Name: אנליזה סביבתית של מכני דינמי כדי לחזות את ההתנהגות ריכוך של השתלת עצבים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 59 s
Description: חקור ניתוח מכני דינמי לחיזוי התנהגות ריכוך של שתלים עצביים. שיטה זו מחקה תנאי גוף באמצעות PBS בטמפרטורת גוף ומפחיתה את הצורך בניסויים בבעלי חיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים רוצה להודות ד ר טיילור וואר ומאפשר לנו לשימוש ב- DMA הסביבה שלו.
עבודה זו נתמכה על ידי המשרד של העוזר למזכיר ההגנה לענייני בריאות דרך עמית שנסקרו רפואי מחקר התוכנית [W81XWH-15-1-0607]. דעות, פרשנויות, מסקנות והמלצות הן אלו של המחברים, לא בהכרח שאושרה על ידי ההגנה.

1. הכנה של פולימר דגימות לבדיקה
<ol><li>לסנתז הפולימר תיול-ene הריכוך על פי פרוטוקולים הקודמים בתוך ברדס fume. 1 , 2 , 4 , 18 . בקצרה, מערבבים כמויות כמותית של תיול כדי אלקן מונומרים עם סך של 0.1 wt % צילום יוזם.<ol>
<li>להכין בקבוקון זכוכית 20 מ"ל פולימר ערבוב. לכסות את המבחנה בנייר אלומיניום כדי למנוע פנייה אל הפתרון מונומר התקרית אור ולשמור בטמפרטורת החדר (RT). השתמש כל הכימיקלים כפי שהתקבלו ללא טיהור נוסף.</li>
		<li>ריכוך מלא פולימר, להוסיף 50 מול % 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (TATATO), מול 45% trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate) (TMTMP) ומול 5% טריס [2-(3-mercaptopropionyloxy) אתיל] isocyanurate (TMICN) מכוסה המבחנה בעזרת פיפטה של פלסטיק חד פעמיות.</li>
		<li>להוסיף 0.1% wt photoinitiatior 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA) הפתרון פולימר.</li>
		<li>מערבבים את תוכן בתוך המכל ביסודיות על ידי כוכבי הלכת מהירות ערבוב מבלי לחשוף את הפתרון לאור. הערה: הפתרון פולימר רגיש לאור, יתחיל פולימריזציה לאחר 45 עד 60 דקות, גם אם מכוסה בנייר כסף. לכן, השתמש הפתרון פולימר מהר ככל האפשר לאחר ערבוב.</li>
	</ol>
</li>
	<li>ספין המעיל הפתרון פולימר מוכנים בסעיף 1.1 כמו סרטים רזה בין 5-50 מיקרומטר עובי זכוכית מיקרוסקופיים שקופיות או סיליקון כמו מצע המוביל לפי העקומה ספין (איור 2). עבור 30 מיקרומטר עובי הסרט, ספין-600 סל ד ל 30 s. הערה: בעת שימוש ניסוח SMP שונים, מהירות סיבוב ואת הזמן עשוי להשתנות בהתאם צמיגות של הפתרון פולימר.</li>
	<li>העבר את סרטים פולימריים על המצע המוביל מיד לאחר ספינינג אל התא crosslinking. פולימריזציה צילום הסרטים עבור 60 דקות תחת נורות nm UV 365 ולריפוי שלאחר עבור 24 שעות בתנור ואקום ב 120 ° C בכדי להשלים את ההמרה.</li>
	<li>חותכים את סרטים פולימריים נרפא דגימות מלבני עם רוחב של 4.5 מ מ, אורך 50 מ מ לבדיקה DMA. עוביים עשויים להשתנות בין 5 50 מיקרומטר. הדגימות ניתן להביא אל תוך מדידת הגיאומטריה החלת שתי שיטות שונות (בחר שלב 1.4.1 או 1.4.2).<ol>
<li>חותכים את סרטים פולימריים נרפא מלבנים באמצעות לייזר2 CO. לקבוע את הלייזר2 CO לעבד פרמטרים 5.0% כוח (2.0 W) ומהירות 10.0% (0.254 m/s) (איור 3 א).</li>
		<li>הגדר את הדגימות DMA באמצעות פוטוליתוגרפיה במתקן חדר נקי Class 10000 (איור 3B). להשתמש את סובסטרטים SMP-על-זכוכית או וופל סובסטרטים התחלה ב- חדר נקי.<ol>
<li>רשת אלחוטית טמפרטורה נמוכה ניטריד סיליקון להתנהג כמו מסכה קשה עבור פלזמה הבאים תצריב תהליכים. תבנית המיתאר/צורת ההתקן באמצעות טכניקות הדפס אבן רגיל. השתמש etcher פלזמה עם SF6 פלזמה2 O להסיר את מסכת קשה ואת SMP שכבה, בהתאמה.</li>
