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Alle Verfahren mit Tierproben wurden von der zuständigen Kommission für ethische Überprüfung der Tiere überprüft und genehmigt.
- Impact Indentation
- Kalibrieren Sie den instrumentierten Nanoindenter und passen Sie die Standardeinstellungen an, um dynamische Aufprallexperimente an hydratisiertem Hirngewebe gemäß den Anweisungen des Herstellers zu ermöglichen.
- Montieren Sie eine kugelförmige Sonde, indem Sie sie mit einer Pinzette auf das Pendel schieben.
- Kleben Sie eine Quarzglasprobe auf den Probenpfosten, der in den Translationstisch eingeschraubt wird.
- Gehen Sie zum Menü "Kalibrierung" und wählen Sie "Flüssigkeitszelle". Befolgen Sie die Anweisungen der Software, um Kontakt mit der Quarzglasprobe aufzunehmen.
- Wählen Sie "Normal" für den Eindringkörpertyp und verwenden Sie den Standardwert von 0,05 mN für die Eindringkörperlast. Klicken Sie auf "Weiter", um die Kalibrierung für die normale Eindringkörperkonfiguration durchzuführen.
- Verschieben Sie den Probentisch um mindestens 5 mm nach hinten. Montieren Sie den Hebelarm, mit dem die Sonde in die Flüssigkeitszelle abgesenkt werden kann, und wiederholen Sie die Kalibrierung der Flüssigkeitszelle in der neuen Konfiguration, indem Sie "Flüssigkeitszelle" für den Eindringkörpertyp auswählen. Klicken Sie auf "Weiter", um den Kalibrierfaktor für die Flüssigzelle zu erhalten.
- Aktivieren Sie die Softwareoption "Flüssigzelle", indem Sie zum Menü "Experiment" gehen und "Spezialoptionen" auswählen. Verwenden Sie den neuesten Kalibrierungswert.
- Vergrößern Sie den Abstand der Kondensatorplatte, da dies zu einer größeren maximal messbaren Tiefe führt, die bei der Prüfung hochkonformer Materialien erforderlich ist.
- Wählen Sie im Menü "System" die Optionen "Nicht geschützte Einstellungen" und "Maschinenparameter", um die Pendeltest-Lastrate, die Nulllast-Rate und den Standby-Rampen-Offset auf 0,5 mN/s, 0,1 mN/s bzw. 3 V zu ändern.
- Drehen Sie mit einem Schraubenschlüssel die drei Muttern, die den Abstand der Kondensatorplatte steuern, in kleinen Schritten im Uhrzeigersinn.
- Wählen Sie nach jeder vollständigen Umdrehung im Uhrzeigersinn im Wartungsmenü die Option "Bridge Box Adjustment" und führen Sie einen guten Pendeltest durch, bei dem das Gegengewicht vom Pendel weg bewegt werden muss.
- Wiederholen Sie die Schritte 1.1.7.2 bis 1.1.7.3, bis die ungefähre Tiefenkalibrierung einen Wert von 70.000 nm/V oder höher anzeigt.
- Positionieren Sie einen neuen Endanschlag an der Unterseite des Pendels, der über ein Netzteil ein- und ausgeschaltet werden kann. Ziehen Sie den ursprünglichen Endanschlag hinter dem Pendel zurück, um ein potenzielles Hindernis für die Pendelbewegung zu beseitigen und höhere Aufprallgeschwindigkeiten sowie höhere Eindringtiefen in nachgiebige Proben zu ermöglichen.
- Lassen Sie den Schrank das thermische Gleichgewicht erreichen (dauert ca. 1 Stunde).
- Während der Schrank äquilibriert wird, gehen Sie zurück zum Systemmenü und wählen Sie "Nicht geschützte Einstellungen" und "Maschinenparameter". Stellen Sie die Kontaktgeschwindigkeit der Tiefenkalibrierung (dcal) auf 1 μm/s, die Kontaktgeschwindigkeit des primären Eindrucks auf 3 μm/s und die Kontaktgeschwindigkeit bei extrem niedriger Last auf 1 μm/s ein.
- Führen Sie im Menü Kalibrierung eine Standardtiefenkalibrierung in dieser neuen Konfiguration durch.
- Schalten Sie die Stromversorgung für den Magneten ein und stellen Sie sie auf 10 V ein. Gehen Sie zum Menü "Experiment" und wählen Sie "Impact" und "Adjust Impulse Displacement". Befolgen Sie die Anweisungen der Software (automatische Eingabeaufforderungen), um den Schwenkabstand des Pendels zu kalibrieren.
- Montieren Sie das Hirngewebe der Maus in der flüssigen Zelle.
- Nach der Entnahme des gesamten Gehirns lagern Sie es sofort in einem CO2-unabhängigen Nährmedium für adulte Nervengewebsmedien auf Eis.
