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Caractérisation de surface

De nos jours, rechercher la modification de la surface en vue de développer des matériaux performants constitue l'un des principaux objectifs de la caractérisation de surface. De manière similaire au contrôle qualité des fabricants, elle requiert une analyse précise d'une série de paramètres, notamment les propriétés mécaniques, chimiques et tribologiques : la rugosité, la dureté, la rigidité ou l'élasticité, la résistance, le potentiel / la charge, la structure de la surface, etc. Anton Paar fournit différentes solutions de caractérisation de surface convenant aussi bien pour les chercheurs que les fabricants.

Caractérisation de surface des biomatériaux

Lors de la mesure des propriétés de surface des biomatériaux, les chercheurs tout comme les fabricants font face à des défis spécifiques. Un des principaux objectifs consiste à prédire la façon dont un matériau réagira lorsqu'il est implanté dans le corps humain et comment il interagira avec les tissus biologiques, des fluides, etc. Les essais cliniques portant sur la réponse immunitaire sont onéreux, de sorte que tout mesurer au préalable en vue de prédire le comportement des matériaux s'avère être la clé. D'autres domaines de recherche sont dédiés au développement de nouveaux matériaux de meilleure qualité afin d'améliorer le traitement médical d'une série de maladies ou de fournir de meilleurs dispositifs médicaux aux clients.

Des études typiques sur les biomatériaux comprennent l'analyse de la rugosité de surface, mesurant la dureté et les propriétés structurelles, mais aussi la caractérisation de la charge de surface, l'interaction de surface, les propriétés hydrophobiques / hydrophiliques, etc. Anton Paar a développé des solutions pour l'analyse de surface des biomatériaux telles que des prothèses, des implants, des tissus, des biopolymères et des biofilms, des dents, diverses applications ophtalmiques ainsi que pour des dispositifs médicaux tels que les stents, les médicaments et les membranes.

En obtenant les données d'analyse adéquates, il est possible de comprendre les matériaux et leur comportement au niveau moléculaire. Détenir des données adéquates et précises revêt une importance significative pour réellement connaitre un matériau et voir comment même d'infimes modifications peuvent affecter sa performance. Découvrez-en davantage sur l'analyse d'une série d'importants échantillons biomédicaux ci-dessous.

Tests biomédicaux : Applications

Les matériaux biocompatibles comprennent une vaste gamme d'applications allant des lentilles de contact et leurs solutions de stockage aux tissus réels et artificiels, des os et du cartilage aux implants, prothèses et dispositifs médicaux tels que les stents. Chacun d'entre présente des caractéristiques et des défis propres durant l'analyse.

Cliquez sur l'application pour obtenir de plus amples informations ou télécharger le rapport d'application correspondant.

Prothèses, implants, tissus et biopolymères
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Dents et biofilms
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Développement de meilleurs implants dentaires

Lors de la recherche de revêtements biocompatibles pour les matériaux d'implants, un des paramètres décisifs est l'interaction de l'implant avec son environnement biologique.

Vous pouvez utiliser l'analyseur de potentiel zêta d'une surface SurPASS 3 pour étudier l'interaction des protéines dans une solution avec le matériau de l'implant. Une connaissance approfondie dans ce domaine vous permettra de développer des implants dentaires résistants à la formation du biofilm bactérien et de diminuer par conséquent le risque d'infections ou de défaillance de l'implant.

Télécharger le formulaire des biomatériaux SurPASS 3 pour découvrir comment l'analyse du potentiel zêta combine la détermination de la cinétique d'adsorption avec les caractéristiques de la couche de surface adsorbée.

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Propriétés mécaniques de l'émail dentaire

L'analyse des propriétés mécaniques sur et sous la surface en émail traitée revêt un intérêt majeur dans les traitements dentaires, par ex. pour la prévention des caries (cavités) ou pour le traitement mini-invasif de lésions carieuses précoces.

La nanoindentation est l'une des méthodes les plus adaptées pour de tels échantillons et fournit un aperçu clair du gradient de dureté de l'émail dentaire (dureté des dents). Les données d'analyse obtenues constituent une base essentielle pour la sélection de nouveaux matériaux dans la réparation dentaire.

Téléchargez le rapport d'application pour découvrir comment le Le nanoindenter de paillasse NHT³ a été utilisé lors d'une étude correspondante.

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Une méthode d'essai claire pour le contrôle qualité des revêtements des stents

Les stents sont une application médicale de masse. Elles sont soumises à une réglementation stricte des autorités gouvernementales telles que la FDA (Agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux) et font l'objet d'un contrôle qualité sévère avant de pouvoir être utilisées sur le patient.

