒和周圍的聚合物支架形貌。在Fig.4(a)中,我們可以觀察到填料顆粒穩(wěn)定的嵌在聚合物支架中,觀察不到裝填粒子脫離。在受沖擊后的斷面(b)中,可以看到大多數(shù)填料顆粒周圍的邊緣,這是由硅加強界面的變形導致在斷裂過程中界面的壓力集中造成的。afm原子力顯微鏡還可以用于觀察到斷裂表面的粗糙度Ra和不規(guī)則碎片的尺寸,這可以對斷裂表面的復雜幾何水平進行表征。這兩個參數(shù)對于生物材料斷裂表面的解釋都是非常有用的。

原子力顯微鏡可用于研究在不同溫度下空氣中蒸餾水中和緩沖溶液中的蛋白-生物材料界面。因此很難直接對不同樣品的研究進行比較。經(jīng)常使用XPS或者接觸角測試來表征生物材料表面的物理-化學性質(zhì)和吸收蛋白質(zhì)的數(shù)量,然后將這些試驗的結(jié)果與afm原子力顯微鏡實驗結(jié)果結(jié)合起來進行解釋。原子力顯微鏡對于蛋白質(zhì)-生物材料之間界面的研究還是用于研究吸收超結(jié)構(gòu)的形貌或者構(gòu)象,以及吸收的蛋白質(zhì)分子的尺寸方面。另外,蛋白質(zhì)的模式和識別,蛋白質(zhì)分子和生物材料之間的黏附力也可以由afm原子力顯微鏡研究。在蛋白質(zhì)-生物材料界面被吸附蛋白質(zhì)的原子力顯微鏡成像可以顯示出蛋白質(zhì)網(wǎng)絡和吸附蛋白質(zhì)的其它結(jié)構(gòu)。在蛋白質(zhì)表面覆蓋一層二糖,然后利用等離子沉積技術在二糖上形成了一層聚合物膜,后面將蛋白質(zhì)溶解,利用敲擊式afm原子力顯微鏡對表面留下的纖維蛋白原進行了影像,進行識別,并研究了所吸收的纖維蛋白原的尺寸。

原子力顯微鏡在生物材料科學和工程中的發(fā)展非常迅速。隨著afm原子力顯微鏡技術的進一步發(fā)展和成熟,會為生物材料的發(fā)展提供更好的表征方法,而生物材料的發(fā)展也會為原子力顯微鏡的應用開拓新的領域。我們相信,afm原子力顯微鏡儀器和生物材料科學的發(fā)展會相輔相成,相映成輝。