Name: Milieuvriendelijke gecontroleerde Microtensile Testen van mechanisch-adaptieve nanocomposieten voor Ex vivo Karakterisering (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-20T08:55:55.000+00:00
Duration: 11 min 38 s
Description: Leer milieuvriendelijke microtensiele testen van mechanisch-adaptieve nanocomposieten voor ex vivo karakterisering. Deze methode kwantificeert stijfheidsveranderingen in polyvinylacetaat-gebaseerde materialen in weefsel.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit werk werd ondersteund door de faculteit Biomedische Technologie aan de Case Western Reserve University via zowel lab start-up middelen (J. Capadona), en de Medtronic Graduate Fellowship (K. Potter). Aanvullende financiering op dit onderzoek werd mede ondersteund door NSF subsidie ​​ECS-0621984 (C. Zorman), de zaak Association Alumni (C. Zorman), het Department of Veterans Affairs via een Merit Award Beoordeling (B7122R), alsmede de geavanceerde Platform Technology Center (C3819C).

1. Monstervoorbereiding <ol><li> Bereid PVAc-NC film dikte in het traject van 25-100 urn met een oplossing casting en compressietechniek 10-12. </li><li> Zich film een ​​silicium wafer door verhitting op een hete plaat gedurende twee minuten bij 70 ° C (boven de glasovergangstemperatuur) om grondig contact tussen de film en de wafer promoten. Deze stap zorgt ervoor dat de bereide film blijft vlak en vast aan de Si wafer, die noodzakelijk zijn voor vlakke micromachining processen is. </li><li> Patroon van de film in het proefmonster geometrieën met behulp van laser-micromachining (VLS 3.50, VersaLASER). Stel de CO 2 direct-write laser micromachining parameters tot 1,0% vermogen (0,5 W), 4,0% snelheid (56 mm / s), en 1000 pulsen per inch 13,16. </li><li> Patroon monsters die zullen worden gebruikt om de milieu-omstandigheden (&quot;setup samples&quot;) vast te stellen in dogbone-vormige structuren met laterale pad afmetingen 1.5 x 1.5 mm 2, en laterale bundel dimensions 300 x 3000 pm 2, met een dikte die overeenstemt met die van de gehele film (figuur 2). </li><li> Patroon de monsters voor ex vivo experimenten (&quot;implant sample&quot;) in bundels 300 urn x 6 mm, met een dikte die overeenstemt met die van de film. </li><li> Laat de monsters voorzichtig uit de wafer met een scheermesje en pincet. </li><li> Voor de omgang met monsters, voorbereiden op maat gefreesd acryl houders ontworpen om te dienen als onderdeel van de grip systeem in de microtensile tester. Lasergeëtste markeringen tonen de middellijn van de houder en 1,5 mm van het einde. Plaats een kleine hoeveelheid gel cyanoacrylaat gebaseerde lijm op de hartlijn van de acryl houder en precies houdt een mm lengte van het implantaat 1,5 monster aan de houder en overlappen de gemarkeerde middellijn (figuur 3). Elk implantaat monster vereist een acryl houder. Wees voorzichtig om ervoor te zorgen dat de lijm gel blijft alleen langs de mm lengte van PVAc-NC 1.5 wordt vastgehouden aan de ACRylic houder. Anders kan de lijm gel interfereren met de mechanische eigenschappen van het monster. </li><li> Verwijder vocht uit alle monsters door ze in een exsiccator gedurende tenminste 24 uur. </li><li> Meet de lengte, breedte en dikte afmetingen van de monsters met behulp van een optische microscoop. </li></ol> 2. Vast te stellen aan de omgeving <ol><li> Laad een droge setup monster in de microtensile tester (zie figuur 4), eerste klemmen tussen de mobiele grepen, dan tussen de vaste grepen. </li><li> Monteer een air brush met water gevulde reservoir in een vaste positie met het mondstuk gericht naar de microtensile monster. Sluit de lucht borstel om een luchtcompressor via plastic buizen. Met de air brush nozzle volledig gesloten, zet de luchtcompressor. </li><li> Begin cyclische microtensile testprocedure, afwisselend rek (positieve stam) en stuik (negatieve spanning) toegepast