L'essai de résistance aux rayures est une des rares méthodes permettant de vérifier l'adhésion d'un revêtement et par conséquent de garantir une durée de vie suffisamment longue de l'implant. Afin de s'assurer que les stents réagissent comme exigés (par ex. qu'elles libèrent certains produits chimiques) et ne sont pas endommagées dans le corps, l'adhésion et la résistance aux rayures du revêtement sont mesurées à l'aide d'un nano-scratch testeur NST³.

Téléchargez le rapport d'application pour découvrir la façon de mettre en place les stents dans le testeur de rayures et de déterminer la charge critique du revêtement.

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Biocompatibilité des membranes d'hémodialyse

Si vous souhaitez démontrer l'existence d'une certaine modification de la surface améliorant la biocompatibilité sur la surface interne d'une membrane d'hémodialyse, les mesures du potentiel zêta sont la méthode d'analyse qu'il vous faut.

Le potentiel zêta est sensible même à d'infimes modifications de la chimie de surface. La mesure du potentiel zêta vous aide par conséquent en améliorant la biocompatibilité des membranes d'hémodialyse. Des supports d'échantillons dédiés aux membranes à fibres creuses permettent de caractériser directement la surface interne des membranes.

Vous pouvez réaliser en toute simplicité des mesures du potentiel zêta avec l'analyseur électrocinétique SurPASS 3.

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D'autres informations sur le potentiel zêta en général sont fournies dans cet article Wiki :Potentiel zêta

Améliorer le confort des lentilles de contact

De nombreuses personnes portent des lentilles souples ; leur confort est essentiel pour ceux qui les portent au quotidien.

La friction et l'élasticité sont les facteurs clés dans la détermination du confort. Grâce à une excellente résolution et des fonctionnalités spécifiques axées sur la recherche telles que les mesures contrôlées de la force et de la profondeur, vous pouvez acquérir une compréhension approfondie des lentilles de contact. Vous pouvez alors utiliser les résultats pour améliorer leurs propriétés de friction en vue de servir encore mieux vos clients.

Téléchargez le rapport d'application pour découvrir comment le nanotribomètre NTR³ et un bioindenter UNHT³ (avec un porte échantillon spécifique aux lentilles de contact) sont utilisés pour ces recherches.

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Comportement des lentilles de contact exposées au vieillissement

Bien souvent, les lentilles de contact sont censées être utilisées sur une période définie (par ex. 1 mois, 1 an). Elles doivent être aussi performantes au premier comme au dernier jour d'utilisation, raison pour laquelle leur comportement au vieillissement revêt un intérêt majeur.

Le vieillissement des matériaux est généralement difficile à évaluer, mais l'élasticité d'un matériau étant connue, il est possible d'obtenir un aperçu scientifique pertinent du processus de vieillissement. Le Bioindenter UNHT³ mesure l'élasticité d'une lentille de contact ; ces données peuvent servir à vérifier une modification des propriétés mécaniques liée au vieillissement.

Téléchargez le rapport d'application pour découvrir comment le Bioindenter peut servir à caractériser le comportement mécanique des lentilles de contact et des biomatériaux.

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Test d’un 'hydrogel dans des conditions réelles

Tester des hydrogels est perçu comme compliqué en raison de la difficulté que présente leur fixation dans ou sur un support d'échantillon, et du fait que même d'infimes modifications de la pression exercée peuvent avoir une influence significative sur leurs propriétés tribologiques.

Des résultats d'essai précis, non influencés par des facteurs externes sont obtenus grâce à un tribomètre MCR avec un support d'échantillons spécial pour les hydrogels. Au-delà de cela, il permet un ajustement optimal aux conditions en temps réel en termes de pression de contact, de vitesses de glissement et de température et possède une haute sensibilité lors de la mesure de la friction, en particulier sur une large plage de vitesses de glissement – de quelques nm/s à un excès de 1 m/s.

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Simulation des conditions humaines lors de l'essai les de lentilles de contact

Des solutions ophtalmiques nécessitent une faible friction et c'est autre chose que de reproduire des conditions humaines sur une machine. Néanmoins, la nécessité de tester ces solutions émerge aussi bien d'un souci d'économie et que de confort.

Un tribomètre MCR mesure le coefficient de friction à différentes vitesses de glissement et des forces normales. Sa vitesse extrêmement faible vous permet de caractériser la friction statique et cinétique. Dans la plupart des cas, la détermination précise de la friction limite est un facteur critique lors du test de performance générale du fluide.

