Name: 神経のインプラントの軟化挙動を予測する環境の動的機械分析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 59 s
Description: 学ぼう、動的機械分析を用いて神経インプラントの高分子基板の軟化挙動を予測する方法。生体温度のリン酸緩衝生理食塩水でin vivo条件を模擬し、動物実験を最小限に抑えながら材料特性を評価する信頼性の高いin vitro技術です。

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

著者の私たち彼の環境の DMA を使用することができます博士テイラー ウェアを感謝したいです。
この作品は、ピア レビュー医学研究プログラムを介して [W81XWH-15-1-0607] 健康担当アシスタント長官の防衛のオフィスによって支えられました。意見、解釈、結論及び提言、これらの者を必ずしも国防省によって承認されました。

1. テスト用ポリマー試料の調製
<ol><li>発煙のフードの中の以前のプロトコルによると軟化のチオール-エン高分子を合成します。1,2,4,18簡単に、ミックス アルケン モノマーにチオールの定量的量 0.1 wt % 写真イニシエーターの合計。<ol>
<li>ポリマーを混合するため 20 mL ガラス瓶を準備します。モノマー ソリューションへのお問い合わせからの入射光を防ぐためにアルミ箔にバイアルをカバーし、室温 (RT) で維持します。さらに精製することがなく受信したすべての化学物質を使用します。</li>
		<li>完全に軟化高分子追加 50 mol %1,3,5-トリアリル-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (TATATO)、45 mol % トリメチ ロール プロパン tris(3-mercaptopropionate) (TMTMP) と 5 mol % トリス [2-(3-mercaptopropionyloxy) エチル] イソシアヌ レート (TMICN) に、バイアル使い捨てプラスチック ピペットを使用して覆われています。</li>
		<li>高分子溶液に 0.1 wt %、photoinitiatior 2, 2-ジメトキシ-2-phenylacetophenone (DMPA) を追加します。</li>
		<li>光ソリューションを公開することがなく混合惑星の速度によって、バイアル内のコンテンツを徹底的にミックスします。 注: 高分子溶液は光に敏感で、箔で覆われている場合でも、重合 45 ~ 60 分後に開始されます。したがって、混合した後、できるだけ早くポリマー溶液を使用します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>スピン曲線 (図 2) によるとキャリア基材としてガラス顕微鏡スライドまたはシリコン ・ ウエハーの厚さで 5 ~ 50 μ m の薄膜としてセクション 1.1 で作製した高分子溶液のコートをスピンします。30 μ m の膜厚、30 で 600 rpm でスピン s。 注: 別の SMP 定式化を使用して、スピンの速度と時間によって異なります高分子溶液の粘度。</li>
	<li>架橋チャンバーにスピン後すぐにキャリア基板上の高分子薄膜を転送します。365 nm UV 電球の下で 60 分のフィルムと真空オーブンでさらに 120 の ° C で 24 時間後の治療写真重合変換を完了します。</li>
	<li>4.5 mm 幅と DMA テストのための 50 ミリメートルの長さの長方形のサンプルに硬化ポリマー フィルムをカットします。厚さは 50 μ m 5 から異なる場合があります。サンプルは、ジオメトリ (1.4.1 または 1.4.2 のステップを選択) 2 つの異なるメソッドを適用することを測定に同伴可能です。<ol>
<li>CO2レーザを使用して四角形に硬化ポリマー フィルムをカットします。5.0% の電力 (2.0 W) し、10.0% の速度 (0.254 m/s) CO2レーザ微細加工パラメーターを設定 (図 3 a)。</li>
		<li>クラス 10000 のクリーン ルーム施設 (図 3 b) フォトリソ DMA のサンプルを定義します。クリーン ルームで開始基板として SMP にガラスやウェハの基板を使用します。<ol>
