مقالة منهجية

المسافة البادئة الصدمية لتقييم الخواص الميكانيكية لأنسجة دماغ الفأر

يونيو 17, 2025

في هذه المقالة

الملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المصدر: كانوفيتش، إي بي ، وآخرون. al., توصيف الخصائص الميكانيكية متعددة النطاقات لأنسجة المخ باستخدام الفحص المجهري للقوة الذرية ، والمسافة البادئة للتأثير ، وقياس الروماتير. J. Vis. Exp. (2016)

يوضح الفيديو استخدام المسافة البادئة للتأثير لقياس الخصائص الميكانيكية لأنسجة دماغ الفأر المائية ، بما في ذلك الصلابة وتبديد الطاقة والتخميد ، من خلال إزاحة المسبار وتحليل السرعة.

البروتوكول

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت مراجعة جميع الإجراءات التي تنطوي على عينات من والموافقة عليها من قبل لجنة المراجعة الأخلاقية الحيوانية المناسبة.

  1. المسافة البادئة للتأثير
    1. قم بمعايرة المسافة البادئة النانوية الآلية وضبط الإعدادات الافتراضية لتمكين تجارب التأثير الديناميكي على أنسجة المخ الرطبة وفقا لتعليمات الشركة المصنعة.
      1. قم بتركيب مسبار كروي عن طريق تحريكه على البندول باستخدام الملقط.
      2. قم بلصق عينة كوارتز منصهرة على عمود العينة ، والذي يتم تثبيته في مرحلة الترجمة.
      3. انتقل إلى قائمة المعايرة وحدد "خلية سائلة". اتبع تعليمات البرنامج للاتصال بعينة الكوارتز المنصهرة.
      4. حدد "عادي" لنوع Indenter واستخدم القيمة الافتراضية 0.05 mN لحمل Indenter. انقر فوق "متابعة" لإجراء المعايرة لتكوين المسافة البادئة العادية.
      5. حرك مرحلة العينة للخلف بمقدار 5 مم على الأقل. قم بتركيب ذراع الرافعة ، والذي يسمح بإنزال المسبار في الخلية السائلة ، وكرر معايرة الخلية السائلة في التكوين الجديد عن طريق تحديد "الخلية السائلة" لنوع البادئة. انقر فوق "متابعة" للحصول على عامل معايرة الخلية السائلة.
      6. قم بتنشيط خيار برنامج Liquid Cell بالانتقال إلى قائمة التجربة وتحديد "خيارات خاصة". استخدم أحدث قيمة معايرة.
      7. قم بزيادة تباعد لوحة المكثف ، حيث سيؤدي ذلك إلى عمق أقصى قابل للقياس ، وهو أمر ضروري عند اختبار المواد عالية التوافق.
        1. ضمن قائمة النظام، حدد "الإعدادات غير المحمية" و"معلمات الماكينة" لتغيير معدل تحميل اختبار البندول ومعدل التحميل الصفري وإزاحة منحدر الاستعداد إلى 0.5 مللي نيوتن/ثانية و0.1 مللي نيوتن/ثانية و3 فولت على التوالي.
        2. باستخدام مفتاح ربط ، أدر الصواميل الثلاثة التي تتحكم في تباعد لوحة المكثف في اتجاه عقارب الساعة بزيادات صغيرة.
        3. بعد كل منعطف كامل في اتجاه عقارب الساعة ، حدد "تعديل صندوق الجسر" ضمن قائمة الصيانة واحصل على اختبار بندول جيد ، والذي سيتطلب تحريك وزن التوازن بعيدا عن البندول.
        4. كرر الخطوات 1.1.7.2-1.1.7.3 حتى تقرأ معايرة العمق التقريبية قيمة 70,000 نانومتر/فولت أو أعلى.
      8. ضع نقطة توقف حد جديدة في الجزء السفلي من البندول يمكن تشغيله وإيقاف تشغيله عبر مصدر طاقة. اسحب الحد الأصلي ، وتوقف عن الجلوس خلف البندول لإزالة العائق المحتمل لحركة البندول والسماح بسرعات تأثير أعلى بالإضافة إلى أعماق اختراق أعلى في العينات المتوافقة.
      9. اسمح للخزانة بالوصول إلى التوازن الحراري (يستغرق حوالي 1 ساعة).
      10. أثناء توازن الخزانة ، ارجع إلى قائمة النظام وحدد "الإعدادات غير المحمية" و "معلمات الماكينة". اضبط سرعة تلامس معايرة العمق (dcal) على 1 ميكرومتر/ثانية، وسرعة تلامس المسافة البادئة الأولية على 3 ميكرومتر/ثانية، وسرعة تلامس الحمل المنخفضة للغاية إلى 1 ميكرومتر/ثانية.
      11. ضمن قائمة المعايرة، قم بإجراء معايرة عمق قياسية في هذا التكوين الجديد.
      12. قم بتشغيل مصدر الطاقة للملف اللولبي واضبطه على 10 فولت. انتقل إلى قائمة التجربة وحدد "التأثير" و "ضبط الإزاحة الدافعة". اتبع تعليمات البرنامج (المطالبات التلقائية) لمعايرة مسافة تأرجح البندول.
  2. قم بتركيب أنسجة دماغ الفأر في الخلية السائلة.
