研究目的
通过顺序激励压电力显微镜（SE-PFM）克服压电响应微弱、表面形貌粗糙和层级微观结构等挑战，在纳米尺度解析胶原纤维的精细机电结构。
研究成果
SE-PFM结合PCA和SHO模型，成功解析了胶原纤维的精细机电结构，揭示出与间隙域和重叠域相关的异质性。该方法提供高保真成像与定量分析，克服了DART-PFM等传统技术的局限，可推广至大数据原子力显微镜的其他应用领域。
研究不足
该方法需要多次扫描，导致实验时间较长。在地形变化非常大的情况下可能不完全可靠，且生物系统微弱的压电响应给定量测量带来挑战。该方法对具有不同微观结构的其他生物材料的适用性尚未得到充分探索。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用顺序激励（SE）压电力显微镜（PFM）技术，通过一系列不同交流频率激发胶原样品，最大限度减少与形貌信号的串扰。数据处理采用主成分分析（PCA）降噪，并运用简谐振子（SHO）模型进行物理解析。
2：样本选择与数据来源：
采用新鲜猪动脉外膜层制备I型胶原样本，经多聚甲醛固定、包埋、冷冻后切片至10微米厚度。
3：实验设备与材料清单：
主要设备包括Cypher-ES原子力显微镜（Asylum Research公司）、ARROW-CONTPt悬臂梁探针（弹性常数0.2 N/m，自由共振频率14 kHz）、扫描电镜（卡尔蔡司Supra 55）、冷冻切片机（徕卡CM1950），以及多聚甲醛、Tissue-Tek包埋介质和聚赖氨酸等试剂。
4：2 N/m，自由共振频率14 kHz）、扫描电镜（卡尔蔡司Supra 55）、冷冻切片机（徕卡CM1950），以及多聚甲醛、Tissue-Tek包埋介质和聚赖氨酸等试剂。 实验流程与操作规范：
4. 实验流程与操作规范：样本经制备、基底固定后，通过扫描电镜和原子力显微镜形貌模式进行表征。采用横向模式的SE-PFM技术施加序列交流电压（如269-277 kHz频段），获取数据后经配准、校准，最终通过PCA分析和SHO拟合处理。
5：数据分析方法：
通过奇异值分解（SVD）实施主成分分析提取空间与光谱模式，采用简谐振子模型计算每个像素点的本征振幅、相位、品质因数及共振频率，以R2参数评估拟合优度。
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获取完整内容-
Scanning Electron Microscope
Zeiss Supra 55
Carl Zeiss
Used for morphological characterization of collagen samples by imaging with a focused electron beam.
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Freezing Microtome
CM1950
Leica
Used to cut frozen collagen samples into thin slices for AFM and PFM analysis.
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Atomic Force Microscope
Cypher-ES
Asylum Research
Used for piezoresponse force microscopy (PFM) to map electromechanical responses and topography of collagen samples.
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Cantilever
ARROW-CONTPt
NanoWorld or similar (brand not specified, inferred from context)
Conductive probe for applying AC bias and detecting displacement in PFM experiments.
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Arbitrary Wave Generator
Not specified
Not specified
Mentioned as potential hardware to eliminate multiple scans in SE-PFM, but not used in this study.
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