op de tHij monster, steeds binnen de lineaire elastische gebied van het spannings-rek plot. Voor PVAc-NC, wordt de aangebrachte spanning beperkt tot minder dan 2%. In de aangepaste microtensile tester gebruikt in deze experimenten werd de reksnelheid geregeld terwijl de vereiste kracht om die stam te bereiken gemeten. Als alternatief zou een andere opzet omvatten het regelen van de uitgeoefende kracht tijdens het meten van de gevormde stam. </li><li> Geleidelijk verhogen van de doorstroming van de lucht borstel mondstuk, en toezicht houden op de helling van de spanning-rek plot als functie van de hoeveelheid stroom uit de air brush. De maximale stroom die niet leidt tot een significante (&gt; 10%) verlaging van Young&#39;s modulus gedurende 60 seconden is het niveau dat zal worden gebruikt voor de ex vivo experimenten. Op dit punt, de vochtigheid die niet nat droge monster (en zo bijdragen tot een vermindering van Young&#39;s modulus) en zal ook het minimaliseren monster drogen na blootstelling aan biologische vloeistoffen in vivo zijn esta geweestdumping is vastgesteld. </li><li> Meet de temperatuur in de buurt van het monster. Een ideale setup zou omvatten een thermokoppel met digitale uitlezing, en worden uitgevoerd terwijl de airbrush werkt. Stel de intensiteit en afstand van de stralende warmtebron zodanig dat de monstertemperatuur wordt gehouden tot 37 ° C, om fysiologische omstandigheden passen. </li></ol> 3. Vergelijk Environmental Control aan Non-Environmental Control <ol><li> Dompel opstart monsters gedurende ten minste 30 minuten in met fosfaat gebufferde zoutoplossing. Na deze tijd wordt het monster volledig verzadigd en is gereduceerd tot zijn minimum Young&#39;s modulus bij een gegeven temperatuur. </li><li> Snel een monster laden in de microtensile tester en beginnen cyclische microtensile testen, met de air brush uit, terwijl het monster droogt. Dit zal bepalen hoe snel het monster droogt onder niet-gecontroleerde omstandigheden. </li><li> Laad een tweede PBS-verzadigde setup monster in de microtensile tester, en beginnen cyclische microtensile testenmet de air brush op. Deze bepaalt hoe snel het monster droogt onder gecontroleerde omgevingsomstandigheden. </li></ol> 4. Probe Implantatie en Explantatie <ol><li> Hechten implantaat monster op een micromanipulator klem en positie loodrecht op de corticale weefsel. </li><li> Voorafgaand aan het inbrengen, houden weefsel voldoende vochtig met een zoutoplossing om de homogeniteit van weefselmechanica garanderen. </li><li> Verlaag het polymeer monster in de cortex met behulp van de micromanipulator handbediening. Vertrekken monster in corticale weefsel totdat het doel implantaat tijd, in het algemeen tussen 1 en 30 minuten. Om weefsel uitdroogt voor tijdstippen dan 5 min, lichtjes deppen het weefsel om de 5 min met behulp van een zoutoplossing gedrenkte wattenstaafje. </li><li> Terwijl de sonde wordt geïmplanteerd in de cortex, de voorbereiding van de microtensile tester voor het laden van de momenteel geïmplanteerd monster door het instellen van de aandrijfstang naar de nul-verplaatsingspositie van 3,0 mm van de stationaire monster klem. Stel bovendien de air brush nozzleom de stroom instelling en de stralende warmtebron om de juiste intensiteit te bepalen in stap 2.4. </li><li> Aan het einde van de gespecificeerde implantaat tijd, verhogen van de sonde uit de cortex met behulp van de micromanipulator handbediening. Onmiddellijk en voorzichtig testitem van de micromanipulator klem laden in de microtensile tester, zoals in meer detail beschreven in stap 5.2. </li></ol> 5. Microtensile Testen van Implant Monsters <ol><li> Om na explantatie opslaat, moet de tester microtensile volledig klaar om het implantaat monster vóór implantatie accepteren, zoals beschreven in stap 4.4. </li><li> Onmiddellijk na explantatie, laadt het monster tussen