Name: 신경 임 플 란 트의 연 화 행동을 예측 하기 위해 환경 동적 기계적인 분석 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 59 s
Description: 배우세요 동적 기계적 분석을 활용하여 신경 임플란트의 연화 행동을 예측하는 방법을. 이 기술은 생체 조건을 모방하여 동물 실험을 최소화하고 재료 특성 변화를 정확히 평가합니다.

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저자 그의 환경 DMA를 사용 하는 허용을 위한 박사 테일러 도자기를 감사 드립니다.
이 작품의 길잡이 국방 장관의 프로그램을 통해 피어 검토 의료 연구 [W81XWH-15-1-0607] 건강 담당 사무실에 의해 지원 되었다. 의견, 해석, 결론, 및 권장 사항 그 저자의 이며 반드시 국방부에 의해 승인.

1입니다. 테스트를 위해 고분자 시료의 준비
<ol><li>증기 두건 안쪽 이전 프로토콜에 따라 연 화 thiol ene 폴리머 음성 합성. 1 , 2 , 4 , 18 짧게, 0.1 wt % 사진 초기자의 총 양이 많은 양의 알 켄 단위체에 thiol 믹스.<ol>
<li>폴리머 혼합 20 mL 유리 유리병을 준비 합니다. 입사광 단위체 솔루션 문의 하지 않도록 알루미늄 호 일에 유리병을 커버 하 고 실내 온도 (RT)에서 계속. 모든 화학 물질을 사용 하 여 더 정화 없이 받았습니다.</li>
		<li>완전히 연 화 폴리머에 대 한 추가 50 mol %1.3.5-triallyl-1.3.5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (TATATO), 45 mol % trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate) (TMTMP), 그리고 5 mol % 트리 스 [2-(3-mercaptopropionyloxy) 에틸] isocyanurate (TMICN)에 일회용 플라스틱 피 펫을 사용 하 여 유리병 커버.</li>
		<li>폴리머 솔루션에는 photoinitiatior 2, 2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA)의 0.1 wt %를 추가 합니다.</li>
		<li>행성 속도 빛 솔루션을 노출 하지 않고 혼합 하 여 유리병 안에 내용을 철저 하 게 혼합. 참고: 폴리머 솔루션 빛에 민감한 이며 호 일로 적용 하는 경우에 유해 45 ~ 60 분 후에 시작 됩니다. 따라서, 최대한 빨리 혼합 후 폴리머 솔루션을 사용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>스핀 코트 5 ~ 50 µ m 두께 미세한 유리 슬라이드 또는 실리콘 웨이퍼에 스핀 곡선 (그림 2)에 따라 캐리어 기판에에서 박막으로 섹션 1.1 준비 폴리머 솔루션. 30에 대 한 600 rpm 스핀 30 µ m 필름 두께 대 한 s. 참고: 다른 SMP 배합, 사용 하는 경우 스핀 속도 시간이 달라질 수 있습니다 폴리머 솔루션의 점도 따라.</li>
	<li>가교 실로 회전 직후 캐리어 기판에 고분자 필름 전송. 사진-유해 365 nm 자외선 전구에서 60 분에 대 한 영화와 더 120 ° C에서 진공 오븐에서 24 h에 대 한 사후 치료 변환을 완료합니다.</li>
	<li>4.5 m m의 너비와 DMA 테스트를 위해 50 m m의 길이 직사각형 샘플으로 경화 폴리머 필름을 잘라. 두께 50 µ m 5에서 달라질 수 있습니다. 샘플 측정 형상 적용 (1.4.2 또는 1.4.1 단계 선택) 두 가지 방법으로 주어질 수 있다.<ol>
<li>CO2 레이저를 사용 하 여 사각형으로 경화 폴리머 필름을 잘라. 5.0% 전력 (2.0 W) 및 10.0% 속도 (0.254 m/s) CO2 레이저 마이크로 가공 매개 변수 설정 (그림 3A).</li>
		<li>클래스 10000 클린 룸 시설 (그림 3B)에서 포토 리소 그래피를 사용 하 여 DMA 샘플을 정의 합니다. SMP에 유리 또는 웨이퍼 기판은 클린 룸에서 시작 기판으로 사용 합니다.<ol>
<li>다음 플라즈마 에칭 프로세스 하드 마스크 역할을 낮은 온도 실리콘 질 화물을 예금 한다. 표준 리소 그래피 기술을 사용 하 여 장치 개요/모양 패턴. SF6 와 O2 플라즈마 플라즈마 에칭을 사용 하 여 하드 마스크와 SMP 레이어를 각각 제거.</li>
			<li>SMP 레이어 플라즈마 에칭 유리 슬라이드/웨이퍼까지 후 희석된 10:1 HF 딥에 멀리 나머지 실리콘 나이트 라 이드 하드 마스크 에칭.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>마지막 단계로 이온된 물에 몸을 담글 하 여 유리 슬라이드/웨이퍼에서 테스트 장치를 delaminate.</li>
</ol>2. 기계 설치