<li>低温窒化ケイ素次プラズマ エッチング プロセスのハード マスクとして機能する沈殿物します。標準のリソグラフィ技術を使用してデバイスの概要/図形のパターンします。SF6 O2プラズマとプラズマ エッチング装置を使用して、それぞれハードマスクと SMP レイヤーを削除します。</li>
			<li>SMP 層がガラス スライド/ウェハまでエッチング プラズマと、エッチング シリコン窒化のハードマスクの希釈 10:1 HF ディップに残りであります。</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>最後のステップとして脱イオン水に浸漬によるガラス スライド/ウェーハからテスト デバイスを剥離されます。</li>
</ol>2 コンピューターのセットアップ
<ol><li>浸漬システムと動的熱機械分析装置 (DMA) を使用します。緊張モード (図 1) で浸漬装置を利用してマシンを装備します。液体窒素をマシンに接続し、炉のガス供給源として LN2/空気を有効にします。</li>
	<li>乾燥機のソフトウェアは、次の 3 つの手順を含む測定法を書く: 振動温度ランプ エアコン エアコン末テスト、しパラメーターを設定、次のように。<ol>
<li>エアコン オプションに以下のパラメーターを設定: モード = アクティブ、「緊張感」、軸力 ="on"感度に 0.05 N の初期値を設定 0.0 N、比例して強制的にモード = 力係数補償追跡、選択「軸力」の = を設定して25.0%、最小軸力に力 = 0.05 N、プログラム 0.0 以下拡張 Pa、モードを有効に、歪みを調整する最小ひずみ 0.05% を = = 0.1%、最大ひずみ = 0.5%、最小の力 = 0.05 N、最大の力 = 0.2 n.</li>
		<li>振動温度ランプの次のパラメーターを設定: 開始温度 = 10 ° C、セット ポイントを継承 = オフ、浸漬時間 0.0 s、温度を待つ = ランプに入る率 2.0 ° C/分、終わりの温度を = = 100 ° C、ソーク時間ランプ後 0.0 s、サンプリング レート = 1 ポイント/秒、strain % = 0.275%、一点、周波数 1 Hz を =。</li>
		<li>テストのご利用終了の次のパラメーターを設定: 環境制御軸力調整をオフ = =、モードを無効に、トランスデューサー/モーター = オフ。</li>
	</ol>
</li>
	<li>次の 4 つのステップを含むコンピューター ソフトウェアでテストの浸漬メソッドを記述: エアコン、発振時間、振動温度ランプ、エアコン-末テスト、しパラメーターを設定、次のように。<ol>
<li>エアコン オプションに以下のパラメーターを設定: モード = アクティブ、「緊張感」、軸力 = 0.05 N の初期値を設定する"on"、感度 0.0 N、比例して強制的にモード = 力係数補償、追跡 = オン、選択「軸力」と設定25.0%、最小軸力に力 = 0.05 N、プログラム 0.0 以下拡張 Pa、モードを有効に、歪みを調整する最小ひずみ 0.05% を = = 0.1%、最大ひずみ = 0.5%、最小の力 = 0.05 N、最大の力 = 0.2 n.</li>
		<li>発振時間の次のパラメーターを設定: 温度 = 39.5 ° C、セット ポイントを継承 = オフ、浸漬時間 0.0 秒、温度を待つ = オフ、期間 = 3600.0 s、サンプリング レート = 1 ポイント/秒、ひずみ % 0.275%、一点、周波数 = = 1 Hz。</li>
		<li>振動温度ランプの次のパラメーターを設定: 開始温度 10 ° C を = セット ポイントを継承 = オフ、浸漬時間 = 300.0 s、温度を待つ = オフ、ランプに入る率 = 2.0 ° C/分、最後の温度 = 85 ° C、ソーク時間ランプ後 = 300.0 s、サンプリング レート = 1 ポイント/秒、s% を列車 = 0.275%、一点、周波数 1 Hz を =。</li>
		<li>テストのご利用終了の次のパラメーターを設定: 環境制御軸力調整をオフ = =、モードを無効に、トランスデューサー/モーター = オフ。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 読み込みとアンロードの乾燥測定用サンプルします。
