בדיקת Microtensile לסביבה מבוקרת של nanocomposites הפולימר מכאני-מסתגל ל לשעבר vivo אפיון

המטרה הכוללת של הליך זה היא לכמת את השינוי בנוקשות במבנה ננו מרוכב מבוסס פוליוויניל, אצטט כפונקציה של הזמן המושתל ברקמה. זה מושג על ידי דפוס ראשון של דגימות הפולימר ננו מרוכבות והדבקתן למחזיקי אקריליק להחדרה לרקמות ובדיקות מיקרו-מכניות. השלב השני הוא הכנת סביבת בודק מיקרו מתיחה כדי לחקות את הסביבה הפיזיולוגית, ex vivo באמצעות מקור לחות ומקור חום קורן.

לאחר מכן, דגימת השתל מוחדרת לרקמה ומוסרת לאחר פרק זמן מוגדר. השלב האחרון הוא להעמיס את הדגימה לבודק המיקרו מתיחה המבוקר סביבתית ולבצע את הבדיקות המכניות כדי לקבוע את מודול החומר של הצעיר לאחר משך ההשתלה שצוין. בסופו של דבר, בדיקת מיקרו מתיחה מבוקרת סביבתית זו משמשת להצגת השינויים בנוקשות המכנית כפי שנמדדו על ידי המודול של יאנג כפונקציה של זמן החשיפה לסביבה הפיזיולוגית.

היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות למדידת תכונות מכניות משתנות כמו ניתוח מכני דינמי, הוא שניתן ליישם אותה על דגימות בקנה מידה מיקרו ולשלוט על הלחות והטמפרטורה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הממשק העצבי, כגון כיצד התגובה הדלקתית לשתל מושפעת מהנוקשות של חומר השתל. ראשית, השג סרט ננו מרוכב מבוסס פוליוויניל אצטט בעובי של 25 עד 100 מיקרומטר המיוצר בטכניקת יציקת תמיסה ודחיסה.

לאחר מכן, הדביקו את הסרט לפרוסת סיליקון על ידי חימום על פלטה חמה בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס למשך שתי דקות. זה מקדם מגע אינטימי בין הסרט לפרוסה ומבטיח שהסרט יישאר שטוח לעיבוד מיקרו. כעת השתמש בעיבוד מיקרום לייזר כדי לעצב את הסרט לגיאומטריות דגימת הבדיקה הרצויות.

הפרמטרים הישירים של עיבוד מיקרו לייזר ימני מוגדרים להספק של 0.5 וואט, מהירות של 56 מילימטרים לשנייה ו-1000 פולסים לאינץ' מכונה. הדגימות שישמשו לקביעת תנאים סביבתיים הנקראים דגימות התקנה למבנים בצורת עצם כלב עם מידות כרית רוחביות של 1.5 מילימטר על 1.5 מילימטר ומידות אלומה רוחבית של 300 מיקרומטר על 3000 מיקרומטר. העובי תואם לזה של הסרט בכל המכונה הדגימות לניסויים ex vivo המכונים דגימות שתל לקרניים, 300 מיקרומטר על שישה מילימטרים בעובי התואם לזה של הסרט.

לאחר הסרת הוופל ממערך המיקרו-עיבוד, השתמש בסכין גילוח ובפינצטה כדי לשחרר בזהירות את הדגימות מהפרוסה כדי לטפל בדגימות. הכן מחזיקי אקריליק המיועדים לשמש כחלק ממערכת האחיזה בבודק המיקרו מתיחה. בניסוי זה, כל מחזיק הוא 11 מילימטרים על שבעה מילימטרים בעובי של 2.2 מילימטרים ויש לו שני חורים ליישור עם ברגים בבודק המיקרו מתיחה.

סימונים חרוטים בלייזר הראו את קו המרכז של המחזיק במרחק של 1.5 מילימטרים מהקצה. כל דגימת שתל דורשת מחזיק אקרילי אחד, הנח כמות קטנה של דבק על בסיס ג'ל אקרילי סנו על קו האמצע של מחזיק האקריליק, והדבק בזהירות אורך של 1.5 מילימטר של דגימת השתל למחזיק החופף לקו המרכזי המסומן. הקפד לוודא שהג'ל הדביק יישאר רק לאורך 1.5 מילימטר של הננו מרוכב מבוסס פוליוויניל אצטט המודבק למחזיק האקרילי.

