Name: Dispositivi elettrici e a campo magnetico per la stimolazione dei tessuti biologici (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 29 s
Description: Impara a costruire stimolatori elettrici e magnetici per tessuti biologici con simulazioni COMSOL. Questo protocollo guida nella progettazione di dispositivi per neuroscienza e ingegneria biomedica.

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Gli autori ringraziano il sostegno finanziario fornito da "Fondo Nacional de Financiamiento para la Ciencia, la Tecnología, y la Innovación -Fondo Francisco José de Caldas- Minciencias" e Universidad Nacional de Colombia attraverso la sovvenzione n. 80740-290-2020 e il sostegno ricevuto da Valteam Tech - Research and Innovation per fornire le attrezzature e il supporto tecnico nell'edizione del video.

Gli autori dichiarano di non avere alcun conflitto di interessi.

I trattamenti utilizzati per guarire diverse patologie che colpiscono i tessuti umani sono terapie farmacologiche32 o interventi chirurgici33, che cercano di alleviare il dolore localmente o sostituire i tessuti colpiti con espianto o trapianti. Recentemente, la terapia cellulare autologa è stata proposta come terapia alternativa per il trattamento dei tessuti feriti, in cui le cellule sono isolate dal paziente e ampliate, attraverso tecniche in vitro, da impiantare nel sit...

EFs e IF hanno dimostrato di modificare la dinamica cellulare, stimolando la proliferazione e aumentando la sintesi delle principali molecole associate alla matrice extracellulare dei tessuti1. Questi stimoli biofisici possono essere applicati in diversi modi utilizzando impostazioni e dispositivi specifici. Per quanto riguarda i dispositivi per generare EF, gli stimolatori di accoppiamento diretto utilizzano elettrodi che sono a contatto con campioni biologici in vitro o impiantati direttamente nei tessuti di pazienti e animali in vivo2; tuttavia, vi sono ancora limitazioni e carenze che includono l'insufficiente biocompatibilità da parte degli elettrodi a contatto, cambiamenti nei livelli di pH e ossigeno molecolare1. Al contrario, i dispositivi di accoppiamento indiretto generano EF tra due elettrodi, che sono collocati in parallelo aicampioni biologici 3, consentendo una tecnica alternativa non invasiva per stimolare campioni biologici ed evitare il contatto diretto tra tessuti ed elettrodi. Questo tipo di dispositivo può essere estrapolato a future applicazioni cliniche per eseguire procedure con un'invasione minima al paziente. In relazione ai dispositivi che generano MFs, gli stimolatori di accoppiamento induttivi creano una corrente elettrica variabile nel tempo, che scorre attraverso una bobina che si trova intorno allecolture cellulari 4,5. Infine, esistono dispositivi combinati, che utilizzano EFs e IF statici per generare campi elettromagnetici transitori1. Dato che ci sono diverse configurazioni per stimolare campioni biologici, è necessario considerare variabili come tensione e frequenza quando vengono applicati stimoli biofisici. La tensione è una variabile importante, poiché influenza il comportamento dei tessuti biologici; ad esempio, è stato dimostrato che la migrazione cellulare, l'orientamento e l'espressione genica dipendono dall'ampiezza della tensioneapplicata 3,6,7,8,9,10. La frequenza gioca un ruolo importante nella stimolazione biofisica, poiché è stato dimostrato che queste si verificano naturalmente in vivo. È stato dimostrato che le alte e basse frequenze hanno effetti benefici sulle cellule; in particolare, nei canali di calcio gated di tensione della membrana cellulare o reticolo endoplasmatico, che innescano diverse vie di segnalazione alivello intracellulare 1,7,11.
Secondo quanto sopra, un dispositivo per la generazione di EF è costituito da un generatore di tensione collegato a due condensatori paralleli12. Questo dispositivo è stato implementato da Armstrong et al. Un adattamento di questo dispositivo è stato eseguito da Brighton et al. I fori venivano riempiti da vetri di copertura, dove gli occhiali inferiori venivano utilizzati per coltura di tessuti biologici. Gli elettrodi sono stati posizionati su ogni vetrino di copertura per generareEFs 14. Questo dispositivo è stato utilizzato per stimolare elettricamente condrociti, osteoblasti ed espianto cartilagine, mostrando un aumento della proliferazionecellulare 14,15,16 e sintesimolecolare 3,17. Il dispositivo progettato da Hartig et al. Gli elettrodi erano realizzati in acciaio inossidabile di alta qualità situato in una custodia isolante. Il dispositivo è stato utilizzato per stimolare gli osteoblasti, mostrando un significativo aumento della proliferazione e della secrezioneproteica 18. Il dispositivo utilizzato da Kim et al. Una piastra di coltura è stata progettata per coltura di cellule su una superficie conduttiva con stimolazione elettrica. Gli elettrodi erano rivestiti in oro su piastre disilicio 19. Questo dispositivo è stato utilizzato per stimolare gli osteoblasti, mostrando un aumento della proliferazione e della sintesi del fattore di crescita endoteliale vascolare19e stimolando la produzione di attività fosfatasi alcalina, deposizione di calcio e proteine morfogeniche ossee20. Allo stesso modo, questo dispositivo è stato utilizzato per stimolare il tasso proliferativo e l'espressione del fattore di crescita endoteliale vascolare delle cellule staminali mesenchimali del midollo osseoumano 21. Il dispositivo progettato da Nakasuji et al. Gli elettrodi sono stati costruiti per misurare il potenziale elettrico in 24 punti diversi. Questo dispositivo è stato utilizzato per stimolare i condrociti, dimostrando che le EF non alterano la morfologia cellulare e aumentano la proliferazione e la sintesi molecolare22. Il dispositivo utilizzato da Au et al. Questo stimolatore è stato utilizzato per stimolare cardiomiociti e fibroblasti, migliorando l'allungamento cellulare e l'allineamento deifibroblasti 23.
Diversi dispositivi MF sono stati fabbricati sulla base di bobine Helmholtz per stimolare diversi tipi di campioni biologici. Ad esempio, le bobine di Helmholtz sono state utilizzate per stimolare la proliferazione e la sintesi molecolare dei condrociti24,25, migliorare la sintesi proteoglicana degli espianto cartilaginei articolari26,migliorare l'upregolazione genica correlata alla formazione ossea delle cellule osteoblase27e aumentare la proliferazione e l'espressione molecolare delle cellule endoteliali28. Le bobine Helmholtz generano MF attraverso due bobine situate una di fronte all'altra. Le bobine devono essere posizionate con una distanza pari al raggio delle bobine per garantire un MF omogeneo. Lo svantaggio dell'uso delle bobine Helmholtz risiede nelle dimensioni della bobina, perché devono essere abbastanza grandi da generare l'intensità MF richiesta. Inoltre, la distanza tra le bobine deve essere sufficiente a garantire una distribuzione omogenea delle IF attorno ai tessuti biologici. Per evitare problemi causati dalle bobine Helmholtz, diversi studi sono stati focalizzati sulla produzione di bobine solenoidi. Le bobine solenoidi sono basate su un tubo, che viene avvolto con filo di rame per generare MFs. Gli ingressi del filo di rame possono essere collegati direttamente alla presa o a un alimentatore per energizzare la bobina e creare MFs al centro del solenoide. Più giri ha la bobina, maggiore è l'MF generato. La magnitudine MF dipende anche dalla tensione e dalla corrente applicate per energizzare la bobina29. Bobine solenoidi sono state utilizzate per stimolare magneticamente diversi tipi di cellule come HeLa, HEK293 e MCF730 o cellule staminali mesenchimali31.
I dispositivi utilizzati da autori diversi non hanno considerato né la dimensione adeguata degli elettrodi né la lunghezza corretta della bobina per distribuire in modo omogeneo sia i FE che i IF. Inoltre, i dispositivi generano tensioni e frequenze fisse, limitandone l'uso per stimolare specifici tessuti biologici. Per questo motivo, in questo protocollo viene eseguita una linea guida di simulazione computazionale per simulare sia sistemi capacitivi che bobine per garantire una distribuzione omogenea di EFs e MF su campioni biologici, evitando l'effetto bordo. Inoltre, viene dimostrato che la progettazione di circuiti elettronici genera tensioni e frequenza tra gli elettrodi e la bobina, creando EFs e IF che supereranno i limiti causati dall'impedenza delle piastre e dell'aria della coltura cellulare. Queste modifiche consentiranno la creazione di bioreattori non invasivi e adattivi per stimolare qualsiasi tessuto biologico.

<table><tbody><tr><td>Stimolatore elettrico</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Amplificatore operazionale</td><td>Motorola</td><td>LF-353N</td><td>---- Quantità: 1</td></tr><tr><td>Resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>22 k&Omega; Quantità: 1</td></tr><tr><td>Resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>10 k&Omega; Quantità: 3</td></tr><tr><td>resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>2,6 k&Omega; Quantità: 2</td></tr><tr><td>resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>2,2 k&Omega; Quantità: 1</td></tr><tr><td>Resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>1 k&Omega; Quantità: 1</td></tr><tr><td>Resistori</td><td>--------</td><td></td><td>220 &Omega; Quantità: 2</td></tr><tr><td>resistori</td><td>--------</td><td></td><td>22 &Omega; Quantità: 5</td></tr><tr><td>resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>10 &Omega; Quantità: 1</td></tr><tr><td>resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>6.8 &Omega; Quantità: 1</td></tr><tr><td>Resistori</td><td>----</td><td>----</td><td>3.3 &Omega; Quantità: 2</td></tr><tr><td>Condensatori in poliestere</td><td>----</td><td>----</td><td>1 nF Quantità: 2</td></tr><tr><td>Condensatori in poliestere</td><td>----</td><td>----</td><td>100 nF Quantità: 1</td></tr><tr><td>Transistor amplificatore in banda VHF JFET</td><td>Toshiba</td><td>2SK161</td><td>---- Quantità: 1</td></tr><tr><td>Transistor di potenza BJT NPN</td><td>Mospec</td><td>TIP 31C</td><td>---- Quantità: 1</td></tr><tr><td>Diodo Zener</td><td>Microsemi</td><td>1N4148</td><td>---- Quantità: 1</td></tr><tr><td>Interruttore</td><td>Toogle</td><td>SPDT - T13</td><td>---- Quantità: 3</td></tr><tr><td>Nucleo toroidale in ferrite</td><td>Caracol</td><td>----</td><td>T*22*14*8 Quantità: 1</td></tr><tr><td>Filo di rame</td><td>Greenshine</td><td>----</td><td>AWG &ndash; 24 Quantità: 1</td></tr><tr><td>Connettore rigido con alloggiamento femmina</td><td>ADAFRUIT</td><td>Connettori ----</td><td>8 pin Quantità: 1</td></tr><tr><td>Connettore di riferimento con alloggiamento femmina</td><td>Connettori ADAFRUIT</td><td></td>----<td>2 pin Quantità: 1</td></tr><tr><td>Connettore terminale a spina femmina</td><td>JIALUN</td>----<td></td><td>4mm Lantern Plugs (Spina + Presa) 15 A Quantità: 1</td></tr><tr><td>Dissipatore di calore in alluminio</td><td>AWIND</td><td></td><td>----Per TIP 31C transistor Quantità: 1</td></tr><tr><td>Led</td><td>CHANZON</td><td>----</td><td>5 mm rosso Quantità: 1</td></tr><tr><td>Connettore femmina per circuito integrato</td><td>Te Electronics Co., Ltd.</td><td>----</td><td>Doppia fila 8 pin DIP Quantità: 1</td></tr><tr><td>set di connettori a 3 pin</td><td>STAR</td>----<td></td><td>JST PH 2.0 Quantità: 3</td></tr><tr><td>connettori a vite a 2 pin</td><td>STAR</td><td></td>----<td>Per PCB Quantità: 1</td></tr><tr><td>connettori a vite a 3 pin</td><td>STAR</td><td></td><td>----Per PCB Quantità: 1</td></tr><tr><td>Cavo di prova per connettore a banana</td><td>JIALUN</td><td></td>----<td>P1041 - 4 mm - 15 A Quantità: 7</td></tr><tr><td>Connettori a proiettile per cavo di ricarica a banana</td><td>JIALUN</td><td></td>----<td>4 mm maschio-femmina/femmina-femmina - 15 A Quantità: 1</td></tr><tr><td>Custodia</td><td>----</td><td>----</td><td>ABS Quantità: 1 Elettrodi</td></tr><tr><td></td><td>----</td><td>----</td><td>Acciaio inox Quantità: 2</td></tr><tr><td>Supporto elettrodo</td><td>----</td><td>----</td><td>Teflon Quantità: 2</td></tr><tr><td>Circuito</td><td></td><td></td> stampato <td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Stimolatore magnetico</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cooper wire</td><td>Greenshine</td><td>----</td><td>AWG &ndash; 18 Quantità: 1</td></tr><tr><td>Spine di alimentazione CA</td><td>----</td><td>----</td><td>120 V CA &ndash; 60 Hz Quantità: 1</td></tr><tr><td>Puntale connettore femmina a banana</td><td>JIALUN</td><td>----</td><td>1Set Doppia iniezione - 4 mm - 15 A Quantità: 2</td></tr><tr><td>Puntale maschio a banana</td><td>JIALUN</td><td></td><td>----1Set Doppia iniezione - 4 mm 15 A Quantità: 1</td></tr><tr><td>Supporto per piastra per pozzetti per colture cellulari</td><td>----</td><td>----</td><td>PMMA Quantità: 1</td></tr><tr><td>Fusibile</td><td>Bussmann</td><td>2A</td><td>---- Quantità: 1</td></tr><tr><td>trasformatore</td><td>----</td><td>----</td><td>1A &ndash; 6 V AC Quantità: 1</td></tr><tr><td>tubo</td><td>----</td><td>----</td><td>PVC Quantità: 1</td></tr><tr><td>Reostato variabile</td><td>MCP</td><td>BXS150</td><td>10 &Omega; Quantità: 1</td></tr><tr><td><forte>Attrezzatura generale</forte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Doppia sorgente digitale&nbsp;</td><td>PeakTech</td><td>DG 1022Z</td><td>2 x 0 - 30 V / 0 - 5 A CC / 5 V / 3 A fijo Quantità: 1</td></tr><tr><td>Oscilloscopio digitale</td><td>Rigol</td><td>DS1104Z Plus</td><td>100 MHz, larghezza di banda, 4 canali Quantità: 1</td></tr><tr><td>Multimetro digitale</td><td>Fluke</td><td>F179</td><td>Tensione CC &ndash; CA (1000 V). CC attuale &ndash; CA 10 A. Frequenza 100 kHz Quantità: 1</td></tr></tbody></table>

dispositivi elettrici e a campo magnetico per la stimolazione dei tessuti biologici

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

I campi elettrici (EFs) e i campi magnetici (IF) sono stati ampiamente utilizzati dall'ingegneria tissutale per migliorare la dinamica cellulare come la proliferazione, la migrazione, la differenziazione, la morfologia e la sintesi molecolare. Tuttavia, variabili come la forza degli stimoli e i tempi di stimolazione devono essere considerati quando si stimolano cellule, tessuti o impalcature. Dato che EFs e IF variano a seconda della risposta cellulare, non è chiaro come costruire dispositivi che generino adeguati stimoli biofisici per stimolare campioni biologici. In effetti, mancano prove relative al calcolo e alla distribuzione quando vengono applicati stimoli biofisici. Questo protocollo è focalizzato sulla progettazione e produzione di dispositivi per generare EFs e IF e sull'implementazione di una metodologia computazionale per prevedere la distribuzione di stimoli biofisici all'interno e all'esterno dei campioni biologici. Il dispositivo EF era composto da due elettrodi paralleli in acciaio inossidabile situati nella parte superiore e inferiore delle colture biologiche. Gli elettrodi erano collegati ad un oscillatore per generare tensioni (50, 100, 150 e 200 Vp-p) a 60 kHz. Il dispositivo MF era composto da una bobina, che era eccitata con un trasformatore per generare una corrente (1 A) e una tensione (6 V) a 60 Hz. Fu costruito un supporto di metacrilato polimetile per localizzare le colture biologiche al centro della bobina. La simulazione computazionale ha chiarito la distribuzione omogenea di EF e IF all'interno e all'esterno dei tessuti biologici. Questo modello computazionale è uno strumento promettente in grado di modificare parametri come tensioni, frequenze, morfologie tissutali, tipi di piastre di pozzo, elettrodi e dimensioni della bobina per stimare gli EF e gli IF per ottenere una risposta cellulare.

Simulazione computazionale Le distribuzioni di FE e MF sono riportate nella figura 3. Da un lato, è stato possibile osservare la distribuzione omogenea dei FE nel sistema capacitivo(figura 3A). L'EF è stato tracciato per osservare in dettaglio l'entità del campo all'interno del campione biologico (figura 3B). Questa simulazione è stata utile per parametrizzare le dimensioni degli elettrodi e produrli per evitare ...

Questo protocollo descrive il processo passo-passo per costruire stimolatori elettrici e magnetici utilizzati per stimolare i tessuti biologici. Il protocollo include una linea guida per simulare computazalmente campi elettrici e magnetici e la produzione di dispositivi di stimolazione.

Dispositivi elettrici e a campo magnetico per la stimolazione dei tessuti biologici

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...

Lo stimolo biofisico è stato utilizzato per stimolare la dinamica cellulare e molecolare in diversi tessuti. Alcuni studi hanno valutato l'impatto dei campi elettrici e magnetici in diversi tipi di cellule come condrociti, osteoblasti e fibroblasti, impianti tissutali e impalcature. Sebbene siano stati sviluppati diversi dispositivi di stimolo sotto le caratteristiche specifiche per stimolare i tessuti biologici, è necessario confermare dispositivi elettrici e magnetici in cui la tensione e la frequenza potrebbero essere varie per stimolare un'ampia gamma di campioni biologici.La simulazione computazionale per verificare la distribuzione del campo elettrico è stata eseguita in COMSOL Multiphysics. Qui, una configurazione assimetrica è stata utilizzata per simulare il sistema capacitivo che è composto da due elettrodi paralleli, l'aria, la nostra piastra del pozzo di coltura, il terreno di coltura e il campione biologico, che in questo caso è stato rappresentato da un'impalcatura. Le proprietà del materiale di ogni elemento erano la conduttività elettrica e la relativa permittività.La tensione applicata è stata impostata a 100 volt, mentre la frequenza è stata impostata a 60 kilohertz sine Wien per. Dopo l'introduzione di tutti i parametri, il modello viene calcolato per osservare la distribuzione del campo elettrico in tutte le superfici. Per osservare in modo più dettagliato la distribuzione del campo elettrico, è possibile collegare il campo elettrico nell'impianto completo, all'interno dell'impalcatura, nei mezzi di coltura, nell'aria, nella piastra del pozzo culturale e all'esterno degli elettrodi.Il circuito genererà i campi elettrici, si basa sull'oscillatore a ponte. Questa è una sequenza RCnonthian di chip facciale che utilizza feedback sia positivi che negativi. L'oscillatore a ponte è composto da una rete di laboratorio illuminata che è una tensione reattiva divisa in cui la tensione di ingresso è divisa per la combinazione tra R5 e C2 in serie e per la combinazione tra R6 e C3 in parallelo.Per calcolare la frequenza, usiamo un'equazione di frequenza risonante in cui F Sub-Zero è la frequenza R uguale a R5 uguale a R6 sono i resistori e C uguale a C2 e C3 sono i condensatori. Questo circuito è progettato in modo che la tensione resistiva divisa aumenti quando l'uscita che aumenta di ampiezza e la tensione resistiva divisa diminuisce quando la tensione di uscita diminuisce di ampiezza. Pertanto, il guadagno di tensione dell'amplificatore inizia automaticamente i cambiamenti di ampiezza del segnale di uscita.Quindi è stata calcolata una combinazione di resistori per generare le quattro tensioni superiori. Infine, è stato implementato prima uno stadio di rettifica del segnale per amplificare il segnale con il trasformatore. Una volta simulato il circuito, il circuito verniciato è stato prodotto di conseguenza il segnale sinusoidale finale generato dall'oscillatore è tracciato.Una volta che il circuito è simulato, il passo successivo è quello di costruire l'oscillatore del ponte di vienna in una breadboard qui, possiamo testare le quattro tensioni di uscita e la frequenza che sta generando il circuito. Quindi produciamo in un circuito stampato l'oscillatore che abbiamo fatto per il formato Reed Curtis e i resistori che usiamo per le tensioni generate dall'oscillatore. E infine abbiamo qui l'assemblaggio finale per gli indicatori del circuito.Il primo passo per testare il dispositivo di stimolatore elettrico è verificare la tensione di uscita dell'alimentatore per fare questo, adattiamo l'alimentazione in parallelo e misuriamo la tensione di uscita di 12 e 12 volt tra il terreno e i terminali positivi e negativi. Una volta verificata la tensione di uscita possiamo procedere a collegare ogni uscita dell'alimentatore nell'ingresso corrente del dispositivo di stimolatore elettrico. Il cavo bianco è il terreno.Il cavo nero è la tensione negativa. E il cavo rosso è la tensione positiva. Per testare il segnale di uscita che sta generando il dispositivo di stimolatore elettrico, localizziamo una piastra del pozzo di coltura al centro degli elettrodi.Successivamente, colleghiamo le tensioni di uscita generate dal dispositivo di stimolatore elettrico a ciascuna piastra parallela. Dato che stiamo lavorando in corrente alternata non esiste un ordine rigoroso di collegare la tensione di uscita dell'oscillatore ai terminali della piastra parallela. Per verificare il segnale di uscita utilizziamo un Oscilloscopio, che è collegato direttamente a ciascun elettrodo.Quando il C nove viene catturato dall'Oscilloscopio abbiamo modificato l'ampiezza e il periodo del segnale per osservare completamente l'onda. In questo passaggio, è possibile verificare le quattro tensioni generate dal dispositivo di stimolatore elettrico. 50 volt, 100 volt, 150 volt e 200 volt a 60 kilo Hertz, forum del vento del seno.Simile ai campi elettrici, è stata implementata una simulazione computazionale per verificare la distribuzione del campo magnetico. Una configurazione assimmetrica è stata utilizzata per simulare la bobina composta dal filo di bottaio e dall'aria. Qui sono state prese in considerazione diverse proprietà del materiale e la frequenza applicata è stata impostata su 60 Hertz.Dopo l'introduzione di tutti i parametri, il modello è stato calcolato per osservare la distribuzione del campo magnetico. Infine, è stato eseguito un diagramma per osservare come il campo magnetico è distribuito in modo omogeneo al centro della bobina. L'equazione di campo solenoide, derivata dalla Legge di Ampere, è stata usata per calcolare il campo magnetico dove è la permeabilità magnetica del vuoto N'è il numero di giri del filo di Cooper.I'è la corrente e h'che deve essere graduata al suo diametro, è la lunghezza del rotolo. I valori di questi parametri sono stati scelti per stimare un campo magnetico di due millimetri. Il circuito per generare i campi magnetici è stato simulato computazalmente.Qui, il trasformatore è collegato direttamente alla presa. Un resistore variabile è stato utilizzato per corposare la corrente e generare i campi magnetici lunghi 1 millimetro. Un fusibile era collegato per proteggere il circuito.Una volta eseguiti i calcoli, il supporto in metacrilato di polimetile e la bobina sono stati costruiti Dopo che è stata eseguita la simulazione abbiamo prodotto un dispositivo speciale per garantire che le piastre di Petri si trovino al centro del dispositivo di stimolazione. Successivamente, produciamo una moneta con 450 giri di cooper metallico in un tubo in PVC che si trova nel mezzo della coltura per garantire un campo magnetico omogeneo al centro della bobina. Successivamente, produciamo un trasformatore con una potenza di sei Volt e un Ampere per energizzare il circuito.Per testare il dispositivo simulatore magnetico, abbiamo misurato la corrente che la bobina sta generando. Questa misura viene eseguita collegando il multimetro in serie con la bobina. Una volta verificato che la corrente è di circa un Ampere, il trasformatore è collegato alla bobina per chiudere il circuito.Successivamente, l'oscilloscopio è collegato alle uscite della bobina al fine di verificare il segnale seno a 60 Hertz generato dalla stimolazione magnetica. Quando le colture cellulari vengono stimolate elettricamente è importante mantenere le condizioni steril quando i cambiamenti dei mezzi di coltura vengono eseguiti ai campioni biologici, per questo motivo è necessario introdurre gli elettori nella cabina. Una volta che il supporto di coltura ha cambiato la piastra del pozzo di coltura si trova sopra l'elettrodo.Per riportare le colture cellulari nell'incubatore, l'elettrodo inferiore si trova su una superficie stabile per posizionare l'elettrodo superiore sulla parte superiore della coltura cellulare. Quindi, i cavi di uscita del dispositivo simulatore elettrico sono collegati al terminale di ogni elettrodo. Infine, gli elettori si trovano accuratamente nell'incubatore per avviare la stimolazione elettrica.Condizioni sterili simili sono considerate quando i mezzi culturali vengono modificati nei campioni biologici che vengono stimolati magneticamente. Qui, le piastre di Petri di 35 millimetri vengono utilizzate per coltura di cellule, espianto o impalcature. Una volta modificati i mezzi di coltura, le colture cellulari devono essere localizzate nel supporto del polimetilmetacrilato.Qui ogni piastra di Petri si trova una sopra l'altra. Successivamente, la bobina viene accuratamente posizionata sopra il supporto per coprire le colture cellulari. Infine, il dispositivo di stimolatore magnetico si trova nell'incubatore per avviare la stimolazione magnetica.Come potete vedere, il dispositivo di stimolatore elettrico è stato testato per stimolare condrociti e osteoblasti. Qui, abbiamo valutato la proliferazione e la sintesi molecolare. Lo stimolatore elettrico è stato anche testato per stimolare la condroepifisi, esplants per valutare i cambiamenti morfologici nella piastra di crescita.Inoltre, la coltura, le cellule staminali mesenchimali in acido uronico e idrogel di gelatina sono state stimolate elettricamente per valutare il potenziale di differenziazione condrogenica. D'altra parte, il loro dispositivo di stimolatore magnetico è stato testato per stimolare i condrociti a valutare sia la proliferazione che la sintesi molecolare. I dispositivi che abbiamo sviluppato, in questo studio evitano problemi di compatibilità contano gli elettrodi quando sono a diretto contatto con il materiale biologico.Inoltre, questo tipo di dispositivi rappresenta un vantaggio perché impediscono i cambiamenti nel pH e la riduzione dei livelli di gel di coltura molecolare. Tensione e frequenze sono variabili importanti da considerare al momento di stimolare i tessuti biologici. Da un lato, è stata la prova che le dinamiche cellulari come la migrazione, la proliferazione, l'espressione genica tra gli altri, dipendono dall'attitudine della tensione applicata.D'altra parte, è stato dimostrato che le basse e alte frequenze hanno un effetto sulle cellule specialmente nell'apertura e chiusura dei canali della membrana cellulare, che innescano diverse vie di segnale a livelli extra e intracellulari. Nel complesso, questo dispositivo simile può essere estrapolato ad ambienti clinici per migliorare le terapie rigenerative come l'impianto alternativo cellulare. Questo tipo di trattamento combina tecniche in vitro e in vivo per la rigenerazione tissutale.Qui, gli stimolatori elettrici e magnetici potrebbero svolgere un ruolo chiave nella stimolazione dei materiali biologici migliorando le caratteristiche cellulari e molecolari di cellule, tessuti e impalcature prima di essere impiantati nel paziente.

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