			<li>לאחר השכבה SMP פלזמה חרוט אל השקופיות זכוכית/פרוסת סיליקון, לחרוט את המסכה קשה של ניטריד סיליקון הנותרים משם, 10:1 מדולל-HF מח ש.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Delaminate התקנים הבדיקה של השקופיות זכוכית/כשהפחד למסמס במים יונים כשלב האחרון.</li>
</ol>2. מכונת ההתקנה
<ol><li>השתמש מנתח מכני דינמי (DMA) עם מערכת טבילה. לצייד את המכונה עם הנורה טבילה במצב מתח (איור 1). החנקן הנוזלי להתחבר למחשב ולאפשר LN2/אוויר כמקור דלק עבור החימום.</li>
	<li>לכתוב את שיטת למדידות יבש עם התוכנה מכונה, כולל את שלושת השלבים הבאים: מיזוג, תנודה טמפרטורה הרמפה, וסיום מיזוג של הבדיקה, לאחר מכן להגדיר את הפרמטרים כדלקמן:<ol>
<li>להגדיר את הפרמטרים הבאים עבור האפשרויות מיזוג: מצב = הפעיל, בחר "מתח", כוח צירית = 0.05 N, הגדרת הערך ההתחלתי כדי "על", רגישות = 0.0 N, מצב יחסי כוח = כוח מעקב, לפצות את המירב עבור מודולוס = פעיל, בחר "כוח צירית" ולאחר מכן להגדיר כוח דינמי 25.0%, מינימום כוח צירית = 0.05 N, מתוכנת סיומת מתחת 0.0 הרשות הפלסטינית, מצב לזמין, זן להתאים = 0.05%, המתח המינימלי = 0.1%, מאמץ מרבי = 0.5%, כוח מינמלי = 0.05 N, מקסימום כוח = 0.2 ש</li>
		<li>להגדיר את הפרמטרים הבאים על הרמפה טמפרטורה תנודה: להתחיל טמפרטורה = 10 ° C, יורשים קבע נקודה = לא פעיל, זמן להשרות = 0.0 s, ולחכות טמפרטורה = פעיל, כבש שער = 2.0 ° C/דקה, טמפרטורה סוף = 100 ° C, לטבול פעם אחרי הרמפה = 0.0 s, קצב הדגימה = 1 pts/s, זאת בהקדם האפשרי n % = 0.275%, בנקודה אחת, תדירות = 1 הרץ.</li>
		<li>להגדיר את הפרמטרים הבאים לסוף מיזוג של מבחן: הסביבתי = לא פעיל, כוח צירית התאמה =, מצב זמין, מתמר/מנוע = לא פעיל.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לכתוב את שיטת טבילת בדיקות עם תוכנת מחשב כולל את ארבעת השלבים הבאים: מיזוג, תנודה-זמן, טמפרטורה-תנודה הרמפה, מיזוג-end של הבדיקה, לאחר מכן להגדיר את הפרמטרים כדלקמן:<ol>
<li>להגדיר את הפרמטרים הבאים עבור האפשרויות מיזוג: מצב = הפעיל, בחר "מתח", כוח צירית = 0.05 N, הגדרת הערך ההתחלתי כדי "על", רגישות = 0.0 N, מצב יחסי כוח = כוח מעקב, לפצות את המירב עבור מודולוס = פעיל, בחר "כוח צירית" והגדר כוח דינמי 25.0%, מינימום כוח צירית = 0.05 N, מתוכנת סיומת מתחת 0.0 הרשות הפלסטינית, מצב לזמין, זן להתאים = 0.05%, המתח המינימלי = 0.1%, מאמץ מרבי = 0.5%, כוח מינמלי = 0.05 N, מקסימום כוח = 0.2 ש</li>
		<li>להגדיר את הפרמטרים הבאים עבור הזמן תנודה: טמפרטורה = 39.5 מעלות צלזיוס, יורשים קבע נקודה = לא פעיל, זמן להשרות = 0.0 s, ולחכות טמפרטורה = לא פעיל, משך = 3600.0 s, קצב הדגימה = 1 pts/s, זן % = 0.275%, בנקודה אחת, תדירות = 1 הרץ.</li>
		<li>להגדיר את הפרמטרים הבאים על הרמפה טמפרטורה תנודה: להתחיל טמפרטורה = 10 ° C, יורשים קבע נקודה = לא פעיל, זמן להשרות = 300.0 s, ולחכות טמפרטורה = לא פעיל, כבש שער = 2.0 ° C/דקה, טמפרטורה סוף = 85 ° C, לטבול פעם אחרי הרמפה = 300.0 s, קצב הדגימה = 1 pts/s, s הרכבת % = 0.275%, בנקודה אחת, תדירות = 1 הרץ.</li>
		<li>להגדיר את הפרמטרים הבאים לסוף מיזוג של מבחן: הסביבתי = לא פעיל, כוח צירית התאמה =, מצב זמין, מתמר/מנוע = לא פעיל.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. לטעום טעינת ופריקת למדידות יבש