התחל בטעינת דגימת התקנה יבשה לתוך בודק המיקרו מתיחה. תחילה הידוק בין האחיזות הניידות, ולאחר מכן בין האחיזות הקבועות הרכיב מברשת אוויר עם מאגר מלא במים למצב קבוע כאשר הזרבובית מכוונת לעבר דגימת המיקרו מתיחה. חבר את מברשת האוויר למדחס אוויר באמצעות צינורות פלסטיק כשפיית מברשת האוויר סגורה לחלוטין.

הפעל את מדחס האוויר. התחל בהליך בדיקת מיקרו מתיחה מחזורית, לסירוגין בין מתח מתיחה למתח דחיסה המופעל על הדגימה. הבדיקה צריכה להישאר באזור האלסטי הליניארי של עלילת מתח המתח.

במקרה זה, המתח המופעל מוגבל לפחות מ-2%בניסויים אלה, קצב המתח נשלט תוך כדי מדידת הכוח הנדרש להשגת מתח זה. כדי לקבוע את תנאי הלחות הרצויים להגדיל בהדרגה את הזרימה מזרבובית מברשת האוויר ולפקח על שיפוע עלילת רכבת הלחץ כפונקציה של כמות הזרימה ממברשת האוויר, הזרימה המקסימלית שאינה גורמת להפחתה משמעותית במודול של יאנג לאורך תקופה של 60 שניות היא הרמה שתשמש לניסויי ex vivo. לבסוף, מדוד את הטמפרטורה ליד הדגימה.

הגדרה אידיאלית תכלול צמד תרמי עם קריאה דיגיטלית, ומדידות יבוצעו בזמן שמברשת האוויר פועלת. הגדר את העוצמה והמרחק של מקור חום קורן כך שטמפרטורת הדגימה תישמר על 37 מעלות צלזיוס כדי להתאים לתנאים הפיזיולוגיים. השוואת הבקרה מתחילה בטבילת דגימות ההתקנה למשך 30 דקות לפחות במי מלח חוצצים פוספט או PBS כדי לאפשר לה להתרכך למינימום של מודול יאנג.

טען במהירות דגימה לתוך בודק המיקרו מתיחה והתחל בבדיקת מיקרו מתיחה מחזורית כשמברשת האוויר כבויה בזמן שהדגימה מתייבשת בתנאי הסביבה, ה-ModuLite של יאנג שנמצא מנתונים אלה יציין כמה מהר הדגימה מתייבשת בתנאים לא מבוקרים. לאחר מכן, טען התקנה רוויה שנייה של PBS. דגימה לתוך בודק המיקרו והתחיל בבדיקת מיקרו מתיחה מחזורית עם מברשת האוויר כאן, המוד המחושב של יאנג, אציין כמה מהר הדגימה מתייבשת בתנאי לחות מבוקרים.

אבטח דגימה של רקמת קליפת המוח. בהדגמה זו, הרקמה המושתלת נשמרת לחות באמבט של נוזל מוחי מלאכותי בעמוד השדרה שנשמר על 37 מעלות צלזיוס לפני ובמהלך הניסוי. לאחר מכן, חבר דגימת שתל על המחזיק שלה למהדק מיקרו מניפולטור.

מקם את הגשושית כך שתהיה אורתוגונלית לרקמת קליפת המוח. הורד את דגימת הפולימר לקליפת המוח באמצעות מניפולטור המיקרום. בקרות ידיים.

השאירו את הדגימה ברקמת קליפת המוח עד שזמן השתלת המטרה יחלוף בין דקה ל-30 דקות. נקוט באמצעי זהירות מפני התייבשות הרקמה במהלך תקופה זו בזמן שהגשושית מושתלת בקליפת המוח. הכן את בודק המיקרו מתיחה על ידי הגדרת המוט היבש למצב תזוזה אפס של שלושה מילימטרים מהמהדק הנייח.

הגדר גם את הגדרת זרימת פיית מברשת האוויר ואת הגדרת הספק מקור החום הקורן לערכים שנקבעו קודם לכן. בתום זמן ההשתלה שצוין, הרם את הגשושית מקליפת המוח באמצעות בקרות היד של מניפולטור המיקרום מיד והסר בזהירות את הדגימה מהדק המניפולטור מיקרום וקח אותה לבודק המיקרו מתיחה כדי להתחיל בבדיקה תוך שתי דקות מיד לאחר ההסבר, טען את הדגימה בין שתי הסטים של מהדקי בודק מיקרו מתיחה. מכיוון שמחזיק המדגם נועד לשמש כמחצית העליונה של מהדק אחד, הנח את מכלול דגימת השתל על צד דגימת האחיזה הניידת כלפי מטה.

