Společnost Anton Paar byla po mnoho let aktivní na poli mikromechanického testování biologických materiálů a biomateriálů. Po získání potřebných zkušeností při testování tvrdých biologických materiálů, jako jsou zubní sklovina nebo kosti, jak v suchém, tak i kapalném prostředí, bylo dalším logickým krokem vykročení směrem k měkkým tkáním a materiálům. Stále vzrůstající požadavky na mechanické vlastnosti v oblasti biologie a medicíny, zejména u měkkých biologických a biokompatibilních materiálů, iniciovaly vývoj metod a přístrojů pro lokalizované testování těchto typů materiálů. Jednou z těchto metod je i instrumentovaná indentace (IIT), která je dnes běžně používána k měření tvrdosti a modulu pružnosti kovových, keramických, polymerních a dalších materiálů. Nanoindentace umožňuje testování materiálů v poměrně malých objemech, což je velmi vhodné pro biologické materiály a biomateriály. Nicméně povaha biologických vzorků s velmi nízkou tuhostí (modul pružnosti ~10 MPa a méně) vyžadovala přístroj se specifickými vlastnostmi tak, aby bylo možné měřit i takto poddajné vzorky. Na základě zkušeností s nanoindentací a společně s biology a bioinženýry byl proto vyvinut nový nanoindentační systém BioindenterTM, který odpovídá potřebám měření měkkých tkání, biomateriálu a hydrogelu. Přístroj provádí indentace kulovým indentorem o průměru 1 mm do hloubky až 0,1 mm v silovém rozsahu cca 0,01 až 20 mN. Tím je umožněno velmi lokální měření mechanických vlastností (prostorové rozlišení podle hloubky vtisku a případně typu indentoru se pohybuje mezi ~10 až ~500μm), které zatím bylo velmi obtížné či neproveditelné. Veškerá tato indentatiční měření mohou být prováděna buď za přítomnosti vzduchu či v tekutině. Výsledkem indentačního experimentu je pak modul pružnosti v dané oblasti (EIT), časově závislé vlastnosti (tečení neboli schopnost materiálu vést tekutinu), indentační práce atd. Obrázek 1 ukazuje nanoindentační přístroj BioindenterTM zároveň s přípravkem na uchycení Petriho misky (Ø 35 mm). Ovládací program umožňuje nastavit automatické série měření bez nutnosti intervence uživatele, které jsou posléze počítačově vyhodnoceny. Měření lze provádět jak při dané rychlosti zatěžování, tak při dané rychlosti posuvu, resp. hloubky proniknutí indentoru. Měření prováděné pomocí přístroje BioindenterTM nabízí informace o mechanických vlastnostech měkkých biologických materiálů a biomateriálů v řádu desítek až stovek mikrometrů, přičemž tato technika vyžaduje relativně malý počet experimentů (řádově jednotky až desítky). BioindenterTM lze použít pro testování chrupavek, šlach, oční rohovky, scaffoldů, regenerace tkání, rostlin, mikrotkáňové komprese, hydrogelů a elastomerů. Kromě modulu pružnosti lze Bioindentor využít i k určení tečení a poroelastických vlastností těchto materiálů. Obrázek 2 ukazuje srovnání indentačních křivek ze tří různých oblastí na chrupavce laboratorní krysy, kde je zřetelně vidět, že zóna 2, která je během života zvířete vystavena velkému mechanickému zatížení, je tužší (má vyšší modul pružnosti) než zóny 1 a 3, které jsou vystaveny zatížení menšímu. Uplatněná metodika měření byla posléze úspěšně použita i na výzkum vlivu stravy a léčebných postupů na mechanické vlastnosti chrupavky. Nejen tímto příkladem, ale i dalšími aplikacemi může tedy BioindenterTM významně přispět k výzkumu mechanických vlastností biologických materiálů a biomateriálů, a tím i k vývoji nových léčebných postupů. Jiří Nohava, PhD. Anton Paar TriTec SA