<ol><li>למדוד את עובי בפועל של הדגימה פולימר בדיקה יבש (באוויר) עם קליבר עם דיוק 0.001 מ מ.</li>
	<li>הזן את הדגימה שם, תיאור וכן דוגמאות גיאומטריה לתוך התוכנה.</li>
	<li>הפער העמסה מוגדר 15 מ מ ולטעון את הדגימה. הקפד מרכז וליישר הדגימה לפני התפסים נדפקנו חזק יד או השתמש ברגים מומנט עם 0.1 N (איור 3C).</li>
	<li>לסגור את הכבשן ולהתחיל המדידה בשיטות המתוארות בסעיף 2.2.</li>
	<li>המתן עד המדידה נגמר. לפתוח את התנור ולהסיר את הדגימה פולימר מהמכונה.</li>
</ol>4. דוגמת ולהורדה לבדיקת טבילה
<ol><li>למדוד את עובי בפועל של הדגימה פולימר כדי ליהנות מחוויה חושית בדיקות ב- PBS עם קליבר עם דיוק 0.001 מ מ.</li>
	<li>הזן את הדגימה שם, תיאור וכן דוגמאות גיאומטריה לתוך התוכנה.</li>
	<li>להכין את תוכנית ההתקנה עם כשהספל טבילה קבוע עם מלחציים-האחיזה העליונה (איור 4Aב').</li>
	<li>הגדר את הפער הטעינה 15 מ מ ולטעון המדגם (איור 4C). הקפד מרכז וליישר את הדגימה (איור 5) לפני התפסים נדפקנו חזק יד או השתמש מפתח ברגים מומנט עם 0.1 ש</li>
	<li>למקם את אמבט טבילה האהיל התחתון, לדפוק את זה בחוזקה (איור 4D). למלא את האמבט עם RT PBS (איור 4E), למקם את המכסה על העליונה (איור 4F), סוגרים את התנור (איור 4G) והתחל את המדידה מיד בשיטות המתוארות בסעיף 2.3. להבטיח כי הניקוז סגורה (איור 4 H).</li>
	<li>המתן עד המדידה נגמר. הסר את PBS המרחצאות טבילה באמצעות הניקוז. לפתוח את התנור, להסיר את המכסה הספל, להתיר את הספל טבילה, להרים אותו, ולהסיר המדגם פולימר מהמכונה.</li>
	<li>לנקות את התפסים ואת הספל טבילה במים בטל מגוהץ כדי להסיר כל מלח שנותרו מגניב.</li>
</ol>5. מידות
<ol><li>למדוד הפולימר באוויר ללא כשהספל טבילה. בצע את ההוראות עבור מדגם ולהורדה כמתואר בסעיף 3. חזור על המדידה הזו לפחות 3 x כדי לאסוף את התוצאות עם משמעות סטטיסטית.</li>
	<li>למדוד הפולימר בתוך האמבטיה טבילה ביצוע הפעולות המתוארות בסעיף 4. חזור על המדידה לפחות 3 x כדי לאסוף את התוצאות עם משמעות סטטיסטית.</li>
</ol>6. נתונים לפרשנות
<ol><li>פתיחת הכרטיסיה תוצאות בתוכנות מחשב, איפה הנתונים הגולמיים יכול להיות מוצג בתבנית של טבלה או התווה גרף.</li>
	<li>להתוות את החלק הראשון של המדידה טבילה, המדידה תנודה-זמן, כמו אחסון מודולוס לאורך זמן כדי להעריך את קינטיקה ריכוך. העקומה מציג כמה מהר המודולוס של הפולימר יורדת לאורך זמן ואילו שקוע PBS.</li>
	<li>הערה בפעם שבו המודולוס מתאזן. זה מייצג את הזמן ריכוך בתנאים פיזיולוגיים.</li>
	<li>אם הפולימר לא התרככו באופן מלא לאחר טבילה קבע זמן 1 h, חזור על המדידה עם הזמן טבילה מוגברת.</li>
	<li>הצגת רמפות תנודה בטמפרטורה של המדידות אוויר, PBS מודולוס אחסון על הציר השמאלי, דלתא השיזוף על הציר נכון מעל הטמפרטורה כדי להציג את המאפיינים thermomechanical של הפולימר לפני (יבש) ואחרי (ב- PBS) plasticization .</li>
	<li>להתוות את הנתונים עבור בסאונה היבשה (אוויר), מדידות PBS יחד טוב יותר להציג את השינויים במאפייני thermomechanical עקב plasticization.</li>
	<li>הערה המודולוס אחסון של חומר יבש 25 ° c, המדגם רטוב ב 37 מעלות צלזיוס, כמו אלה הם מספרים רלוונטי להערכת מנת לרכך כמה הפולימר במהלך ההשתלה.</li>
	<li>הערה השינויים דלתא שזוף שיא בין הדגימות רטוב ויבש.</li>
	<li>יצא את הנתונים כקובץ. txt או. csv עבור נתונים פרשנות נוספת ואת התוויית עם תוכנות אחרות.</li>
</ol>