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Études du tissu (humain) en vue de mener des recherches sur l'évolution et le traitement de la maladie

Les propriétés des tissus humains et artificiels constituent un vaste domaine étant donné que les chercheurs du monde entier tentent de comprendre et de guérir toutes sortes de maladies.

De nombreux tissus humains sont soumis à une charge mécanique et leur caractérisation mécanique peut fournir des informations précieuses pour les évolutions de la maladie, les traitements et le développement de substituts artificiels (implants, échafaudages). L'absence initiale d'instruments sensibles dans ce domaine a récemment été traitée par Anton Paar avec le Bioindenter UNHT³.

Téléchargez le rapport d'application pour découvrir comment il est utilisé pour tester aussi bien les tissus que leurs potentiels matériaux de remplacement.

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Méthodes d'essai pour le développement de médicaments contre l'ostéoporose

L'ostéoporose est une diminution de la dureté de l'os (faiblesse osseuse accrue) liée la plupart du temps à l'âge.

Des substances actives présentes dans les médicaments ont un effet direct sur les caractéristiques de l'os, de sorte que la dureté de l'os, le module élastique de l'os et le fluage de l'os sont des paramètres clés du développement de nouveaux médicaments. Une analyse à haute résolution de ces paramètres offre un soutien déterminant aux résultats de recherche lors du dépôt de brevets ou de la promotion de nouvelles substances actives pour les processus d'essais ou la commercialisation.

Tous les paramètres peuvent être mesurés avec le Bioindenter UNHT³ : le module élastique et les propriétés de fluage de l'os.

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Avantages supplémentaires pour les chercheurs : Anton Paar travaille en étroite collaboration avec plusieurs universités en vue de développer des matériaux pour os artificiel abordables pour les besoins de la recherche. Ces collaborations vous donnent accès à un savoir-faire et à des développements spéciaux tels que des supports pour échantillons complexes et nous aident à développer des solutions personnalisées si vous les nécessitez. Contactez un représentant Anton Paar pour obtenir d'autres informations.

Concevoir des substituts de cartilage viable sur le plan médical et économique

La quête d'un substitut du matériel cartilagineux est toujours en cours. Néanmoins, des problèmes liés à la préparation et à la fixation de l'échantillon compliquent l'analyse des propriétés mécaniques du cartilage. De même, s'agissant des fluides biologiques, le volume d'échantillon disponible pour les essais est limité. Tout cela nécessite une configuration adéquate de l'essai.

La vitesse et le couple réduits du tribomètre MCR comprend une configuration d'essai rapide et rentable offrant des possibilités uniques pour les essais de friction et d'usure du cartilage naturel et artificiel ainsi que des fluides synoviaux de remplacement.

Téléchargez le rapport d'application pour découvrir comment le MCR est utilisé pour l'analyse biotribologique du cartilage.

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Équipement d'essai pour les laboratoires et les fabricants de matériaux biocompatibles

Les biomatériaux sont souvent sensibles, facilement influencés par des facteurs externes et difficiles à fixer dans les instruments de mesure. Cela nécessite des équipements d'essai de haute précision pouvant être facilement adaptés aux échantillons tels que les lentilles de contact, les tissus, les gels, les fluides, etc.

Anton Paar offre des instruments spéciaux qui sont largement utilisés dans les laboratoires d'essai sur la biocompatibilité :

Une série de supports d'échantillons spéciaux pour lentilles de contact, hydrogels et d'autres accessoires est disponible afin d'assister de façon optimale les laboratoires dans leurs recherches biomédicales ainsi que les fabricants dans le traitement et le contrôle qualité des biomatériaux.

Si vous souhaitez tester nos instruments pratiques, consultez les séminaires et offres aux centres techniques d'Anton Paar ou contactez directement un représentant Anton Paar pour obtenir plus d'informations ou une démo :

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Solutions de caractérisation de surface d’Anton Paar

Microscopie à force atomique (AFM)

Technologie avancée, spécialement conçue pour réduire sa complexité d’utilisation

Les microscopes à force atomique fournissent des images 3D des surfaces, apportant des informations sur des propriétés telles que la rugosité et la topographie ou la rigidité.

L'AFM est considéré comme une méthode exigeante. Pour cela, Anton Paar a adopté une nouvelle approche de la technologie en réduisant la complexité du fonctionnement de l'appareil, s’inscrivant ainsi comme pionnier vis-à-vis de nouveaux groupes d'utilisateurs.

Et le résultat donne un microscope à force atomique qui vous facilite la vie car : Il automatise des étapes de travail complexes et offre un haut niveau de convivialité tout au long du processus de mesure – une technologie qui est désormais simple d’utilisation et accessible à tous types d'utilisateurs.