- Wenn die Einrichtung der Aufpralleinkerbung vollständig abgeschlossen ist, übertragen Sie das Gehirn vorsichtig zusammen mit einem CO2-unabhängigen Medium in eine Petrischale. Schneiden Sie das Gehirn in 6 mm dicke Abschnitte mit flachen Oberflächen auf beiden Seiten.
- Kleben Sie das geschnittene Gewebe mit einer dünnen Schicht Cyanacrylatkleber auf den Aluminiumprobenpfosten.
- Schieben Sie die Flüssigzelle über den zweiten O-Ring am Probenpfosten und füllen Sie die Flüssigzelle mit 5 ml CO2-unabhängigem Medium, um das Gewebe vollständig einzutauchen. Dieser Probenpfosten wird dann vorsichtig auf den Translationstisch im Inneren des instrumentierten Nanoindenters montiert.
- Messen Sie die Aufprallreaktion des Hirngewebes.
- Entfernen Sie bei Bedarf die kugelförmige Sonde und ersetzen Sie sie durch die gewünschte Sonde, ohne den Hebelarm zu entfernen.
- Wählen Sie im Menü "System" die Optionen "Nicht geschützte Einstellungen" und "Geräteparameter". Ändern Sie die primäre Aufprallkontaktgeschwindigkeit auf 5 μm/s.
- Bewegen Sie sich bei niedrigem Probenbad (-z-Richtung) und weit vom Pendel (+x-Richtung) entfernt, in -x-Richtung, bis sich die Spitze des Hebelarms richtig über dem Bad befindet. Bewegen Sie sich in +z-Richtung, bis die Spitze vollständig in das Bad und vor die Probe eingetaucht ist.
- Nehmen Sie im Kontrollfenster des Probentisches vorsichtig Kontakt auf und ziehen Sie den Tisch dann um ca. 30 μm von der Probenoberfläche weg.
- Klicken Sie im Menü "Experiment" auf "Impact", um ein Impact-Experiment einzurichten. Wählen Sie eine bestimmte Impulslast, die sich direkt auf die resultierende Aufprallgeschwindigkeit bezieht, basierend auf der Kalibrierung des Schwenkabstands. Führen Sie das geplante Experiment aus.
- Wenn das Pendel zurückschwingt und sich die Probenoberfläche weiter in die Messebene bewegt, schalten Sie den unteren Endstoppschalter aus.
- Beobachten Sie, wie das Pendel nach vorne schwingt, um auf die Probe aufzuprallen. Die Verschiebung der Sonde in Abhängigkeit von der Zeit wird von der Software aufgezeichnet.
- Wenn das xyz-Tischfenster angezeigt wird, schalten Sie den Endstoppschalter wieder ein.
- Wiederholen Sie die Schritte 3.4 bis 3.8, um so viele verschiedene Lasten und Positionen wie nötig zu testen.
- Analysieren Sie die erfasste Verschiebung in Abhängigkeit von der Zeitreaktion des Pendels mit benutzerdefinierten MATLAB-Skripten, um die maximale Eindringtiefe xmax, die Verlustkapazität K und den Verlustqualitätsfaktor Q zu bestimmen.
- Gehen Sie in das Menü Analyse und exportieren Sie die Daten in eine Textdatei.
- Nehmen Sie die Zeitableitung des Verschiebungsprofils, um die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit zu erhalten. Legen Sie null Verschiebung als Kontaktpunkt xo1 fest.
HINWEIS: Aufprallgeschwindigkeit vin ist die maximale Geschwindigkeit unmittelbar vor dem Kontakt. xmax entspricht der Verformung, bei der die Sondengeschwindigkeit zunächst auf Null abnimmt. xO2, was xR entspricht, ist die Position, die erforderlich ist, um im nächsten Zyklus wieder Kontakt mit der deformierten Probe aufzunehmen. Rückprallgeschwindigkeit vout ist die Geschwindigkeit bei Verschiebung xr. - Definieren Sie K (einheitenlos) als die von der Probe abgegebene Energie, normiert durch die Summe der zurückgewonnenen und dissipierten Probenenergien während des ersten Aufprallzyklus. Berechnen Sie K basierend auf den intrinsischen Eigenschaften des Pendels (z. B. Rotationssteifigkeit und Dämpfungskoeffizient), xo1, xmax, xr, v in und v out.
- Da die Verschiebung als gedämpfte harmonische Schwingungsbewegung beschrieben werden kann, passen Sie eine exponentielle Abklingfunktion an die Maxima der Verschiebungs- und Zeitkurve an.
- Berechnen Sie Q (einheitslos) als π multipliziert mit der Anzahl der Zyklen, die erforderlich sind, damit die Schwingungsamplitude um den Faktor e abnimmt. Ein höherer Q-Wert bedeutet eine niedrigere Energieverlustrate.