<ol><li>Garcia-Sandoval, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+softening+spinal+cord+stimulation+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Chronic softening spinal cord stimulation arrays.</a> Journal of Neural Engineering. 15 (4), 045002(2018).</li>
<li>Ecker, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sterilization+of+Thiol-ene%2FAcrylate+Based+Shape+Memory+Polymers+for+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Materials+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Sterilization of Thiol-ene/Acrylate Based Shape Memory Polymers for Biomedical Applications.</a> Macromolecular Materials and Engineering. 302 (2), 1600331(2017).</li>
<li>Simon, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+demonstration+of+an+intracortical+probe+technology+with+tunable+modulus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+A%22%5BJournal%5D)">Design and demonstration of an intracortical probe technology with tunable modulus.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 105 (1), 159-168 (2017).</li>
<li>Do, D. -H., Ecker, M., Voit, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+Thiol-Ene%2FAcrylate-Based+Polymer+for+Neuroprosthetic+Implants%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">Characterization of a Thiol-Ene/Acrylate-Based Polymer for Neuroprosthetic Implants.</a> ACS Omega. 2 (8), 4604-4611 (2017).</li>
<li>Ware, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thiol-ene%2Facrylate+substrates+for+softening+intracortical+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+B-Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Thiol-ene/acrylate substrates for softening intracortical electrodes.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part B-Applied Biomaterials. 102 (1), 1-11 (2014).</li>
<li>Ware, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thiol-Click+Chemistries+for+Responsive+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Bioscience%22%5BJournal%5D)">Thiol-Click Chemistries for Responsive Neural Interfaces.</a> Macromolecular Bioscience. 13 (12), 1640-1647 (2013).</li>
<li>Ware, T., Simon, D., Rennaker, R. L., Voit, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smart+Polymers+for+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Reviews%22%5BJournal%5D)">Smart Polymers for Neural Interfaces.</a> Polymer Reviews. 53 (1), 108-129 (2013).</li>
<li>Ware, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Responsive%2C+Softening+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Responsive, Softening Neural Interfaces.</a> Advanced Functional Materials. 22 (16), 3470-3479 (2012).</li>
<li>Stiller, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+Intracortical+Recording+and+Electrochemical+Stability+of+Thiol-ene%2FAcrylate+Shape+Memory+Polymer+Electrode+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Chronic Intracortical Recording and Electrochemical Stability of Thiol-ene/Acrylate Shape Memory Polymer Electrode Arrays.</a> Micromachines. 9 (10), 500(2018).</li>
<li>Biran, R., Martin, D. C., Tresco, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+cell+loss+accompanies+the+brain+tissue+response+to+chronically+implanted+silicon+microelectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays.</a> Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).</li>
<li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).</li>
<li>Lacour, S. P., Courtine, G., Guck, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+and+technologies+for+soft+implantable+neuroprostheses%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Materials%22%5BJournal%5D)">Materials and technologies for soft implantable neuroprostheses.</a> Nature Reviews Materials. 1 (10), 16063(2016).</li>
<li>Stiller, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Meta-Analysis+of+Intracortical+Device+Stiffness+and+Its+Correlation+with+Histological+Outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">A Meta-Analysis of Intracortical Device Stiffness and Its Correlation with Histological Outcomes.</a> Micromachines. 9 (9), 443(2018).</li>
<li>Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+mechanical+considerations+for+chronically-implanted+neural+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes.</a> Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001(2018).</li>
<li>Nguyen, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically-compliant+intracortical+implants+reduce+the+neuroinflammatory+response%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response.</a> Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014(2014).</li>
<li>Ecker, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Softening+Polymers+to+Multi-Material+Based+Bioelectronic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Multifunctional+Materials%22%5BJournal%5D)">From Softening Polymers to Multi-Material Based Bioelectronic Devices.</a> Multifunctional Materials. , (2018).</li>
<li>Hess, A. E., Potter, K. A., Tyler, D. J., Zorman, C. A., Capadona, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmentally-controlled+Microtensile+Testing+of+Mechanically-adaptive+Polymer+Nanocomposites+for+ex+vivo+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization.</a> Journal of Visualized Experiments. (78), e50078(2013).</li>
<li>Black, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+compatibility+testing+of+thiol-ene%2Facrylate-based+shape+memory+polymers+for+use+in+implantable+neural+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+A%22%5BJournal%5D)">In vitro compatibility testing of thiol-ene/acrylate-based shape memory polymers for use in implantable neural interfaces.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 106 (11), 2891-2898 (2018).</li>
<li>Hassler, C., Boretius, T., Stieglitz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+for+neural+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymer+Science+Part+B%3A+Polymer+Physics%22%5BJournal%5D)">Polymers for neural implants.</a> Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49 (1), 18-33 (2011).</li>
</ol>