יש להרכיב את המדגם במרכז כל מהדק, והמהדקים חייבים להיות מפולסים זה ביחס לזה. זה מבטיח שהמתח מופעל רק לאורך הגשושית. כעת התאם את מיקום המדגם כך שהמרחק בין המהדקים הוא שלושה מילימטרים וקצה הגשושית מונח לתוך המהדק הקבוע.

אורך שלושת המילימטרים בין המהדקים הוא אורך המד של המדגם שישמש בחישובים מאוחרים יותר. מיד לאחר אבטחת הדגימה בין שני המהדקים ותוך שתי דקות מהסבר מהרקמה העצבית, הפעל את המנוע בכיוון המתיחה כדי להאריך את הדגימה בקצב קבוע. הקצב כאן הוא 10 מיקרומטר לשנייה.

מדוד ורשום בו זמנית את התארכות הדגימה ואת הכוח הנלווה הנדרש למתיחת הדגימה. הפסק את בדיקת המיקרו מתיחה במקרה של כשל מכני של הדגימה או כאשר מגיעים לטווח המוט היבש. ייצא את הנתונים שנאספו לניתוח.

חזור על בדיקת המיקרו מתיחה עבור כל דגימה ו/או מצב השתלה. שרטט את עקומת המתח לעומת המתח עבור כל דגימה באמצעות תוכנה. לאחר מכן, בודד את החלק האלסטי הליניארי של העלילה.

החלק המבודד של החלקה צריך לכלול לפחות 10 נקודות ויש לקחת אותו מקטע החלקה בו השיפוע הוא הגדול ביותר. כעת השתמש בכלי התאמת עקומה מבוססי תוכנה כדי למצוא את קו ההתאמה הטוב ביותר לחלק זה. השיפוע של קו ההתאמה הטוב ביותר תואם את מודול יאנג של הדגימה.

עבור דגימות ההתקנה שנבדקו במצב מחזורי, קבע את מודול יאנג עבור כל מחזור. לאחר שזה נעשה, שרטט את מודול יאנג של כל מחזור לעומת זמן. חלקה זו בחרה במודול יאנג כפונקציה של זמן, כפי שנמדד במהלך בדיקות מתיחה מחזוריות כדי לקבוע את הגדרות מברשת האוויר הנכונות לשליטה בסביבה.

האזור המוצל הוא הזמן שבמהלכו הופעלה מברשת האוויר בהגדרות מברשת האוויר בהן נעשה שימוש. המודול של יאנג אינו משתנה באופן משמעותי עם הזמן. זה מצביע על כך שכמות המים הנספגת על ידי דגימת ההתקנה ממברשת האוויר אינה מספיקה כדי לתרום להפחתת הנוקשות.

להלן מודול יאנג לעומת טימין לדגימות רוויות מים בסביבות בדיקת מתיחה מבוקרות לחות ולא מבוקרות. ההתאוששות של מודול יאנג הראשוני איטית בהרבה בסביבה המבוקרת. זה מדגים את הגידול בזמן הנדרש לייבוש הדגימה בסביבה זו, ניתן להשתמש בזמן נוסף זה לביצוע בדיקות מכניות על דגימות שהושתלו.

אלו הן תרשימים מייצגים המראים את עקומות רכבת הלחץ עבור דגימה יבשה ודגימה רטובה שהושתלה בקליפת חולדה במשך 30 דקות. המודול של יאנג, המתאים לשיפוע של עלילת רכבת הלחץ באזור האלסטי הליניארי, הוא בבירור הרבה יותר גדול עבור הדגימה היבשה. שתי הדגימות היו מאומצות לפרוץ פנימה.

תרשים אחרון זה הוא מודול יאנג לעומת משך השתל עבור הדגימות המונחות בקליפת המוח. לאחר כחמש דקות של השתלה, הדגימה מציגה שינוי מועט במודול של יאנג. זה מצביע על כך שהדגימה מגיעה לרוויה ולקשיחות מינימלית בפרק זמן זה.

בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לתכנן מראש כדי להבטיח שניתן לשמור על תנאים פיזיולוגיים הן בסביבת הבדיקות ברקמות והן בסביבת הבדיקה ex vivo. ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להעריך את ההתנהגות המכנית של חומרים אחרים בעלי תכונות תלויות סביבה, כולל חומרים מתכלים וניתן לבצע אותה כדי להעריך את קצב הפירוק או היציבות המכנית של חומרים פולימריים in vivo.