<ol><li>0.001 mm の精度でキャリパーと (空気中) 乾燥テスト用ポリマー試料の実際の厚さを測定します。</li>
	<li>ソフトウェアにサンプルの名前、説明、およびサンプルのジオメトリを入力します。</li>
	<li>ロード ギャップを 15 mm に設定し、サンプルをロードします。センター クランプねじで締まる前に供試体を揃えるようにタイトな手または 0.1 N でトルク レンチ (図 3) を使用します。</li>
	<li>炉を閉じてセクション 2.2 で説明する方法を使用して測定を開始します。</li>
	<li>測定が終わるまで待ちます。炉を開き、マシンから高分子サンプルを削除します。</li>
</ol>4. サンプル水浸試験の荷役
<ol><li>0.001 mm の精度でキャリパーを PBS でテスト液浸のためポリマー試料の実際の厚さを測定します。</li>
	<li>ソフトウェアにサンプルの名前、説明、およびサンプルのジオメトリを入力します。</li>
	<li>(図 4 a, B) 上のグリップでクランプ付き固定液浸ビーカーでセットアップを準備します。</li>
	<li>ロード ギャップを 15 mm に設定し、読み込みのサンプル (図 4)。センター クランプねじで締まる前に供試体 (図 5) を揃えるようにタイトな手または 0.1 n. でトルクレンチを使用</li>
	<li>下器具の浸漬お風呂を配置し、しっかりとスクリュー (図 4)。RT PBS (図 4E) でお風呂を埋める、上 (図 4 階) に蓋を置き、炉 (図 4) を閉じる、セクション 2.3 で説明する方法を使用してすぐに測定を開始します。下水管が閉じていることを確認 (図 4 H)。</li>
	<li>測定が終わるまで待ちます。ドレインを使用して浸風呂から PBS を削除します。炉を開き、蓋ビーカーから、浸漬ビーカーを外し、持ち上げて、外しポリマー サンプル マシンから。</li>
	<li>クランプ、PBS から任意の残りの塩を削除する解除アイロンをかけた水で浸漬ビーカーをきれい。</li>
</ol>5. 測定
<ol><li>浸漬ビーカーせず空気中の高分子を測定します。ロードとアンロードのセクション 3 で説明したサンプルの手順に従います。この測定の少なくとも 3 を繰り返します統計的な関連性の結果を収集するために x。</li>
	<li>セクション 4 で説明されている手順に従って浸漬内湯ポリマーを測定します。繰り返し測定を少なくとも 3 統計的な関連性の結果を収集するために x。</li>
</ol>6. データの解釈
<ol><li>生データを表形式で表示またはグラフとしてプロットできるマシン ソフトウェアで [結果] タブを開きます。</li>
	<li>軟化の速度を評価する時間をかけて貯蔵弾性率として、発振時間測定、浸漬測定の最初の部分をプロットします。どのくらいの速ポリマーの弾性率は PBS 中に浸漬しながら時間をかけて減少曲線が表示されます。</li>
	<li>係数のレベル、時間に注意してください。これは生理学的条件下で軟化の時間を表します。</li>
	<li>ポリマーは 1 時間のセットの浸漬時間後完全に軟化しない増加の浸漬時間と測定を繰り返します。</li>
	<li>(ドライ) 前にポリマーの機械的・熱的特性を表示する温度に左軸、右軸に tan デルタ貯蔵弾性率空気と PBS で測定値の振動温度ランプを表示後 (PBS) で可塑化.</li>
	<li>ドライ (空気) のデータをプロットし、PBS 測定より一緒に可塑化によるサーモメカニカル特性に変更を表示します。</li>
	<li>これらどれだけポリマーを注入中に柔らかく評価の関連番号 37 ° c、浸漬のサンプルの 25 ° c の乾燥した材料の貯蔵弾性率に注意してください。</li>
	<li>乾燥で浸したサンプル間 tan デルタ ピークの変化に注意してください。</li>
	<li>さらにデータの解釈と他のソフトウェアとプロットの .txt ファイルまたは .csv ファイルとしてデータをエクスポートします。</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>

著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。

体内を模倣する条件し、環境の DMA の使用により、神経のインプラント19またはソリューション内の他のバイオメディカル デバイスの基板として使用様々 な高分子材料の挙動の研究。これが含まれますが、ポリイミド、パリレン C、PDMS、SU 8 に限定されていません。ゲルおよび細胞外マトリックス (ECM) 材料は、このメソッドを使用して調査するもできます。水、重水、PBS など、さまざまなソリューション間の軟化の速度と同様、ポリマーの全般的な軟化の違いを簡単に比較できます。また、異なる浸漬温度やさまざまな高分子膜厚と組成による違いの影響をテストすることが可能です。
このメソッドでは、高分子ゲルの軟化挙動に様々 な治療法の影響の勉強もできます。治療には、様々 な滅菌方法、加速様々 なメディア、および表面改質加齢のアプリケーションが含まれます。この培養法は、研究者の動作およびこれらの材料の耐久性については、信頼性の高い体外測定を得るし、不必要な動物実験を避けるために役立ちます。ただし、P...

新世代基板として神経のインプラントに使用される材料の軟化形状記憶ポリマー1,2,3,4,5,6,7 で構成されて ,8,9。これらの材料は重要な座屈力を克服するために注入の時に十分な硬さが、体内環境で注入後最大 3 桁のソフトになります。これらの材料がタングステンやシリコンなどの神経のインプラントで使用される従来の材料と比較して弾性率の減少の不一致のためのより良いデバイス生体作用を示すことが予想されます。伝統的な硬いデバイスは、組織カプセル化およびグリア瘢痕デバイス障害10,11に続く注入後の炎症反応を表示します。共通の前提が少なく硬いデバイスが異物応答12,13,14を最小限に抑えることです。装置の剛性は、その断面積と弾性率によって決まります。したがって、デバイスのコンプライアンスおよび、最終的に、デバイスの生体作用を改善するために両方の要因を減らすために重要です。
ポリマーの軟化作業は、グエンら15、機械的に準拠した皮質内インプラントがアミロイドの応答を減らすことを示した人の仕事に触発されました。彼らは以前、注入後準拠となる機械的に適応 poly(vinyl acetate)/ホヤ セルロース微結晶 (tCNC) ナノコンポジット (NC) を使用しています。
Voit 演習は、その一方で、チオール-エン ・ チオール-エン/アクリル酸エステルのポリマーの高度可変システムを使用します。これらの材料は、生体内での条件への露出の後軟化の程度は高分子設計で簡単にチューニングできる有利です。選択すると右の高分子組成と架橋密度、ガラス転移温度と樹脂のヤング率がすることができます2,4,5,6、8を変更します。軟化の基になる効果は、水環境のポリマーの可塑化です。体温の上のガラス転移温度 (Tg) (注入中の状態)、乾燥ポリマーを持つが水またはポリマーの結果剛性・弾性率、PBS 中に浸漬後体温以下(ソフト) ときにゴムのような注入16ガラス (硬い) 乾燥したときからシフトすることができます。
しかし、可塑化と状態をウェットに乾燥からTgのシフトによる軟化の正確な信頼性の高い計測ができませんでした過去に測定します。従来の動的機械分析、空気または不活性ガスで実行し、ソリューション内の高分子の機械的・熱的特性の測定を許可しません。以前の研究でポリマー浸漬されている PBS で時間の様々 な量。腫れのサンプルは動的機械分析 (DMA)6,7、8を実行する使用してしました。ただし、プロシージャには、温度ランプが含まれているのでサンプルは測定中に乾燥を開始、代表的なデータを得られない。サンプル サイズが小さい場合、これは特に当てはまります。神経プローブの軟化を予測するためにあろう 5 を 50 μ m 薄いポリマー フィルムをテストするために必要な上記サンプルの測定の間に乾燥のため従来の DMA と不可能であります。
ヘスら17特注報試験環境制御法を用いた機械的に適応材料の機械的特性を評価するために機を設計しています。以前、乾燥を防ぐために測定中にサンプルに水をスプレーをエアブラシ システムを使用しています。
環境 DMA (図 1) の使用は、ただし、水と温度、PBS などのソリューションに高分子薄膜の測定できます。これにより、浸軟化状態でポリマーの機械的・熱的性質の測定だけでなく、その軟化速度の測定。でも引張試験および膨張測定がこのマシンの浸漬内湯可能です。これにより、生体内での挙動を予測する高分子基板の可塑化による軟化の正確な研究。

<table><tbody><tr><td>1,3,5-トリアリル-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン (TATATO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>114235-100G</td><td></td></tr><tr><td>2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン (DMPA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>196118-50G</td><td></td></tr><tr><td>CO2レーザー グラボグラフ LS100</td><td>Gravotech, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>コーニング大型ガラス顕微鏡スライド、75 x 50mm</td><td>テッドペラ</td><td>26005</td><td></td></tr><tr><td>環境DMA:RSA-G2固体分析装置</td><td>TAインスツルメンツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ESD安全プラスチックピンセット、ヒント;フラット、ダックビル、11.5 cm</td><td>コールパーマー</td><td>EW-07387-17</td><td></td></tr><tr><td>ローレル WS-650-8B スピンコーター</td><td>ローレルテクノロジーズコーポレーション</td><td></td><td></td></tr><tr><td>液体窒素</td><td>空気ガス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PBS、1X ソリューション、フィッシャーバイオ試薬</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>BP243820</td><td></td></tr><tr><td>シェルラボ 真空オーブン</td><td>VWR インターナショナル</td><td>89409-484</td><td></td></tr><tr><td>シリコンウェーハ</td><td>大学ウェーハ</td><td></td>メカニカル<td>グレード</td></tr><tr><td>RSA-G2液浸システム</td><td>TAインスツルメンツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオン酸)(TMTMP)</td><td>シグマ-アルドリッチ</td><td>381489-100ML</td><td></td></tr><tr><td>UVP CL-1000架橋チャンバー、365nm電球</td><td>VWRインターナショナル</td><td>21474-598</td><td></td></tr></tbody></table>

神経のインプラントの軟化挙動を予測する環境の動的機械分析

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

神経のインプラントの動的に軟化の基板を使用して、信頼性の高い体外メソッドでこれらの材料の軟化挙動を評価することが重要です。過去には、満足のいく相当な努力もせず体内環境を模倣した条件下での薄膜の軟化を測定することはなかった。この文書は、関連する温度でリン酸緩衝生理食塩水 (PBS) など、ソリューションで高分子の動的機械分析 (DMA) を可能にする新しい方法を提示します。環境 DMA 使用するため生体内での条件下での材料挙動の予測を可能にする様々 なメディアや温度、可塑化を伴う高分子材料の軟化効果の測定。

環境 DMA 使用する軟化反応とポリマーの全般的な軟化機能の分析。プロトコルの温度-時間の測定モードを使用して、異なるポリマー配合の軟化のプロファイルはお互い (図 6) を比較できます。このメソッドは、軟化と膨張率のポリマーの定量化にも使用できます。それは、異なるポリマー配合が 37 ° C PBS に浸漬されている間軟化の程度が異なるを受ける可能性があります図 4に示すことができます。370 MPa、40 MPa に完全に軟化のポリマーに 1700 MPa から柔らかくなり半軟化ポリマーに対し、非軟化バージョンは GPa の範囲に残ります。すべての 3 つのポリマー配合の軟化は 10 〜 15 分の内で起こる。
乾燥の DMA 測定、PBS で測定の組み合わせの使用により、 Tgのうつ病とモ...

生体内の環境で神経のインプラント用高分子基板の軟化の信頼性の高い予測できるように、信頼性の高い体外メソッドを持つことが重要です。ここでは、体温でリン酸緩衝生理食塩水の動的機械分析の使用が表示されます。