המחברים מצהירים כי יש להם אינטרסים כלכליים אין מתחרים.

השימוש של DMA סביבתיים מאפשר חקר ההתנהגות של פולימרים שונים השתמשו בשם דיאלקטריים עבור שתלים עצביים19 או התקנים ביו אחרים בפתרון, לחקות ויוו תנאים. זה כולל, אך אינו מוגבל ל, פוליאימיד, parylene-C, PDMS ו- SU-8. Hydrogels וחומרים מטריצה חוץ-תאית (ECM) יכולים גם לחקור את האירוע באמצעות שיטה זו. ההפרשים של ריכוך הכוללת של הפולימר, כמו גם קינטיקה ריכוך שלה ניתן להשוות בקלות בין פתרונות שונים, כולל מים, מים כבדים, PBS. אפשרי גם לבחון את השפעת טמפרטורות שונות טבילה או הבדלים הנובעים עוביים פולי...

דור חדש של החומרים המשמשים בשם דיאלקטריים עבור שתלים עצביים כוללת ריכוך צורה זיכרון פולימרים1,2,3,4,5,6,7 8, ,9. חומרים אלה הם מספיק קשים במהלך ההשתלה כדי להתגבר על כוחות קריטי קריסה, אך הם הופכים עד שלושה סדרי גודל רך יותר לאחר ההשתלה בסביבת הגוף. הוא ניבא כי חומרים אלה מראים של אינטראקציה רקמות מכשיר טוב יותר בשל ההתאמה מופחתת במודולוס לעומת חומרים מסורתיים המשמשים השתלת עצבים, כגון טונגסטן או סיליקון. מסורתי, נוקשות התקנים מראים תגובה דלקתית לאחר ההשתלה, ואחריו רקמות כימוס, astroglial צלקות אשר לעתים קרובות התוצאות התקן כשל10,11. זה הנחה נפוצה פחות נוקשות התקנים למזער את גוף זר תגובה12,13,14. הנוקשות של התקן מוכתב על ידי מודולוס ושטח חתך הרוחב שלה. לכן, חשוב להפחית שני גורמים כדי לשפר את התאימות של התקן ואינטראקציה, בסופו של דבר, את המכשיר רקמות.
העבודה על ריכוך פולימרים בהשראת עבודתו של נגוין ואח15, אשר הראו כי שתלים intracortical תואם מכנית-להפחית את התגובה neuroinflammatory. בעבר השתמשו poly(vinyl acetate) מסתגלת מכנית/מיתרני זנב תאית nanocrystal (tCNC) nanocomposites (NC), אשר הופכים תואם לאחר ההשתלה.
המעבדה Voit, מצד שני, משתמש במערכת מאוד tunable של פולימרים תיול-ene ו תיול-ene/אקרילט. חומרים אלה הם יתרון בכך מידת הריכוך לאחר חשיפה לתנאי ויוו ניתן לכוונן בקלות על ידי עיצוב פולימר. על ידי בחירת הרכב פולימר הנכון ואת צפיפות crosslink, את טמפרטורת המעבר זכוכית ועל האלסטיות של הפולימר יכולה להיות שונה2,4,5,6,8. השפעת הבסיסית ריכוך היא plasticization של הפולימר סביבה מימית. מאת פולימר עם טמפרטורת המעבר זכוכית (Tg) מעל טמפרטורת הגוף כאשר יבש (המדינה במהלך ההשתלה), אבל מתחת לטמפרטורת הגוף לאחר שהיה שקוע בתוך מים או PBS, וכתוצאה מכך הנוקשות/המודולוס של הפולימר באפשרותך להעביר מ מזוגגות (נוקשה) כאשר יבש כמו גומי (רכות) כאשר השתילו16.
עם זאת, מדידות מדויק ואמין של ריכוך בשל plasticization את המשמרת של Tg מתוך בסאונה היבשה להרטיב הברית לא הצליחו למדוד את העבר. ניתוח מכני דינמי מסורתי מתבצע אוויר או גזים אצילים, אינו מאפשר מדידה של המאפיינים thermomechanical של פולימרים בתוך פתרון. במחקרים קודמים, פולימרים צריך היה שקוע ב- PBS עבור כמויות שונות של זמן. דוגמאות נפוחות אז שימשו כדי לבצע ניתוח מכני דינמי (DMA)6,7,8. אולם, מאז הניתוח כרוך רמפה טמפרטורה, דגימות מתחיל להתייבש במהלך המדידה, לא תשואה נציג נתונים. הדבר נכון במיוחד אם גודל המדגם הופכת לקטנה. כדי לנבא את ריכוך של הגששים עצבית, זה יהיה צורך לבדוק 5 עד 50 סרטים פולימריים מיקרומטר-דק, וזה לא אפשרי עם DMA המסורתי בשל הנ ל הייבוש של הדגימות במהלך המדידה.
הס ואח17 עיצבו microtensile לפי הזמנה בודקים מכונת כדי להעריך את תכונות מכניות של חומרים גמישים באופן מכני באמצעות שיטת לסביבה מבוקרת. בעבר השתמשו מערכת airbrush לרסס מים על דגימות במהלך המדידה כדי למנוע ייבוש.
השימוש של הסביבה DMA (איור 1), לעומת זאת, מאפשרת מדידה של סרטים פולימריים בתחום פתרונות, כגון מים, PBS, בטמפרטורות שונות. פעולה זו מאפשרת לא רק מדידה של מאפיינים thermomechanical של הפולימר במדינה ספוג/מרוכך, אלא גם מדידה של קינטיקה ריכוך שלה. אפילו מתיחה בדיקות ומדידות נפיחות אפשריות בתוך האמבטיה טבילה של מחשב זה. זה מאפשר ללימודי המדויק plasticization-induced ריכוך של מצעים פולימריים לנבא התנהגויות ויוו .

<table><tbody><tr><td>1,3,5-טריאליל-1,3,5-טריאזין-2,4,6(1H,3H,5H)-טריון (TATATO)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>114235-100G</td><td></td></tr><tr><td>2,2-דימתוקסי-2-פנילאצטופנון (DMPA)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>196118-50G</td><td></td></tr><tr><td>לייזר CO2 גרבוגרף LS100</td><td>Gravotech, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>שקופיות מיקרוסקופ זכוכית גדולות קורנינג, 75 x 50 מ"מ</td><td>טד פלה</td><td>26005</td><td></td></tr><tr><td>DMA סביבתי: RSA-G2 מנתח מוצקים</td><td>TA Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>פינצטה מפלסטיק בטוחה ESD, טיפים; שטוח, ברווז, 11.5 ס"מ</td><td>קול פאלמר</td><td>EW-07387-17</td><td></td></tr><tr><td>Laurell WS-650-8B ציפוי ספין</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>חנקן נוזלי</td><td>גז</td><td></td><td></td>אוויר</tr><tr><td>PBS, 1X Solution, Fisher BioReagents</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP243820</td><td></td></tr><tr><td>SHEL LAB תנור ואקום</td><td>VWR International</td><td>89409-484</td><td></td></tr><tr><td>סיליקון </td><td>רקיק אוניברסיטת רקיק</td><td></td><td>כיתה מכנית</td></tr><tr><td>מערכת הטבילה RSA-G2</td><td>מכשירי TA</td> Trimethylolpropane <td></td><td></td></tr><tr><td>tris(3-mercaptopropionate) (TMTMP)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>381489-100ML</td><td></td></tr><tr><td>UVP CL-1000 תא קישור עם נורות 365 ננומטר</td><td>VWR International</td><td>21474-598</td><td></td></tr></tbody></table>