de twee sets microtensile tester klemmen. Omdat de steekproef is gemonteerd op een acryl houder ontworpen om te dienen als de bovenste helft van een klem, plaatst het implantaat monster montage op de mobiele grip, monster naar beneden. Het is belangrijk dat het monster wordt aangebracht dat stam applied alleen langs de lengte van de probe te voorkomen dat er torsie op het monster tijdens de test. Als zodanig moet het monster worden aangebracht op het midden van elke klem, en de klemmen moet vlak liggen ten opzichte van elkaar. </li><li> Stel het monster zodanig dat de afstand tussen de klemmen is 3,0 mm, en het uiteinde van de sonde wordt in de vaste klem. Deze lengte 3,0 mm tussen klemmen is de lengte tussen het monster en worden gebruikt in latere berekeningen om de druk op het monster. </li><li> Onmiddellijk na het beveiligen van het monster tussen twee klemmen en binnen 2 min explantatie van neuraal weefsel, activeert de motor in de trekrichting van de langwerpige monster met een constante snelheid (10 um / sec hier gebruikt), terwijl gelijktijdig meten en registreren van de rek van het monster (met een verplaatsing indicator, Mitutoyu 543-561) en bijbehorende kracht (met een load cell, Transducer Techniques MDB-2.5) nodig om het monster stam. </li><li&gt; Stop het microtensile proef op mechanisch falen van het monster, of wanneer het einde van de aandrijfstang meetbereik. Exporteer de verzamelde gegevens, en het uitvoeren van data-analyse. </li><li> Herhaal microtensile testen voor elk monster en / of elke reeks zijn uitgevoerd (inbrengtijd). </li></ol> 6. Data Analysis <ol><li> De ruwe data rek de ingenieursnotatie stam door het afstand rek van de oorspronkelijke meetlengte, zoals beschreven in Vergelijking 1, waarbij ε wordt de aangebrachte spanning, t de tijd toegepast op het implantaat monster, d de verplaatsing gemeten door de micrometer indicator en L 0 is de aanvankelijke lengte van het monster: <img src="/files/ftp_upload/50078/50078eq1.jpg" alt="Vergelijking 1" fo:src="/files/ftp_upload/50078/50078eq1highres.jpg"/> (1) </li><li> De ruwe kracht gegevens aan de techniek spanning op het monster om te zetten door het verdelen van de kracht (in Newton), door de transverse doorsnede, zoals in Vergelijking 2: <img src="/files/ftp_upload/50078/50078eq2.jpg" alt="Vergelijking 2" fo:src="/files/ftp_upload/50078/50078eq2highres.jpg"/> (2) waarin σ de spanning op het monster, F de kracht gemeten door de load cell (in Newton), w 0 is de oorspronkelijke dikte van het monster, en t 0 is de initiële dikte van het monster. </li><li> Zet de spanning (σ [t]) tegen stam (ε [t]) curve voor elk monster met een computerprogramma, zoals Microsoft Excel. </li><li> Isoleer de lineaire elastische gedeelte van het perceel en het gebruik van software-gebaseerde curve fitting gereedschap om de beste pasvorm lijn om dit gedeelte te vinden. De helling van de best passende lijn komt overeen met de Young&#39;s modulus van het monster. Het geïsoleerde gedeelte van de curve moet ten minste 10 spannings-/rekdiagrammen punten, en moet worden genomen van het deel van het perceel waarin de helling het grootst. </li><li> Voor cyclische testen wordt de Young&#39;s modulus moeten worden voor elke cyclus. Dit kan worden geautomatiseerd of handmatig uitgevoerd. </li><li> Voor de cyclische test, plot van de Young&#39;s modulus van elke cyclus versus tijd. Dit geeft aan hoe de gemeten modulus tijd verandert, wat wijst op hoe snel een setup monster nat of droog. </li><li> Voor monsters implantaat elk monster en de tijd van het implantaat komt overeen met een cyclus van het cyclisch testen. Meet de Young&#39;s modulus volgens de hierboven beschreven voor elk monster implantatie procedure. </li><li> Plot de Young&#39;s modulus versus implantaat tijd. Op dit punt kunnen vergelijkingen worden gemaakt benchtop onderzoeken, enz. </li></ol>

