Pesquisadores da TU Wien desenvolveram um novo método adequado para o teste de tração mecânica de micro e nanofibras. A característica especial:As amostras podem ser acopladas e desacopladas reversivelmente do sensor de força.
Testar a rigidez ou resistência à tração de fibras na faixa nano a micro experimentalmente é muitas vezes muito demorado. As amostras, na maioria dos casos, devem ser fixadas com adesivo em ambas as extremidades. A cura do adesivo leva tempo, e o sensor ao qual a fibra está colada não pode ser reutilizado.

Pesquisadores da TU Wien, Mathis Nalbach, Philipp Thurner e Georg Schitter desenvolveram um sistema de teste que supera esses obstáculos. O princípio funcional é o seguinte:Uma microesfera magnética ligada à nanofibra pode ser apanhada com pinças magnéticas. Isso permite que a esfera seja inserida no garfo preso a um sensor de força e, assim, acoplada ao sensor. Como a esfera magnética também pode ser removida do garfo usando a pinça magnética, outra nanofibra pode ser retirada imediatamente. Isso aumenta significativamente a taxa de transferência da amostra. Os pesquisadores apresentaram recentemente o testador de tração NanoTens na revista Review of Scientific Instruments .

Adaptado às condições reais

Enquanto o microscópio de força atômica pode ser usado para examinar as propriedades mecânicas de uma fibra por meio de um teste de nanopenetração, o NanoTens permite o teste de materiais para fibras sob a carga de tração mais relevante. Philipp Thurner, do departamento de pesquisa em Biomecânica, explica o princípio de funcionamento da seguinte forma:"Você pode imaginar o dispositivo como uma empilhadeira microscópica. A esfera magnética, que é colada à fibra, é inserida no garfo. Ao mover o garfo para cima ou para baixo, a fibra agora pode ser testada sob carga de tração. Esse tipo de carga é particularmente relevante para fibras biológicas, como fibrilas de colágeno. Fisiologicamente, elas são carregadas principalmente sob tensão e, portanto, suas propriedades mecânicas são particularmente relevantes sob exatamente essa carga."

Os biomecânicos Nalbach e Thurner examinam principalmente as fibras naturais, como o colágeno. Como suas propriedades mecânicas dependem fortemente das condições externas, é importante levar isso em consideração também nos testes de tração. "Temos sucesso nisso porque os testes de tração podem ser realizados em diferentes meios com os NanoTens. Uma fibra de colágeno seca, por exemplo, é muito mais quebradiça e rígida do que uma úmida ou totalmente hidratada. Seu diâmetro também diminui significativamente quando seca fora", diz Mathis Nalbach, primeiro autor do estudo.

Aumento de qualidade e quantidade

Com seu método, os pesquisadores não só conseguem simular condições fisiológicas, como também ganham validade os resultados gerados com o NanoTens. Isso ocorre porque um grande número de medições é necessário para obter resultados significativos em materiais biológicos, como fibrilas de colágeno. "Os métodos convencionais nos permitem examinar apenas uma ou duas amostras por semana. Isso torna praticamente impossível realizar estudos estatisticamente significativos", descreve Nalbach. Philipp Thurner acrescenta:"O novo método permite que as fibras sejam conectadas e desconectadas rapidamente. Como resultado - e porque o sensor é reutilizado - podemos não apenas aumentar o número de testes de tração para até 50 medições por semana, mas também a precisão da medida."

Os testes de tração podem – dependendo da escolha – ser realizados em uma ampla faixa de força e manipulados por meio de um sistema de controle. Isso é importante porque os métodos de teste de tração normalmente assumem que o material possui propriedades elásticas lineares. No entanto, esse não é o caso dos tecidos biológicos, como as fibrilas de colágeno:elas são viscoelásticas. O teste de tração controlado por força permite a investigação dessa viscoelasticidade.

Da invenção ao produto

NanoTens já foi patenteado internacionalmente pela TU Wien. "O próximo passo seria unir forças com parceiros industriais. Esperamos encontrar um licenciado com a ajuda da pesquisa e do apoio à transferência. Temos interesse em cooperar com a indústria neste tema", diz Mathis Nalbach. O NanoTens é projetado de tal forma que geralmente pode ser integrado a qualquer dispositivo de medição de indentação ou microscópio de força atômica. Além da ciência dos materiais, o teste de tração também é usado – entre outros – nas ciências da vida, tecnologia de semicondutores e eletrônica. + Explorar mais

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