אנליזה סביבתית של מכני דינמי כדי לחזות את ההתנהגות ריכוך של השתלת עצבים

Environmental Dynamic Mechanical Analysis to Predict the Softening Behavior of Neural Implants

כאשר משתמש סובסטרטים ריכוך באופן דינמי עבור שתלים עצביים, זה חשוב שתהיה שיטה אמינה במבחנה כדי לאפיין את ההתנהגות ריכוך של חומרים אלה. בעבר, לא היה אפשר למדוד באופן משביע רצון של ריכוך של סרטים רזה בתנאים לחקות סביבה הגוף ללא מאמץ ניכר. פרסום זה מציג שיטה חדשה ופשוטה המאפשרת ניתוח מכני דינמי (DMA) של פולימרים בתחום פתרונות, כגון פוספט buffered תמיסת מלח (PBS), בטמפרטורות הרלוונטיים. השימוש של DMA הסביבה מאפשרת מדידה של ההשפעות ריכוך של פולימרים עקב plasticization מדיה שונים, טמפרטורות, אשר ולכן מאפשר חיזוי של התנהגות חומרים בתנאים ויוו .

השימוש של DMA הסביבה מאפשרת הניתוח של ריכוך קינטיקה ויכולות ריכוך הכוללת של פולימרים. באמצעות מצב מדידת טמפרטורה-זמן של הפרוטוקול, ניתן להשוות את הפרופילים ריכוך של ניסוחים שונים פולימר אחד לשני (איור 6). שיטה זו יכולה לשמש גם כדי לכמת ריכוך ונפיחות המחירים של פולימרים. ניתן לראות באיור 4 ניסוחים שונים פולימר עלול לעבור דרגות שונות של ריכוך תוך כדי להיות שקוע בתוך 37 ° C ל- PBS. הגירסה הלא-ריכוך נשאר בטווח הציונים, ואילו למחצה רי...

כדי לאפשר תחזיות אמין של ריכוך של מצעים פולימריים עבור שתלים עצביים סביבה ויוו , זה חשוב שתהיה שיטה אמינה במבחנה . כאן מוצג השימוש של ניתוח מכני דינאמי בתוך תמיסת מלח פוספט buffered בטמפרטורת הגוף.

When using dynamically softening substrates for neural implants, it is important to have a reliable in vitro method to characterize the softening behavior ...