<ol><li>Chen, P. J., Saati, S., Varma, R., Humayun, M. S., Tai, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+intraocular+pressure+sensing+using+microfabricated+minimally+invasive+flexible-coiled+LC+sensor+implant%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Wireless intraocular pressure sensing using microfabricated minimally invasive flexible-coiled LC sensor implant.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 19, 721-734 (2010).</li>
<li>Ren, X., Zheng, N., Gao, Y., Chen, T., Lu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable+three-dimension+micro-device+delivering+5-fluorouracil+in+tumor+bearing+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Delivery%22%5BJournal%5D)">Biodegradable three-dimension micro-device delivering 5-fluorouracil in tumor bearing mice.</a> Drug Delivery. 19, 36-44 (2012).</li>
<li>Bai, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-unit+neural+recording+with+active+microelectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Single-unit neural recording with active microelectrode arrays.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 48, 911(2001).</li>
<li>Rousche, P. J., Pellinen, D. S., Pivin, D. P., Williams, J. C., Vetter, R. J., kirke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+polyimide-based+intracortical+electrode+arrays+with+bioactive+capability%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Flexible polyimide-based intracortical electrode arrays with bioactive capability.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 48, 361-371 (2001).</li>
<li>Hassler, C., Boretius, T., Stieglitz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+for+neural+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymer+Science+Part+B%3A+Polymer+Physics%22%5BJournal%5D)">Polymers for neural implants.</a> Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49, 18-33 (2011).</li>
<li>Mercanzini, A., Colin, P., Bensadoun, J. C., Bertsch, A., Renaud, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vivo+Electrical+Impedance+Spectroscopy+of+Tissue+Reaction+to+Microelectrode+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">In Vivo Electrical Impedance Spectroscopy of Tissue Reaction to Microelectrode Arrays.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56, 1909-1918 (2009).</li>
<li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148, 1-18 (2005).</li>
<li>Engineering in Medicine and Biology Society, 2006. Subbaroyan, J., Kipke, D. EMBS'06. 28th Annual International Conference of the IEEE, , IEEE. 3588-3591 (2006).</li>
<li>Harris, J., Capadona, J., Miller, R., Healy, B., Shanmuganathan, K., Rowan, S., Weder, C., Tyler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+adaptive+intracortical+implants+improve+the+proximity+of+neuronal+cell+bodies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanically adaptive intracortical implants improve the proximity of neuronal cell bodies.</a> Journal of Neural Engineering. 8, 066011(2011).</li>
<li>Capadona, J. R., Shanmuganathan, K., Tyler, D. J., Rowan, S. J., Weder, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-Responsive+Polymer+Nanocomposites+Inspired+by+the+Sea+Cucumber+Dermis%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Stimuli-Responsive Polymer Nanocomposites Inspired by the Sea Cucumber Dermis.</a> Science. 319, 1370-1374 (2008).</li>
<li>Shanmuganathan, K., Capadona, J. R., Rowan, S. J., Weder, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-Responsive+Mechanically+Adaptive+Polymer+Nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Stimuli-Responsive Mechanically Adaptive Polymer Nanocomposites.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 2, 165-174 (2009).</li>
<li>Shanmuganathan, K., Capadona, J. R., Rowan, S. J., Weder, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-inspired+mechanically-adaptive+nanocomposites+derived+from+cotton+cellulose+whiskers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Bio-inspired mechanically-adaptive nanocomposites derived from cotton cellulose whiskers.</a> Journal of Materials Chemistry. 20, 180(2010).</li>
<li>Hess, A., Capadona, J., Shanmuganathan, K., Hsu, L., Rowan, S., Weder, C., Tyler, D., Zorman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+stimuli-responsive+polymer+nanocomposite+toward+biologically+optimized%2C+MEMS-based+neural+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Development of a stimuli-responsive polymer nanocomposite toward biologically optimized, MEMS-based neural probes.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 21, 054009(2011).</li>
