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Microdevices impiantabili stanno guadagnando l'attenzione significativa per diverse applicazioni biomediche 1-4. Tali dispositivi sono stati fatti da una serie di materiali, ognuno con i suoi vantaggi e le carenze 5,6. Più prominente, a causa delle dimensioni del dispositivo microscala, un elevato modulo è necessario per facilitare l'impianto nel tessuto vivente. Viceversa, la rigidità del dispositivo dovrebbe corrispondere al tessuto circostante di minimizzare indotta deformazione locale 7-9. Pertanto, abbiamo recentemente sviluppato una nuova classe di materiali bio-ispirati per soddisfare queste esigenze, rispondendo agli stimoli ambientali con una modifica delle proprietà meccaniche 10-14. Specificamente, la nostra nanocomposito (acetato di vinile) basata poli (PVAc-NC) mostra una riduzione della rigidità quando esposti ad acqua e temperature elevate (ad esempio temperatura corporea). Sfortunatamente, esistono alcuni metodi per quantificare la rigidità dei materiali in vivo 15, e Mechtest meccanicaa esternamente all'ambiente fisiologico richiede spesso grandi campioni appropriati per l'impianto. Inoltre, i materiali stimoli-reattiva possono recuperare in fretta la loro rigidità iniziale dopo espianto. Pertanto, abbiamo sviluppato un metodo con cui le proprietà meccaniche del microcampioni impiantati possono essere misurati ex vivo, con condizioni fisiologiche simulate mantenuti utilizzando umidità e temperatura 13,16,17.
A tal fine, un tester microtensile personalizzato è stato progettato per accogliere campioni microscala con 13,17 ampiamente variabili di moduli di Young (gamma da 10 MPa a 5 GPa). Come nostri interessi sono nella domanda di PVAc-NC come substrato sonda neurale biologicamente adattabile, uno strumento capace di caratterizzazione meccanica dei campioni alla microscala era necessario. Questo strumento è stato adattato per fornire umidità e controllo della temperatura, che minimizzata campione di essiccazione e raffreddamento 17. Come risultato, il meccanicoaL caratteristiche del campione espiantato strettamente riflettono quelle del campione appena prima espianto.
L'obiettivo generale di questo metodo è quello di valutare quantitativamente le proprietà meccaniche in vivo, in particolare il modulo di Young, di materiali di stimolo-risposta, meccanicamente-adattativa a base polimerica. Questo si ottiene prima stabilito le condizioni ambientali che minimizzeranno un cambiamento nel campione proprietà meccaniche dopo espianto senza contribuire ad una riduzione della rigidezza indipendente da quella risultante da impianto. I campioni vengono poi preparati per l'impianto, la gestione e la prova (Figura 1A). Ogni campione viene impiantato nella corteccia cerebrale di ratto, che è rappresentato qui come un cervello di ratto espiantato, per una durata specificata (Figura 1B). A questo punto, il campione viene espiantato ed immediatamente caricato nel tester microtensile, e poi sottoposto a test di trazione (Figura1C). Di analisi dei dati permette di comprendere il comportamento meccanico di questi materiali innovativi nell'ambiente della corteccia cerebrale.