שיטה זו מסייעת בניטור האופן שבו תכונות החומר של מכשירים מושתלים עשויות להשתנות עם הכניסה לגוף, במיוחד ריכוך החומרים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מציעה שיטת במבחנה פשוטה המחקה בתנאי vivo ולכן ממזערת את הצורך בניסויים בבעלי חיים. שיטה זו מעניינת במיוחד לבדיקת המאפיינים התרמומכניים של החומר שישמש בהתקנים מושתלים בכלל ולא מוגבל לביואלקטרוניקה.טעינת המדגם ומדידת המדגם בתנאים הרטובים מעט מסובכים ועלולים לגרום לתוצאות בדיקה לא מהימנות אם לא יבוצעו כראוי. התחל על ידי ערבוב כמויות כמותיות של תיול מונומרים alkene עם סך של 1 אחוז משקל photoinitiator. מכסים בקבוקון זכוכית 20 מיליליטר בנייר אלומיניום כדי למנוע אור אירוע מ ליצור קשר עם פתרון מונומר, ולהשתמש פיפטה פלסטיק סילוק להוסיף 50 אחוז שומה TATATO, 45 אחוז טוחנת TMTMP, וחמישה אחוז טוחנת TMICN לבקבוקון.לאחר מכן להוסיף 1 אחוז משקל של DMPA photoinitiator לבקבוקון, ולהשתמש ערבוב מהירות פלנטרית לערבב את התוכן של הבקבוקון מבלי לחשוף את הפתרון לאור. כאשר התוכן מעורבב ביסודיות, ספין מעיל תערובת prepolymer תיול-ene וכתוצאה מכך לתוך שקופיות מיקרוסקופ זכוכית בחמישה סרטים 50 מיקרומטר עבה, ומיד להעביר את סרטי פולימר על מצע המוביל בתא crosslinking. לאחר מכן צילום פולימריזציה של הסרטים במשך 60 דקות תחת נורות אולטרה סגולות 365 ננומטר, ואחריו לאחר ריפוי בתנור ואקום במשך 24 שעות ב 120 מעלות צלזיוס כדי להשלים עוד יותר את ההמרה.כאשר הפולימרים נרפאו במלואם, השתמש בלייזר פחמן דו-חמצני כדי לחתוך את הסרטים למלבנים ברוחב 4.5 מילימטר על ידי מלבנים באורך 50 מ"מ לבדיקות מכניות דינמיות. כדי להגדיר את המנתח המכאני הדינמי, לצייד את המכונה עם גוף טבילה במצב מתח. חבר את החנקן הנוזלי למכונה, והתאפשר חנקן נוזלי באוויר כמקור גז לכבשן.כתוב את השיטה למדידה היבשה עם תוכנת המכונה, כולל המיזוג, שיפוע טמפרטורת התנודות וסיום המיזוג של שלבי הבדיקה. לאחר מכן כתוב את השיטה לבדיקות הטבילה עם תוכנת המכונה, כולל המיזוג, זמן התנודה, רמפת טמפרטורת התנודות וסיום המיזוג של שלבי הבדיקה. כאשר המנתח מוכן, השתמש בקאליפרים בדיוק של 001 מילימטר כדי למדוד את עובי הדגימה הפולימרית בפועל לייבוש בבדיקות אוויר, והזן את שם המדגם, תיאור וגיאומטריית הדגימה לתוכנה.הגדר את פער הטעינה ל-15 מילימטרים וטען את הדגימה. הקפידו למרכז וליישר את הדגימה לפני הידוק המהדקים. ואז לסגור את התנור, ולהתחיל את המדידה היבשה.כשהמדידה נגמרת, פתחו את התנור והסירו את דגימת הפולימר מהמכונה. כדי למדוד את העובי בפועל של דגימת הפולימר לבדיקות טבילה, תחילה למדוד את המדגם עם calipers עם דיוק 001 מילימטר, ולהזין את שם המדגם, תיאור, ואת המדגם גיאומטריה לתוכנה. הכינו את ההתקנה עם מקור הטבילה קבוע עם מהדק באחיזה העליונה, והגדירו את פער הטעינה ל-15 מילימטרים.טען את הדגימה, הקפד למרכז וליישר את הדגימה, ולהדק את המהדקים. מניחים את אמבט הטבילה על גוף התחתון, ומאבטחים את האמבטיה בחוזקה. לאחר מכן מלאו את האמבטיה ב-PBS בטמפרטורת החדר.מניחים את המכסה על גבי האמבטיה, סוגרים את התנור, ומיד מתחילים את מדידת הטבילה, ומאשרים כי הניקוז סגור. חשוב להתחיל את המדידה בהקדם האפשרי לאחר המילוי של ה-PBS כדי להבטיח שהטווח המלא של הריכוך ייתפס. כאשר המדידה נגמרת, לפתוח את הניקוז כדי להסיר את PBS מן האמבטיה טבילה, ולפתוח את התנור.לאחר מכן להסיר את המכסה מן המקור, unscrew ולהרים את מקור טבילה, ולהסיר את דגימת פולימר מהמכונה. שימוש במצב מדידת זמן הטמפרטורה של הפרוטוקול מאפשר להשוות את פרופילי הריכוך של ניסוחים פולימריים שונים. שילוב מדידות ניתוח מכני דינמי יבש ומדידות טבילה ב- PBS מאפשר הערכה של פלסטיזציה הנגרמת על ידי מים של ניסוחים פולימריים שונים, כפי שמודגם על ידי הדיכאון של טמפרטורת המעבר בזכוכית ואת ההורדה הכללית של עקומות מודולוס.ריכוך הפולימרים עבור יישומי in vivo פועל בצורה היעילה ביותר כאשר פולימר יבש יש טמפרטורת מעבר זכוכית מעל טמפרטורת הגוף אבל מתחת לזה במצב רטוב. לכן, מודולוס של פולימר טיפות מן מודולוס מזכוכית גומי על טבילה בתנאים פיזיולוגיים. כאשר טמפרטורת מעבר הזכוכית של שני מצבים יבשים ורטובים של הפולימר הם הרבה מעל טמפרטורת הגוף, הפולימר לא יתרכך בתנאים פיזיולוגיים.שיטה זו מאפשרת לך להחליף את ה- PBS בפתרונות רלוונטיים אחרים כדי לחקות את ההתנהגות של ביו-חומרים בסביבות אחרות.

environmental-dynamic-mechanical-analysis-to-predict-softening

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

יש צורך לפתח מצורף תותבת חלופי עקב אובדן איבר המיוחסים occlusive מחלות כלי דם וטראומה. מטרת העבודה היא להציג את מערכת osseointegrated אינטליגנטי עיצוב השתל להגדיל קיבעון השלד להפחית את שיעורי ההדבקה periprosthetic עבור חולים הזקוקים טכנולוגיה osseointegrated.

ניתוח Bioelectric של מערכת Osseointegrated שתל Intelligent Design עבור קטועי גפיים

בדיקת Microtensile לסביבה מבוקרת של nanocomposites הפולימר מכאני-מסתגל ל<em&gt; לשעבר vivo</em&gt; אפיון

החדרה של בדיקות microelectrode עצביות גמישות מופעלת על ידי הצמדת בדיקות לstiffeners הנוקשה עם פוליאתילן גליקול (PEG). תהליך הרכבה ייחודי מבטיח אחיד וקובץ מצורף הדיר. לאחר כניסה לרקמה, PEG מתמוסס ומקשח מופק. שיטת בדיקה במבחנה מעריכה את הטכניקה בagarose ג'ל.

החדרת גמישה עצביות בדיקות באמצעות אלמנטים קשיחות קשיחים מצורפים עם Biodissolvable דבק

ציפוי האלקטרודה שונה משפיע על ביצועי הקלטה עצביים דרך שינויים במאפיינים אלקטרוכימיים, כימיים ומכאניים. השוואה של אלקטרודות במבחנה היא פשוטה יחסית, עם זאת השוואה של תגובת in vivo היא מסובכת בדרך כלל על ידי שינויים במרחק אלקטרודה / נוירון ובין בעלי החיים. מאמר זה מספק שיטה חזקה כדי להשוות אלקטרודות הקלטה עצביות.

שיטה לאלקטרוכימי שיטתי ואלקטרו הערכה של אלקטרודות הקלטה עצביות

שיטה משופרת למכאניים מעגן עצם בדיקה למשטחי שתל מועמד מוצגת. שיטה זו מאפשרת ליישור של כוח השיבוש בדיוק בניצב, או במקביל, למישור של פני השטח השתל, ומספקת אמצעים מדויקים לכוון את כוחות ההפרעה לאזור פרי שתל מדויק.

מכונות בדיקת שיטה משופרת להערכת Anchorage עצם השתל

המחקר הנוכחי קובע מתודולוגיה סימולציה אלמנט ניסוי-סופי בשילוב להשיג את התגובה המכנית הדינמית uniaxial של ביו-חומרים רכים (מוח, כבד, גיד, שומן, וכו '). תוצאות ניסוי multiaxial שהתעוררו בגלל הדגימה בולטת שהתקבלו מבדיקות בר לחץ הפיצול-הופקינסון שניתנו להתנהגות מתח מתח אמיתית uniaxial כאשר מדומה באמצעות אופטימיזציה איטרטיבי של ניתוח האלמנטים הסופי של החומר הביולוגי.

ניסוי-סופי יחד אלמנט דוגמנות מתודולוגיה להערכת הזנים שיעור גבוהים מכאנית תגובה של Biomaterials רך

במסמך זה, אנו מציגים עבור התרבות תלת-ממד של עכברוש פרוטוקול תאי המוח-derived עכשיו, דונלד, לרבות האסטרוציטים, מיקרוגלייה oligodendrocytes להפוך. נדגים התרבות התא הראשי, סינתזה הידרוג חומצה היאלורונית methacrylated (חמה), HAMAphoto-הפילמור ותא כימוס, דוגמת עיבוד עבור הדמיה מיקרוסקופית אלקטרונים קונאפוקלית של סריקה.

שיפור תרבויות הידרוג 3D של תאי גליה העיקרי עבור במבחנה דוגמנות של Neuroinflammation

אנחנו הראו כי השרשה microelectrode של קליפת המוח המוטורית של חולדות גורמת גירעונות מנוע מידיים וקבועים. השיטות המוצע במסמך זה לרמות ניתוח ההשתלה microelectrode, שלוש פעילויות התנהגותיות מכרסמים התירי פוטנציאל לשינויים בתפקוד המוטורי בסדר או דוחה עקב פגיעה הנגרמת-השרשה קליפת המוח המוטורית.

מכרסם ההתנהגותי בוחן להערכת תפקודית גירעונות הנגרמת על ידי ההשרשה Microelectrode של קליפת המוח המוטורית עכברוש

הפרוטוקול מציג זרימת עבודה מלאה לניסויים בננו-אינדנציה של חומרים רכים, כולל הידרוג'לים ותאים. ראשית, מפורטים הצעדים הניסיוניים לרכישת נתוני ספקטרוסקופיית כוח; לאחר מכן, הניתוח של נתונים כאלה מפורט באמצעות תוכנת Python קוד פתוח שפותחה לאחרונה, אשר ניתן להוריד בחינם מ- GitHub.

זרימת עבודה ניסיונית וניתוח נתונים עבור ננו-אינדנציה של חומר רך

הפרוטוקול הנוכחי מתאר כלים לטיפול במיקרו-אלקטרוניקה תוך-קורטיקלית מישורית של סיליקון במהלך טיפולים לשינוי פני השטח באמצעות תצהיר גז ותגובות תמיסה מימיות. ההרכבה של הרכיבים המשמשים לטיפול במכשירים לאורך ההליך מוסברת בפירוט.

כלים לטיפול בפני השטח של מיקרואלקטרודות תוך-קורטיקליות תוך-קורטיקליות מסיליקון

פרוטוקול זה פותח כדי לנטר לאורך זמן את התכונות המכניות של רקמת הצלחת העצבית במהלך נוירולציה של עובר אפרוח. הוא מבוסס על שילוב של מיקרוסקופ ברילואין ומערכת דגירה על הבמה, המאפשרת הדמיה מכנית חיה של רקמת לוחית עצבית בעוברי אפרוחים בתרבית לשעבר .

מעקב אחר האבולוציה המכנית של רקמה במהלך סגירת הצינור העצבי של עובר אפרוח

חקור ניתוח מכני דינמי לחיזוי התנהגות ריכוך של שתלים עצביים. שיטה זו מחקה תנאי גוף באמצעות PBS בטמפרטורת גוף ומפחיתה את הצורך בניסויים בבעלי חיים.

אנליזה סביבתית של מכני דינמי כדי לחזות את ההתנהגות ריכוך של השתלת עצבים

גלה סרטונים נוספים