<li>Capadona, J. R., Tyler, D. J., Zorman, C. A., Rowan, S. J., Weder, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+adaptive+nanocomposites+for+neural+interfacing%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Research+Society+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Mechanically adaptive nanocomposites for neural interfacing.</a> Materials Research Society Bulletin. 37, 581-589 (2012).</li>
<li>Ophir, J., Cespedes, I., Garra, B., Ponnekanti, H., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastography%3A+ultrasonic+imaging+of+tissue+strain+and+elastic+modulus+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22European+journal+of+ultrasound%22%5BJournal%5D)">Elastography: ultrasonic imaging of tissue strain and elastic modulus in vivo.</a> European journal of ultrasound. 3, 49-70 (1996).</li>
<li>Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). Hess, A., Shanmuganathan, K., Capadona, J., Hsu, L., Rowan, S., Weder, C., Tyler, D., Zorman, C. IEEE 24th International Conference on, , IEEE. 453-456 (2011).</li>
<li>Harris, J. P., Hess, A. E., Rowan, S. J., Weder, C., Zorman, C. A., Tyler, D. J., Capadona, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+deployment+of+mechanically+adaptive+nanocomposites+for+intracortical+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">In vivo deployment of mechanically adaptive nanocomposites for intracortical microelectrodes.</a> Journal of Neural Engineering. 8, 046010(2011).</li>
<li>Shanmuganathan, K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Bio-inspired+Stimuli-responsive+Mechanically+Dynamic+Nanocomposites%22">Bio-inspired Stimuli-responsive Mechanically Dynamic Nanocomposites</a>. , Case Western Reserve University. (2010).</li>
<li>Rousche, P. J., Pellinen, D. S., Pivin, D. P., Williams, J. C., Vetter, R. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+polyimide-based+intracortical+electrode+arrays+with+bioactive+capability%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Flexible polyimide-based intracortical electrode arrays with bioactive capability.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 48, 361-371 (2001).</li>
<li>Norlin, P., Kindlundh, M., Mouroux, A., Yoshida, K., Hofmann, U. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+32-site+neural+recording+probe+fabricated+by+DRIE+of+SOI+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">A 32-site neural recording probe fabricated by DRIE of SOI substrates.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 12, 414(2002).</li>
<li>Ward, M. P., Rajdev, P., Ellison, C., Irazoqui, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+a+comparison+of+microelectrodes+for+acute+and+chronic+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Toward a comparison of microelectrodes for acute and chronic recordings.</a> Brain Research. 1282, 183-200 (2009).</li>
<li>Lin, J. M., Chang, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Novel+Remote+Health+Monitor+with+Replaceable+Non-Fragile+Bio-Probes+on+RFID+Tag%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Mechanics+and+Materials%22%5BJournal%5D)">A Novel Remote Health Monitor with Replaceable Non-Fragile Bio-Probes on RFID Tag.</a> Applied Mechanics and Materials. 145, 415-419 (2012).</li>
<li>Kunzelman, K. S., Cochran, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress%2Fstrain+characteristics+of+porcine+mitral+valve+tissue%3A+parallel+versus+perpendicular+collagen+orientation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiac+Surgery%22%5BJournal%5D)">Stress/strain characteristics of porcine mitral valve tissue: parallel versus perpendicular collagen orientation.</a> Journal of Cardiac Surgery. 7, 71-78 (1992).</li>
<li>Snedeker, J., Niederer, P., Schmidlin, F., Farshad, M., Demetropoulos, C., Lee, J., Yang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain-rate+dependent+material+properties+of+the+porcine+and+human+kidney+capsule%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Strain-rate dependent material properties of the porcine and human kidney capsule.</a> Journal of Biomechanics. 38, 1011-1021 (2005).</li>
<li>Ahn, S., Kasi, R. M., Kim, S. C., Sharma, N., Zhou, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-responsive+polymer+gels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Stimuli-responsive polymer gels.</a> Soft Matter. 4, 1151-1157 (2008).</li>
<li>Stuart, M. A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+applications+of+stimuli-responsive+polymer+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Emerging applications of stimuli-responsive polymer materials.</a> Nature Materials. 9, 101-113 (2010).</li>
</ol>

