确定琼脂糖凝胶的粘弹性行为

琼脂糖水凝胶由于其生物相容性，类似天然组织样的粘弹性机械性能以及易于铸造成复杂的形状和尺寸而迅速成为可植入支架材料的流行选择。水凝胶植入物已用于需要结构完整性的应用，例如软骨和皮肤。软骨的关键功能作用是力减弱，任何潜在的替代品都必须能够维持高影响负荷。这一系列实验使用电气^®3200测试仪器以高频在高频下表征琼脂糖凝胶的动态机械性能。

确定琼脂糖水凝胶的动态模量和棕褐色三角洲

日本九州理工学院的首席研究人员穆拉卡米博士和赛伊博士有兴趣研究高频下低浓度琼脂糖凝胶的机械行为（动态模量和坦达三角洲）。仪器与Wintest®软件结合使用，用于在不同平均位移时在0.1 Hz至100 Hz范围内进行DMA（动态机械分析）实验。

测试程序

使用穆拉卡米博士提供的标准胶凝方案，由琼脂糖型VII粉（Sigma-Aldrich）生产1％和2％（wt。）琼脂糖凝胶。从散装凝胶切割的测试样品的直径约为18毫米，高度为2.5毫米。直径为50毫米的固体板条用于固定样品。一个电气3200测试仪器在这些实验中使用了配备1000 g负载电池。DMA在平均位移范围内从0.1 Hz扫描到100 Hz。

通过拉伸比测量的这些平均幅度范围为0.99至0.70，其中拉伸比（λ）定义为λ=ℓ / l₀，其中l是负载的高度和L₀是卸载的高度。位移幅度为卸载高度的±0.5％。

DMA结果

DMA软件在实验结束时立即产生可用的结果。一个例子是图1中所示的复杂模量。随着频率的增加，复杂的模量渐近地增加。此外，该软件生成两个组件：存储和损失模量。

图1。λ= 0.9的1％琼脂糖模量

在较低频率下对复合模量的贡献大致相等，而存储模量则以较高的频率主导。这表明在较高的频率下消散的能量较少。

虽然该图提供了λ= 0.9时的材料行为的见解，但该材料可以体验到的其他负载方案范围很广。图2和图3量化了不同平均拉伸比的材料响应。棕褐色三角洲是位移和负载之间的相移的指示，显示了1％琼脂糖凝胶。在较低的频率下，相移得多。可以在图1中理解这种效果，因为损耗模量在较高频率下并没有很大促进复杂的模量。

图2。1％琼脂糖，棕褐色三角洲在不同的平均λ处

图3。1％琼脂糖，不同平均λ的模量

图3，在不同λ处的复杂模量，对材料行为提供了更多的洞察力。还可以看出，随着平均拉伸比的降低（即材料更加压缩），该材料的模量显着增加。从图2分析该图以及TAN三角洲信息，表明该材料的行为取决于预拉伸。随着拉伸比的降低，损耗模量对复合模量的贡献大大降低。因此，随着材料最初的压缩更加压缩，该行为类似于纯粹的弹性材料。

对于具有不同幅度的2％琼脂糖凝胶，可以看到相似的结果。在较低的频率下，2％琼脂糖凝胶的棕褐色三角洲小于1％凝胶（图4）。另外，图5所示的2％琼脂糖凝胶的复合模量大于1％琼脂糖凝胶的模量。

如图6所示，在三维空间中绘制这些数据会进一步了解实验结果。该图显示了1％琼脂糖凝胶的复杂模量作为频率和平均拉伸比的函数。表面可以使用数学模型适合这些数据，这将导致预测能力。可以开发出类似的图形，以显示棕褐色三角洲作为平均拉伸比和频率的函数。

图4。2％琼脂糖，棕褐色三角洲在不同的平均λ处

图5。2％琼脂糖，模量在不同的平均λ处

将棕褐色三角洲纳入模型将进一步增强模型的预测能力。有了对物质行为的了解，可以在开发前了解脂肪凝胶的脚手架设计参数和琼脂糖凝胶的临床应用。

图6。1％琼脂糖，复杂模量

概括

这一系列实验表明Electeroforce®3200测试仪器能够在所需的高频下运行，同时以准确性和精度测量较小的载荷。具有多种负载电池和柏拉图的选项，Electroforce 3200非常适合测试弱粘弹性材料。欧洲杯足球竞彩

此信息已从TA仪器提供的材料中采购，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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