Ambiental análisis mecánico dinámico para predecir el comportamiento de ablandamiento de los implantes neurales

Este método ayuda a controlar cómo las propiedades materiales de los dispositivos implantables pueden cambiar al insertarse en el cuerpo, particularmente el ablandamiento de los materiales. La principal ventaja de esta técnica es que ofrece un método simple in vitro que imita las condiciones in vivo y por lo tanto minimiza la necesidad de pruebas con animales. Este método es especialmente interesante para probar las propiedades termomecánicas del material que se utilizará en dispositivos implantables en general y no se limita a la bioelectrónica.

La carga de la muestra y la medición de la muestra en condiciones húmedas son un poco complicadas y pueden causar resultados de prueba poco fiables si no se realizan correctamente. Comience mezclando cantidades cuantitativas de tiol a monómeros de alkene con un total de 1 por ciento de fotoiniciador. Cubra un vial de vidrio de 20 mililitros en papel de aluminio para evitar que la luz incidente entre en contacto con la solución de monómero, y utilice una pipeta de plástico de eliminación para agregar 50 mole por ciento TATATO, 45 molar por ciento TMTMP y cinco molar por ciento TMICN al vial.

A continuación, añada un 1 por ciento de peso del fotoiniciador DMPA al vial y utilice la mezcla de velocidad planetaria para mezclar el contenido del vial sin exponer la solución a la luz. Cuando el contenido se haya mezclado a fondo, haga girar la mezcla de prepolímero tiol-ene resultante en diapositivas de microscopio de vidrio en cinco películas de 50 micrómetros de espesor, e inmediatamente transfiera las películas de polímeros en el sustrato portador en una cámara de reticulación. A continuación, fotopolimerizar las películas durante 60 minutos bajo bombillas ultravioletas de 365 nanómetros, seguido de post-curado en un horno de vacío durante 24 horas a 120 grados Celsius para completar aún más la conversión.

Cuando los polímeros se hayan curado completamente, utilice un láser de dióxido de carbono para cortar las películas en rectángulos de 4,5 milímetros de ancho por rectángulos de 50 milímetros de largo para pruebas mecánicas dinámicas. Para configurar el analizador mecánico dinámico, equipe la máquina con el accesorio de inmersión en modo de tensión. Conecte el nitrógeno líquido a la máquina y habilite el nitrógeno líquido en el aire como fuente de gas para el horno.

Escriba el método para la medición en seco con el software de la máquina, incluyendo el acondicionamiento, la rampa de temperatura de oscilación y el extremo de acondicionamiento de los pasos de prueba. A continuación, escriba el método para las pruebas de inmersión con el software de la máquina, incluyendo el acondicionamiento, el tiempo de oscilación, la rampa de temperatura de oscilación y los pasos de final de prueba de acondicionamiento. Cuando el analizador esté listo, utilice pinzas con una precisión de 001 milímetros para medir el grosor real de la muestra de polímero para la prueba de aire seco, e introduzca el nombre de la muestra, la descripción y la geometría de la muestra en el software.

Establezca el espacio de carga en 15 milímetros y cargue la muestra. Asegúrese de centrar y alinear la muestra antes de apretar las abrazaderas. A continuación, cierre el horno e inicie la medición en seco.

Cuando la medición haya terminado, abra el horno y retire la muestra de polímero de la máquina. Para medir el grosor real de la muestra de polímero para las pruebas de inmersión, primero mida la muestra con pinzas con una precisión de 001 milímetros e introduzca el nombre de la muestra, la descripción y la geometría de la muestra en el software. Prepare la configuración con el vaso de precipitación fijado con una abrazadera en el agarre superior y ajuste el espacio de carga a 15 milímetros.

Cargue la muestra, asegurándose de centrar y alinear la muestra, y apriete las abrazaderas. Coloque el baño de inmersión en el accesorio inferior y fije bien el baño. A continuación, llene el baño con PBS a temperatura ambiente.

Coloque la tapa en la parte superior del baño, cierre el horno e inicie inmediatamente la medición de inmersión, confirmando que el drenaje está cerrado. Es importante iniciar la medición tan pronto como sea posible después de que el vaso de precipitados se llene con el PBS para asegurarse de que se captura el rango completo del ablandamiento. Cuando la medición haya terminado, abra el drenaje para retirar el PBS del baño de inmersión y abra el horno.

A continuación, retire la tapa del vaso de precipitados, desenrosque y levante el vaso de precipitación, y retire la muestra de polímero de la máquina. El uso del modo de medición de temperatura-tiempo del protocolo permite comparar los perfiles de ablandamiento de diferentes formulaciones de polímeros. La combinación de mediciones de análisis mecánico dinámico en seco y mediciones de inmersión en PBS permite la evaluación de la plastificación inducida por el agua de diferentes formulaciones de polímeros, como lo ilustra la depresión de la temperatura de transición del vidrio y el cambio descendente general de las curvas del módulo.

El ablandamiento de los polímeros para aplicaciones in vivo funciona más eficazmente cuando el polímero seco tiene una temperatura de transición de vidrio por encima de la temperatura corporal pero por debajo de eso en estado húmedo. Por lo tanto, el módulo del polímero cae del módulo vidrioso a elástico tras la inmersión en condiciones fisiológicas. Cuando la temperatura de transición de vidrio de los estados secos y húmedos del polímero están muy por encima de la temperatura corporal, el polímero no se suavizará en condiciones fisiológicas.

Este método le permite reemplazar el PBS con otras soluciones relevantes para imitar el comportamiento de los biomateriales en otros entornos.