    1. بعد حصاد الدماغ بالكامل ، قم بتخزينه على الفور في وسط مغذي مستقل عن ثاني أكسيد الكربون 2 لوسط الأنسجة العصبية البالغة على الجليد.
    2. عندما يكتمل إعداد المسافة البادئة للتأثير تماما ، انقل الدماغ بعناية إلى طبق بتري جنبا إلى جنب مع وسيط مستقل عن ثاني أكسيد الكربون 2. قم بتقطيع الدماغ إلى أقسام بسمك 6 مم مع أسطح مستوية على كلا الجانبين.
    3. قم بلصق الأنسجة المقطعة بعمود عينة الألمنيوم بطبقة رقيقة من مادة لاصقة سيانواكريلات.
    4. حرك الخلية السائلة فوق الحلقة O الثانية على عمود العينة ، واملأ الخلية السائلة ب 5 مل من ثاني أكسيد الكربون 2 وسيط مستقل لغمر الأنسجة بالكامل. ثم يتم تثبيت منشور العينة هذا بعناية على المرحلة الانتقالية داخل المسافة البادئة النانوية الآلية.
  3. قياس استجابة تأثير أنسجة المخ.
    1. إذا لزم الأمر ، قم بإزالة المسبار الكروي واستبدله بمسبار الاهتمام دون إزالة ذراع الرافعة.
    2. ضمن قائمة النظام ، حدد "الإعدادات غير المحمية" و "معلمات الجهاز". قم بتغيير سرعة التلامس الأولية إلى 5 ميكرومتر / ثانية.
    3. مع انخفاض حمام العينة (-z-direction) وبعيدا عن البندول (اتجاه + x) ، تحرك في اتجاه -x حتى يقع طرف ذراع الرافعة بشكل صحيح فوق الحمام. تحرك في اتجاه + z حتى يتم غمر الطرف بالكامل في الحمام وأمام العينة.
    4. باستخدام نافذة التحكم في مرحلة العينة ، قم بإجراء اتصال بعناية ثم قم بإعادة المسرح بعيدا عن سطح العينة بمقدار 30 ميكرومتر تقريبا.
    5. ضمن قائمة التجربة ، انقر فوق "تأثير" لإعداد تجربة تأثير. اختر حمولة نبضة محددة ترتبط مباشرة بسرعة التأثير الناتجة بناء على معايرة مسافة التأرجح. قم بتشغيل التجربة المجدولة.
    6. عندما يتأرجح البندول للخلف، ويستمر سطح العينة في التحرك إلى مستوى القياس، قم بإيقاف تشغيل مفتاح إيقاف الحد السفلي.
    7. لاحظ بينما يتأرجح البندول للأمام للتأثير على العينة. سيتم تسجيل إزاحة المسبار كدالة للوقت بواسطة البرنامج.
    8. عند ظهور نافذة مرحلة xyz، أعد تشغيل مفتاح الحد من التوقف
    9. كرر الخطوات 3.4-3.8 لاختبار أكبر عدد ممكن من الأحمال والمواقع المختلفة حسب الحاجة.
  4. قم بتحليل الإزاحة المكتسبة مقابل الاستجابة الزمنية للبندول باستخدام نصوص MATLAB المخصصة لتحديد الحد الأقصى لعمق الاختراق x الحد الأقصى ، وقدرة تبديد الطاقة K ، وعامل جودة التبديد Q .
    1. انتقل إلى قائمة التحليل وقم بتصدير البيانات في ملف نصي.
    2. خذ مشتق الوقت من ملف تعريف الإزاحة للحصول على السرعة كدالة للوقت. قم بتعيين الإزاحة الصفرية كنقطة اتصال xo1.
      ملاحظة: سرعة التأثير v in هي السرعة القصوى قبل الاتصال مباشرة. x max يتوافق مع التشوه الذي تنخفض عنده سرعة المسبار أولا إلى الصفر. xo2 ، وهو ما يعادل x r ، هو الموضع المطلوب لإعادة بدء الاتصال بالعينة المشوهة في الدورة التالية. سرعة الارتداد v out هي السرعة عند الإزاحة x r.
    3. تعريف K (بدون وحدات) على أنها الطاقة التي تبددها العينة التي يتم تطبيعها بمجموع طاقات العينة المستردة والمبددة خلال دورة التأثير الأولى. احسب K بناء على الخصائص الجوهرية للبندول (مثل الصلابة الدورانية ومعامل التخميد) ، x o1 ، x max ، x r ، v in ، و v out.
    4. نظرا لأنه يمكن وصف الإزاحة بأنها حركة تذبذبية توافقية مخمدة ، فقم بملاءمة دالة الاضمحلال الأسي مع الحد الأقصى للإزاحة مقابل منحنى الوقت.
    5. احسب Q (بدون وحدات) π مضروبا في عدد الدورات المطلوبة لانخفاض سعة التذبذب بمعامل e . تعني قيمة Q الأعلى معدل تبديد طاقة أقل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
سبات متوسطGibcoA1247501 الوسط العصبي المستقل عن ثاني أكسيد الكربون للأنسجة البالغة
خلية تاك كورنينج354240
المسافة البادئة الآلية, NanoTest Vantage Micro Materials Ltd. يجب تشكيل طرف المسبار (ثقب فولاذي مسطح ، قطر 1 مم ، طول 4-5 مم)
خلية سائلة نانو مايكرو ماتيريلز المحدودة

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة