قياس الخصائص اللزجة المرنة لأنسجة دماغ الفئران باستخدام قياس الريومتر

Abstract

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

في هذا الفيديو ، تم استخدام مقياس الريومتر لتطبيق حركة دورانية تذبذبية خاضعة للرقابة على أنسجة المخ لتوليد إجهاد القص وتقييم الخصائص اللزجة والمرنة للأنسجة. الريومتر ، كأداة وظيفية ، يوفر نظرة ثاقبة لميكانيكا الدماغ أثناء الإصابة أو الأمراض التنكسية العصبية.

Protocol

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

1. علم الريولوجيا
   1. إعداد ومعايرة مقياس الريومتر وفقا لتعليمات الشركة المصنعة.
      1. قم بتهيئة مقياس الريومتر عن طريق فتح الجهاز / لوحة التحكم. في علامة التبويب لوحة التحكم ، انقر فوق "تهيئة".
      2. قم بتركيب لوحة القياس بقطر 25 مم (PP25) والنظام الحراري.
      3. (اختياري) لتقليل الانزلاق بين ألواح مقياس الريومتر والأنسجة ، قم بقص شرائح ورق الصنفرة اللاصقة التي تتناسب مع شكل لوحة مقياس الريومتر العلوية وقم بلصق ورق الصنفرة باللوحة العلوية والسفلية.
      4. قم بالاتصال بين اللوحات العلوية والسفلية بالنقر فوق "تعيين فجوة صفرية" على لوحة التحكم.
      5. قم بتصفير محول القوة العادية بالنقر فوق "إعادة تعيين القوة العادية".
      6. قم بإجراء اختبار القصور الذاتي عن طريق فتح علامة تبويب الخدمة في لوحة التحكم ، والنقر فوق "نظام القياس" ، ثم النقر فوق "اختبار القصور الذاتي". سجل القصور الذاتي القديم والجديد. تحقق من أن القصور الذاتي ضمن الحد المسموح به للمسبار ، كما هو مذكور من قبل الشركة المصنعة.
2. قم بتحميل العينة في مقياس الريومتر.
   1. بعد حصاد الأنسجة وتقطيع جزء إكليلي من دماغ الخنزير إلى سمك ~ 5 مم ، قم بتخزينه على الجليد في وسط مستقل عن ثاني أكسيد الكربون.
   2. ضع الدماغ بين الصفيحتين. قم بإزالة قطرات الماء الكبيرة من السطح العلوي والسفلي للعينة لمنع الانزلاق ، لكن لا تجفف العينة.
   3. قم بخفض لوحة القياس ببطء حتى تتلامس اللوحة بشكل كامل مع السطح العلوي للأنسجة وتكون القوة الطبيعية المقاسة متسقة عند 0.01 mN بعد فترة استرخاء مدتها 5-10 دقائق.
      1. في لوحة التحكم ، أدخل ارتفاعات أقل على التوالي في مربع موضع القياس وانقر فوق "موضع القياس" لخفض لوحة القياس ببطء.
      2. عندما تكون في غضون ملليمتر من ملامسة الأنسجة ، قم بخفض لوحة القياس بزيادات قدرها 0.1 مم حتى تتلامس اللوحة تماما مع السطح العلوي للنسجة. تأكد من أن القوة العادية المقاسة تكون باستمرار عند 0.01 مللي نيوتن بعد فترة استرخاء من 5 إلى 10 دقائق.
      3. سجل القوة العادية الأولية المقاسة. يجب إجراء القياسات المتكررة عند نفس الضغوط / السلالات الانضغاطية.
   4. إذا تجاوزت العينة قطر اللوحة ، فقم بقصها بشفرة بلاستيكية. الماصة حجم صغير (~ 1-2 مل) من الوسائط على حواف العينة لترطيب الأنسجة.
   5. (اختياري) اخفض غطاء المحرك الحراري. في لوحة التحكم ، اضبط درجة الحرارة على 37 درجة مئوية وانقر فوق "ضبط".
3. قم بإجراء مسح السعة لتحديد النطاق اللزج المرن الخطي للمادة ( أي سلالات القص التي تكون عندها G' و G'' ثابتة) عند ترددات الاهتمام ( على سبيل المثال، 1 راد/ثانية).
   1. حدد "ملف / جديد". ضمن علامة تبويب الجل ، حدد "مسح السعة: نطاق LVE". حدد النافذة وانقر على "القياس 1: مسح السعة". انقر نقرا مزدوجا فوق مربع التذبذب. أدخل السلالة الأولية والنهائية ( على سبيل المثال ، 0.01 إلى 105) ، والتردد ( على سبيل المثال ، 1 راد / ثانية) ، وعدد النقاط في العقد ( على سبيل المثال ، 6 نقاط / ديسمبر). حدد "موافق" وانقر على "ابدأ".
   2. كرر هذا الإجراء لعدة شرائح مع تجارب متكررة لضمان اتساق النطاق المرن الخطي. يجب أن يظل الضغط المحوري للعينة ثابتا بين العينات.
4. قم بإجراء مسح تردد للأنسجة عند إجهاد في النطاق اللزج المرن الخطي للأنسجة ( على سبيل المثال ، 1٪ إجهاد) ، وفي نطاق تردد من الاهتمام ( على سبيل المثال ، 0.1-100 راد / ثانية).
   1. انقر فوق "ملف / جديد" وتحت علامة تبويب الجل حدد "مسح التردد". انقر فوق النافذة/القياس 1: مسح التردد. انقر نقرا مزدوجا فوق مربع التذبذب. أدخل نطاق التردد ( على سبيل المثال ، من 0.1 إلى 100 راد / ثانية) ، والإجهاد ( على سبيل المثال ، 1٪ إجهاد) ، وعدد النقاط في العقد ( على سبيل المثال ، 6 نقاط / ديسمبر). حدد "موافق" وانقر فوق "ابدأ" لبدء مسح التردد.
5. كرر مسح التردد (الخطوة 1.4) في النسخ المكررة أو الثلاثية.

راجع البيانات التي يتم حسابها وتصديرها تلقائيا بواسطة مقياس الريومتر: G' و G" كدالة للتردد (مسح التردد) أو إجهاد القص (مسح السعة). ملاحظة : G' و G'' يتم حسابها من سعة عزم الدوران التفاعلي (الأقصى) للعينة T'0 ، وزاوية الإزاحة الدورانية (أو زاوية الانحراف) φ ° ، وتأخر الطور φ ، لاستجابة العينة للإجهاد التذبذبي المطبق ( الشكل 1 ):

حيث R و h هي نصف قطر العينة وارتفاعها.

Results

الشكل 1 . رسم توضيحي لتجارب مقياس الريومتر المتوازي للوحة متوازية. (أ) الرسم التخطيطي لتجربة مقياس الريومتر المتوازي والتعريفات المتعلقة بسلالة القص التذبذب المطبقة. (ب) الإجهاد المطبق التمثيلي والإجهاد الناتج عنه كدالة للوقت. يتم حساب معامل ...

Materials