Wij hebben niets te onthullen.

De vooruitgang van de biomedische implanteerbare micro-elektromechanische systemen (bioMEMS) voor interactie met biologische systemen is het motiveren van de ontwikkeling van nieuwe materialen met hoog-op maat gemaakte eigenschappen. Sommige van deze materialen zijn ontworpen om een ​​verandering in materiaaleigenschappen vertonen in reactie op een stimulus in de fysiologische omgeving. Een recent ontwikkelde klasse van materialen aan de aanwezigheid van waterstofbruggen vormende vloeistoffen (bijv. water) en v...

<table><tbody><tr><td>Silicon wafer</td><td>University Wafer</td><td></td><td>Mechanical grade</td></tr><tr><td>Extruded acrylic sheet</td><td>Professional Plastics</td><td>SACR 062EF</td><td>Dikte 0.062"</td></tr><tr><td>Razor blade</td><td>McMaster-Carr</td><td>3962A3</td><td></td></tr><tr><td>Tweezers</td><td>McMaster-Carr</td><td>8384A47</td><td>#5 tip</td></tr><tr><td>Super Glue Gel</td><td>Loctite</td><td>130380</td><td></td></tr><tr><td>Air Brush</td><td>Snap-on Industrial</td><td>BF175TA</td><td></td></tr><tr><td>Air Compressor</td><td>Paasche</td><td>B002YKN8YO</td><td>D500</td></tr><tr><td>Thermocouple</td><td>Omega</td><td>HH12A</td><td></td></tr><tr><td>Hot plate</td><td>Cimarec</td><td>SP131325Q</td><td></td></tr><tr><td>CO2 direct-write laser</td><td>VersaLaser</td><td>3.5</td><td></td></tr><tr><td>Dessicator</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-595</td><td></td></tr><tr><td>Lamp</td><td></td><td></td><td>op maat gebouwd</td></tr><tr><td>Microtensile tester</td><td></td><td></td><td>op maat gebouwd</td></tr></tbody></table>

milieuvriendelijke gecontroleerde microtensile testen van mechanisch-adaptieve nanocomposieten voor<em&gt; ex vivo</em&gt; karakterisering

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

Implanteerbare microdevices worden steeds aanzienlijke aandacht voor verschillende biomedische toepassingen 1-4. Dergelijke apparaten zijn gemaakt van een waaier van materialen, elk met zijn eigen voordelen en tekortkomingen 5,6. Meest opvallend vanwege de afmetingen microschaal inrichting wordt een hoge modulus vereist implantatie in levend weefsel te vergemakkelijken. Omgekeerd moet de stijfheid van de inrichting aan de omringende weefsel geïnduceerde straindistributie 7-9 minimaliseren. Daarom hebben we onlangs een nieuwe klasse van bio-geïnspireerd materialen voldoen aan deze eisen door te reageren op prikkels uit de omgeving met een verandering in mechanische eigenschappen 10-14 ontwikkeld. Specifiek onze poly (vinylacetaat)-based nanocomposiet (PVAc-NC) toont een verlaging van de stijfheid bij blootstelling aan water en bij verhoogde temperatuur (bijvoorbeeld lichaamstemperatuur). Helaas, weinig methoden bestaan ​​om de stijfheid van de materialen in vivo 15, en mech kwantificerennische testen buiten de fysiologische omgeving vereist vaak grote monsters ongeschikt voor implantatie. Verder kan stimuli-responsieve materialen snel terugkeren naar hun oorspronkelijke stijfheid na explantatie. Daarom hebben we een methode waarbij de mechanische eigenschappen van geïmplanteerde microsamples meetbaar ex vivo ontwikkeld met gesimuleerde fysiologische omstandigheden gehandhaafd met vocht en temperatuur 13,16,17. Hiertoe werd een aangepaste microtensile tester ontworpen om microschaal monsters tegemoet 13,17 met sterk uiteenlopende elasticiteitsmoduli (bereik van 10 MPa tot 5 GPa). Als onze belangen zijn bij de toepassing van PVAc-NC als een biologisch-aanpasbaar neurale sonde substraat, een instrument waarmee de mechanische karakterisatie van monsters bij de microschaal noodzakelijk was. Deze tool is aangepast aan vochtigheid en temperatuur, welk monster geminimaliseerd drogen en koelen 17 verschaffen. Dientengevolge, de monteural kenmerken van de geëxplanteerde steekproef nauw overeen met die van het monster vlak voor explantatie. Het algemene doel van deze methode is om kwantitatief vast in vivo mechanische eigenschappen, in het bijzonder de Young&#39;s modulus, van stimuli-responsieve, mechanisch-adaptieve polymeer gebaseerde materialen. Dit wordt bereikt door eerst de omgevingsomstandigheden die een wijziging in voorbeeld mechanische eigenschappen na explantatie minimaliseert zonder bij te dragen aan een vermindering van stijfheid onafhankelijk van die welke uit de implantatie. Monsters worden vervolgens bereid voor implantatie, behandeling, en testen (Figuur 1A). Elk monster wordt geïmplanteerd in de cerebrale cortex van ratten, die hier wordt voorgesteld als een geëxplanteerd hersenen van de rat, en voor een bepaalde duur (Figuur 1B). Op dit punt wordt het monster geëxplanteerd en onmiddellijk geladen in de microtensile tester, en daarna onderworpen aan trekproeven (figuur1C). Latere data-analyse geeft inzicht in het gedrag van die innovatieve materialen in de omgeving van de cerebrale cortex.

De mechanische eigenschappen van bijna alle polymere materialen, waaronder onze PVAc-NC, afhankelijk bij blootstelling aan omgevingsomstandigheden. Het meest opvallend is, deze omvatten de blootstelling aan hitte en vocht. Wanneer een materiaal wordt weekgemaakt door vochtopname of ondergaat een thermische overgang, wordt een vermindering van Young&#39;s modulus. Bij het ​​bereiden van de vocht-en temperatuur-gecontroleerde omgeving voor ex vivo monster mechanische karakterisatie, is het belangrijk dat er minim...

Werkwijze besproken waarbij de<em&gt; In vivo</em&gt; Mechanisch gedrag van stimuli-responsieve materialen als functie van de tijd. Monsters worden getest<em&gt; Ex vivo</em&gt; Gebruik van een microtensile tester met milieucontroles te simuleren de fysiologische omgeving. Dit werk bevordert verder het begrip van de<em&gt; In vivo</em&gt; Gedrag van ons materiaal.

Milieuvriendelijke gecontroleerde Microtensile Testen van mechanisch-adaptieve nanocomposieten voor<em&gt; Ex vivo</em&gt; Karakterisering

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, ...

Het algemene doel van deze procedure is om de verandering in stijfheid van een polyvinylacetaat-gebaseerde nanocomposietstructuur te kwantificeren als functie van de tijd dat deze in weefsel is geïmplanteerd. Dit wordt bereikt door eerst de polymeer-nanocomposietmonsters te patroneren en deze te bevestigen aan acrylhouders voor insertie in weefsel en micromechanische tests. De tweede stap is het voorbereiden van een omgeving voor een micro-trekrekkertest om de fysiologische omgeving ex vivo na te bootsen, gebruikmakend van een bevochtigingsbron en een stralingswarmtebron.Vervolgens wordt het implantaatmonster in het weefsel geplaatst en na een bepaalde periode weer verwijderd. De laatste stap is om het monster in de micro-trekproefmachine met gecontroleerde omgeving te plaatsen en de mechanische tests uit te voeren om de elasticiteitsmodulus van het materiaal na de gespecificeerde implantaatperiode te bepalen. Uiteindelijk wordt deze micro-trekproef in gecontroleerde omgeving gebruikt om de veranderingen in de mechanische stijfheid, gemeten als de Young-modulus, weer te geven als functie van de tijd waarin het materiaal aan de fysiologische omgeving is blootgesteld.Het belangrijkst

environmentally-controlled-microtensile-testing-mechanically-adaptive

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

In deze video laten we zien modificatie technieken voor poreuze metalen implantaten om hun functionaliteit te verbeteren en om celmigratie te controleren. Technieken omvatten de ontwikkeling van poriën verlopen naar cel beweging beheersen 3D en productie van basale membraan bootst naar cel beweging beheersen 2-D. Ook is een HPLC-methode voor toezicht integratie implantaten in vivo via analyse bloedeiwitten beschreven.

Multi-Scale modificatie van metalen implantaten Met Pore Verlopen, polyelektrolieten en hun indirecte monitoring<em&gt; In vivo</em

De duurzaamheid van polymeren en vezelversterkte polymeercomposietmaterialen in gebruik is een cruciaal aspect voor hun ontwerp en onderhoud op basis van de toestand. We presenteren een nieuwe, goedkope laboratoriumtestplatform voor het onderzoek naar de invloed van gelijktijdige mechanische en omgevingsbelastingen, en kunnen helpen bij het ontwerpen van efficiëntere en toch veiligere composietstructuren.

Een Testen Platform Duurzaamheid Studies van Polymeren en vezelversterkte Polymer Composites onder Concurrent Hygrothermo-mechanische stimuli

Een nieuwe methodologie wordt aan synthetiseren en programma hoofdketen vloeibaar-kristallijne elastomeren met in de handel verkrijgbaar uitgangsmonomeren. Een uitgebreide lijst van thermomechanische eigenschappen werd aangepast door de hoeveelheid van crosslinker, terwijl de bediening prestatie was afhankelijk van de hoeveelheid aangebrachte spanning tijdens het programmeren.