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Tribologie

Étudier le comportement des matériaux au frottement et à l’usure dans des conditions spécifiques avec toutes les géométries de mesure nécessaires

Pour obtenir des informations sur la performance d'un matériau sous l'influence de diverses conditions externes telles que la température et l'humidité, la connaissance du comportement tribologique est essentielle. Les tribomètres déterminent les propriétés de frottement, d'usure et de lubrification de toutes sortes de matériaux.

L'expertise de longue date d'Anton Paar se reflète dans une gamme d'appareils allant des équipements pion/bille – disque classiques aux modèles sous hautes températures, contrôle de l'humidité et du vide, ainsi qu'un tribomètre MCR combinant tribologie et rhéologie.

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Test de résistance à la rayure

La meilleure analyse possible d'une rayure dans le plein respect des normes internationales

Les scratch tests sont utilisés pour caractériser les systèmes film-substrat en termes d'adhérence du revêtement, de résistance à la rayure et de résistance à l'abrasion. Les scratch tests d’Anton Paar se distinguent par leurs technologies brevetées, telles qu'une vue panoramique synchronisée de la rayure et des signaux émis par les différents capteurs.

Les mesures sont conformes aux normes internationales et les échantillons peuvent être analysés à nouveau ou comparés aux résultats précédents à n’importe quel moment.

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Appareil pour la mesure d'épaisseur des revêtements

Détermination des épaisseurs de revêtement rapide et simple

L'épaisseur du revêtement a une incidence sur le produit final, des mesures précises et peu coûteuses sont donc d'une grande importance pour garantir une qualité de revêtement fiable.

Pour répondre à ces besoins, les Calotests d’Anton Paar emploient une méthode de caractérisation simple Cette technique permet de réaliser des mesures en 1 à 2 minutes, en conformité avec les normes internationales, garantissant ainsi la qualité des données, l'augmentation des cadences de mesures et la réduction des coûts.

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Analyse des charges de surface

Une analyse rapide et directe d'échantillons réels reflétant les propriétés de surface individuelles.

De nombreux matériaux sont sujets à des modifications en raison du stockage, du vieillissement ou de l'usure pendant le fonctionnement. Pour anticiper ces changements et développer des matériaux optimisés, nouveaux et performants, les matériaux sont testés dans des conditions réelles. Des propriétés telles que la charge de surface, l'adsorption/désorption ou l'attraction/répulsion électrostatique permettent de comprendre l'encrassement de la membrane, les effets nettoyants des détergents, l'adhésion des substances biologiques et bien plus encore. Ces connaissances sont obtenues en mesurant simplement le potentiel zêta d'une surface.

Anton Paar est un pionnier dans l'analyse du potentiel zêta des matériaux solides macroscopiques et a transformé cette technique d'analyse de surface en une application de routine dans les travaux de laboratoire quotidiens.

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Test de dureté

Mesurez ce que les autres estiment et obtenez des résultats plus rapidement

Les tests de dureté fournissent des informations sur les propriétés mécaniques telles que la dureté et le module d'élasticité des films minces, des revêtements et des substrats. Anton Paar est la seule société qui fournit un nanoindenteur avec un capteur de force mesurant véritablement la force appliquée au lieu d'estimer les valeurs basées sur un actionneur.

Les nouveaux modèles de nanoindentation sont équipés du mode «Quick Indentation» qui fournit des résultats 8 fois plus rapidement que les appareils précédents.

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Diffusion des rayons X aux petits angles en incidence rasante (GISAXS)

Meilleur équipement pour les études de surface de particules avec la ligne de faisceau de laboratoire SAXS / WAXS / GISAXS

GISAXS est un outil important pour l’étude des surfaces nanostructurées et des couches minces. La nanostructure détermine les propriétés d'un matériau et affecte les conditions d'utilisation des revêtements industriels, des techniques d'impression, de l'électronique, des capteurs médicaux, des supports de stockage d'énergie et bien d'autres. L'étude des nanostructures dans des conditions externes changeantes ou extrêmes, telles que des températures élevées et l'humidité, vous permet d'ajuster et d'optimiser les matériaux.

Depuis les années 1950, Anton Paar est un acteur incontournable dans le domaine de SAXS. Cette expertise de pointe prend forme à travers les systèmes SAXS/WAXS/GISAXS disposant d’une haute résolution, d’un encombrement très, d’une caractérisation efficace de divers échantillons (du liquide au solide) et d’un développement de nouvelles méthodes.

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Applications en science des matériaux

Trouvez des solutions pour votre application dans notre base de données de documents.