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

この方法は、埋め込み型デバイスの材料特性が体内への挿入時、特に材料の軟化時にどのように変化するかを監視するのに役立ちます。この技術の主な利点は、生体内の状態を模倣し、したがって、動物実験の必要性を最小限に抑える簡単なin vitro方法を提供することです。この方法は、一般的に埋め込み可能なデバイスで使用される材料の熱機械的特性をテストするために特に興味深く、バイオエレクトロニクスに限定されません。サンプルの荷重と湿潤条件下でのサンプルの測定は少し難しく、正しく実行しないと信頼性の低いテスト結果が生じる可能性があります。まず、アルケンモノマーに対するチオールの定量量を合計1重量%の光開始器と混合することから始める。入射光がモノマー溶液に接触するのを防ぐためにアルミニウム箔で20ミリリットルのガラスバイアルを覆い、廃棄プラスチックピペットを使用して50モルパーセントTATATO、45モルパーセントTMTMP、および5モルパーセントTMICNをバイアルに追加します。次に、光導入器DMPAの1重量%をバイアルに加え、惑星速度混合を使用して、溶液を光にさらすことなくバイアルの内容物を混合する。内容物を十分に混合した場合、得られたチオールエインプレポリマー混合物を50マイクロメートル厚膜でスライドしたガラス顕微鏡にスピンコートし、架橋チャンバー内のキャリア基板上にポリマーフィルムを直ちに転写する。その後、365ナノメートルの紫外線球根の下で60分間フィルムを光重合し、続いて真空オーブンで120°Cで24時間後硬化し、さらに変換を完了します。ポリマーが完全に硬化したら、二酸化炭素レーザーを使用してフィルムを4.5ミリメートル幅、長さ50ミリメートルの長方形にカットし、動的な機械的検査を行います。ダイナミックメカニカルアナライザをセットアップするには、テンションモードで浸漬器具をマシンに装備します。液体窒素を機械に接続し、炉のガス源として空気中の液体窒素を有効にします。試験ステップのコンディショニング、振動温度ランプ、コンディショニング終了など、機械ソフトウェアでドライ測定の方法を書きます。次に、コンディショニング、振動時間、振動温度ランプ、テストステップのコンディショニング終了など、マシンソフトウェアでの浸漬試験の方法を書きます。分析装置の準備ができたら、001 ミリメートルの精度のキャリパーを使用して、空気試験で乾燥するポリマー標本の実際の厚さを測定し、サンプル名、説明、およびサンプルジオメトリをソフトウェアに入力します。荷重ギャップを 15 ミリメートルに設定し、サンプルをロードします。クランプを締める前に、必ず試料を中央に配置し、位置合わせしてください。次に炉を閉じ、乾式測定を開始します。測定が終わったら、炉を開き、ポリマーサンプルを機械から取り出します。浸漬試験用のポリマー試料の実際の厚さを測定するには、まず001ミリメートルの精度でキャリパーでサンプルを測定し、サンプル名、説明、サンプルジオメトリをソフトウェアに入力します。上部グリップにクランプを固定した浸漬ビーカーでセットアップを準備し、荷重ギャップを15ミリメートルに設定します。試料を積み込み、試料を中央に配置し、クランプを締めます。浸漬浴を底面に置き、しっかりとしっかり止めなさい。その後、室温PBSでお風呂を満たします。蓋を浴槽の上に置き、炉を閉じ、すぐに浸漬測定を開始し、ドレインが閉じていることを確認する。柔らかさの全範囲がキャプチャされるように、ビーカーをPBSで満たした後、できるだけ早く測定を開始することが重要です。測定が終わったら、ドレインを開けて浸漬浴からPBSを取り除き、炉を開きます。次に、ビーカーから蓋を取り外し、浸漬ビーカーを緩めて持ち上げ、ポリマーサンプルを機械から取り外します。プロトコルの温度時間測定モードを使用すると、異なるポリマー製剤の軟化プロファイルを比較することができます。PBSでのドライダイナミックな機械的解析測定と浸漬測定を組み合わせることで、ガラス転移温度の下降とモジュラス曲線の全体的なダウンシフトによって示されるように、異なるポリマー製剤の水誘導可塑化の評価が可能になります。in vivoアプリケーション用のポリマーの軟化は、乾燥ポリマーが体温より上のガラス転移温度を有するが、湿潤状態の温度を下回る場合に最も効果的に働く。したがって、ポリマーの係数は、生理学的条件下での浸漬時にガラス状からゴム状の弾性率に低下する。ポリマーの乾燥状態と湿潤状態の両方のガラス転移温度が体温を大きく上回ると、生理学的条件下ではポリマーが軟化しない。この方法により、他の環境での生体材料の挙動を模倣するために、PBSを他の関連するソリューションに置き換えることができます。

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

血管閉塞性疾患や外傷に起因する四肢の損失のための代替人工器官の添付ファイルを開発する必要があります。仕事の目標は、骨格の固定を高め、osseointegrated技術を必要とする患者のためのperiprosthetic感染率を減らすためにosseointegratedインテリジェントなインプラント設計システムを導入することである。...

切断者のためのOsseointegratedインテリジェントインプラント設計システムの生体電気分析

方法が議論されていることで...

機械的に適応型ポリマーナノコンポジットの環境制御のMicrotensileテスト<em&gt; ex vivoで</em&gt;キャラ

柔軟な神経微小電極プローブの挿入は、ポリエチレングリコール（PEG）を有する剛性補剛材にプローブを取り付けることによって有効になっている。独自の組立工程は、均一で再現性のある添付ファイルを確実にします。組織内に挿入した後、PEGを溶解し、補強材を抽出する。 インビトロ試験法は、アガロースゲル中の技術を評価する。...

生体溶解性接着剤で取り付けられている硬質補強材を用いた柔軟神経プローブの挿入

異なる電極コーティングは、電気化学的、化学的および機械的特性の変化を介して神経記録性能に影響を与える。 in vitroでの電極の比較は、しかし、生体内反応の比較は、通常、電極/神経距離と動物間の変動によって複雑に、比較的簡単です。この記事では、神経記録電極を比較する堅牢な方法を提供する。...

神経電位電極の体系的電気化学的および電気生理学的評価方法

候補インプラント表面への試験、骨固定を機械的にするための改良された方法が提示される。この方法は、正確に垂直又は平行、インプラント表面の平面に対して破壊力の整列を可能にし、正確なインプラント周囲の領域に破壊力を向けるための正確な手段を提供する。...

骨 - インプラントアンカレッジ評価するために改良された機械的試験方法

現在の研究では、ソフトバイオマテリアル（脳、肝臓、腱、脂肪等 ）の一軸動的機械的応答を得るために、結合実験、有限要素シミュレーション方法を規定します。なぜなら、試料の生じた多軸の実験結果は、生体材料の有限要素解析の反復最適化を介して刺激されたとき一軸真応力 - ひずみ挙動にレンダリングされたスプリット·ホプキンソン圧力棒の試験から得られ膨らみました。...

ソフトバイオマテリアルの高ひずみ速度機械的応答を評価するための結合実験、有限要素モデリング手法

ここで、ラットの 3 D の文化のためのプロトコル脳由来グリア細胞、アストロ サイト、ミクログリア、オリゴデンドロ サイトなどを紹介します。一次電池文化、ならびにヒアルロン酸 (浜) ハイドロゲル合成、HAMAphoto...

プライマリのグリア細胞の in Vitro Neuroinflammation のモデリングのための三次元ハイドロゲル文化を改善

我々 はラットの運動皮質の微小電極注入が即時かつ持続的な運動障害を引き起こすことを示しています。方法が提案電極注入手術と罰金または総モーター機能の運動野への注入による損傷のための潜在的な変化を明らかにする 3...

ラット皮質運動野の微小電極注入による機能的障害を評価するためにテスト行動の齧歯動物

このプロトコルは、ヒドロゲルや細胞を含むソフトマテリアルナノインデンテーション実験のための完全なワークフローを提供します。まず、力分光法データを取得するための実験手順が詳述されています。次に、そのようなデータの分析は、GitHubから無料でダウンロードできる新しく開発されたオープンソースのPythonソフトウェアを通じて詳細に説明されます。...

ソフトマターナノインデンテーションの実験・データ解析ワークフロー

本プロトコルは、ガス堆積および水溶液反応 による...

シリコン平面皮質内微小電極の表面処理用ツール

このプロトコルは、ニワトリ胚の神経形成中の神経板組織の機械的特性を縦断的に監視するために開発されました。これは、ブリルアン顕微鏡とステージ上のインキュベーションシステムの統合に基づいており、 卵子...

ニワトリ胚の神経管閉鎖中の組織の機械的進化のモニタリング

学ぼう、動的機械分析を用いて神経インプラントの高分子基板の軟化挙動を予測する方法。生体温度のリン酸緩衝生理食塩水でin vivo条件を模擬し、動物実験を最小限に抑えながら材料特性を評価する信頼性の高いin vitro技術です。

神経のインプラントの軟化挙動を予測する環境の動的機械分析

さらに動画を探す