Synthese programmeerbare hoofdketen Vloeibaar-kristallijne Elastomers Met een tweetraps thiol-acrylaat Reaction

Weefselbiomechanica is belangrijk voor het behoud van celvorm en -functie en voor het bepalen van het fenotype. Dit rapport demonstreert niet-destructieve mechanische protocollen voor het karakteriseren van elastische en visco-elastische eigenschappen van menselijk zacht weefsel, die direct kunnen worden toegepast op weefsel-geëngineerde substraten om een nauwe overeenkomst van geëngineerde materialen met natuurlijk weefsel mogelijk te maken.

Biomechanische karakterisering van menselijke zachte weefsels met behulp van inspringen en Trekproeven

Het isoleren van elektrische en thermische effecten op elektrisch ondersteunde vervorming (EAD) is erg moeilijk met behulp van macroscopische monsters. Metaalmonster micro- en nanostructuren samen met een aangepaste testprocedure zijn ontwikkeld om de invloed van toegepaste stroom op de formatie te evalueren zonder de verwarming van de uil en de evolutie van ontwrichten op deze monsters.

Een nieuwe methode voor<em&gt; In situ</em&gt; Elektromechanische Karakterisering van Nanoscale Exemplaren

Hierin presenteren wij een snelle, facile en goedkope methode voor het fabriceren van aangepaste Polydimethylsiloxaan mallen die kunnen worden gebruikt voor de productie van hydrogel gebaseerde gemodificeerde weefsels met complexe geometrieën. Daarnaast beschrijven we resultaten van mechanische en histologische evaluaties uitgevoerd op gemanipuleerde cardiale weefsels geproduceerd met behulp van deze techniek.

Aangepaste ontworpen weefselkweek mallen van Laser-geëtst meesters

Dit artikel beschrijft de gedetailleerde methodologie ter voorbereiding van een Multiplexed kunstmatige cellulaire communicatie (MACME)-array voor high-throughput manipulatie van fysische en chemische cues nabootsen in vivo cellulaire microenvironments en aan het identificeren van de optimale cellulaire omgeving voor menselijke pluripotente stamcellen (hPSCs) met eencellige profilering.

Fabricage van een Multiplexed kunstmatige cellulaire communicatie Array

Om betrouwbare voorspellingen van de verzachting van polymere substraten voor neurale implantaten in een in vivo -omgeving, is het belangrijk dat een betrouwbare in vitro -methode. Hier, wordt het gebruik van dynamische mechanische analyse, in fosfaatgebufferde zoutoplossing op lichaamstemperatuur gepresenteerd.

Milieu dynamische mechanische analyse te voorspellen de verzachtende werking van neurale implantaten

Deze methodologie heeft tot doel de mechanismen te illustreren waarmee extracellulaire matrixsignalen zoals substraatstijfheid, eiwitsamenstelling en celmorfologie het fenotype van Schwann-cel (SC) reguleren.

Voorbereiding van Tunable Extracellular Matrix Microenvironments om Schwann Cell Phenotype Specification te evalueren

Hier wordt een procedure gepresenteerd voor het meten van fundamentele materiaaleigenschappen door middel van micromechanische spanningstests. Beschreven zijn de methoden voor de fabricage van micro-trekmonsters (waardoor snelle fabricage van micromonsters uit bulkmateriaalvolumes mogelijk is door fotolithografie, chemisch etsen en gericht ionenbundelfrezen te combineren), wijziging van de indrukkerpunt en micromechanische spanningstests (inclusief een voorbeeld).

Micromechanische spanningstests van additief vervaardigde 17-4 PH roestvrijstalen monsters

Hier wordt een protocol gepresenteerd om gemanipuleerde bindweefsels te genereren voor een parallelle kweek van 48 weefsels in een multi-well plaat met dubbele polen, geschikt voor mechanistische studies, ziektemodellering en screeningstoepassingen. Het protocol is compatibel met fibroblasten van verschillende organen en soorten en wordt hier geïllustreerd met menselijke primaire cardiale fibroblasten.

Fibroblast afgeleide human engineered bindweefsel voor screeningstoepassingen

Leer milieuvriendelijke microtensiele testen van mechanisch-adaptieve nanocomposieten voor ex vivo karakterisering. Deze methode kwantificeert stijfheidsveranderingen in polyvinylacetaat-gebaseerde materialen in weefsel.

Milieuvriendelijke gecontroleerde Microtensile Testen van mechanisch-adaptieve nanocomposieten voor

Meer video's verkennen