<ol><li>동적 기계 분석기 (DMA)를 사용 하 여 집중 시스템. 긴장 모드 (그림 1)에서 집중 조명 기구와 기계 장비. 시스템에 액체 질소를 연결 하 고 보일 러에 대 한 가스 소스로 LN2/에 어를 사용.</li>
	<li>다음 세 단계를 포함 하 여 컴퓨터 소프트웨어 건조 측정 방법 작성: 컨디셔닝, 진동 온도 경사로, 및 컨디셔닝 월말 테스트, 다음 매개 변수를 다음과 같이 설정:<ol>
<li>컨디셔닝 옵션에 대 한 다음 매개 변수를 설정: 모드 활성화, 선택 "긴장", 축 힘 = 0.05 N, 초기 설정값 "에", 감도 = 0.0 N, 비례 힘 모드 = 힘 = 계수에 대 한 보상, 추적에, 선택"축" = 다음 설정 25.0%, 최소 축방향 힘을 동적 힘 = 0.05 N, 프로그래밍 0.0 아래 확장 Pa, 모드, 긴장 조정 = 0.05%, 최소 긴장 = 0.1%, 최대 긴장 0.5%, 최소 힘 = = 0.05 N, 최대 힘 = 0.2 명.</li>
		<li>진동 온도 램프에 대 한 다음 매개 변수를 설정: 시작 온도 = 10 ° C, 세트 포인트를 상속 = 끄기, 흠뻑 젖어 시간 = 0.0 s, 온도 대 한 대기에, 램프 속도 = 2.0 ° C/min, 최종 온도 = = 100 ° C, 진입 후 시간 담가 = 0.0 s, 샘플링 속도 = 1 점/s, strai n %0.275%, 단일 지점, 주파수 = 1 =.</li>
		<li>컨디셔닝 월말 테스트에 대 한 다음 매개 변수를 설정: 환경 제어 축 힘 조정 해제 = =, 모드 비활성화, 트랜스듀서/모터에서 =.</li>
	</ol>
</li>
	<li>침수는 다음과 같은 4 가지 단계를 포함 하 여 컴퓨터 소프트웨어를 사용 하 여 테스트 메서드를 작성: 컨디셔닝, 진동-시간, 진동 온도 경사로, 및 컨디셔닝-월말 테스트, 다음 매개 변수를 다음과 같이 설정:<ol>
<li>컨디셔닝 옵션에 대 한 다음 매개 변수를 설정: 모드 활성화, 선택 "긴장", 축 힘 = 0.05 N, 초기 설정값 "에", 감도 = 0.0 N, 비례 힘 모드 = 힘 = 계수에 대 한 보상, 추적에, 선택"축" = 및 설정 25.0%, 최소 축방향 힘을 동적 힘 = 0.05 N, 프로그래밍 0.0 아래 확장 Pa, 모드, 긴장 조정 = 0.05%, 최소 긴장 = 0.1%, 최대 긴장 0.5%, 최소 힘 = = 0.05 N, 최대 힘 = 0.2 명.</li>
		<li>진동 시간에 대 한 다음 매개 변수를 설정: 온도 = 39.5 ° C, 세트 포인트를 상속 떨어져, 담가 시간 = = 0.0 s, 대기 온도 대 한 떨어져, 기간 = 3600.0 = s, 샘플링 속도 = 1 점/s, 스트레인 % = 0.275%, 단일 지점, 주파수 = 1 Hz.</li>
		<li>진동 온도 램프에 대 한 다음 매개 변수를 설정: 시작 온도 = 10 ° C, 세트 포인트를 상속 = 끄기, 담가 시간 300.0 = s, 대기 온도 대 한 떨어져, 램프 속도 = 2.0 ° C/min, 최종 온도 = = 85 ° C, 진입 후 시간을 담가 300.0 = s, 샘플링 속도 = 1 점/s, s % 기차 0.275%, 단일 지점, 주파수 = 1 =.</li>
		<li>컨디셔닝 월말 테스트에 대 한 다음 매개 변수를 설정: 환경 제어 축 힘 조정 해제 = =, 모드 비활성화, 트랜스듀서/모터에서 =.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 로드 및 언로드 건조 측정용 샘플
<ol><li>0.001 m m 정밀 캘리퍼스와 건조 (공기)에서 테스트를 위해 고분자 시료의 실제 두께 측정 합니다.</li>
	<li>샘플 이름, 설명 및 샘플 기하학 소프트웨어에 입력 합니다.</li>
	<li>15mm 로드 간격을 설정 하 고 샘플을 로드 합니다. 센터는 클램프는 망 하기 전에 견본을 정렬 있는지 확인 꽉 손이나 (그림 3C) 0.1 N으로 토크 렌치를 사용 하 여.</li>
	<li>로 닫고 섹션 2.2에에서 설명 된 방법을 사용 하 여 측정을 시작 합니다.</li>
	<li>측정이 끝날 때까지 기다립니다. 로 열고 폴리머 샘플을 컴퓨터에서 제거 합니다.</li>
</ol>4. 샘플 로드 및 언로드 침수 테스트
<ol><li>침수에 0.001 m m 정밀 테스트 캘리퍼스와 PBS에 대 한 폴리머 시료의 실제 두께 측정 합니다.</li>
	<li>샘플 이름, 설명 및 샘플 기하학 소프트웨어에 입력 합니다.</li>
	<li>위 그립 (그림 4AB)에 클램프로 고정 침수 비 커와 함께 설치를 준비 합니다.</li>
	<li>15mm 로드 간격을 설정 하 고 로드 샘플 (그림 4C). 센터는 클램프는 망하는 거 야 전에 견본 (그림 5) 정렬 있는지 확인 꽉 손이나 토크 렌치를 사용 하 여 0.1 n.와</li>
	<li>하단 고정 물에 침수 목욕을 놓고 단단히 나사 (그림 4D). RT PBS (그림 4E)에 채워 목욕, 상단 (그림 4 층)에 뚜껑을 배치, 보일 러 (그림 4G), 닫고 즉시 섹션 2.3에에서 설명 된 방법을 사용 하 여 측정을 시작 합니다. 드레인 닫혔는지 확인 하십시오 (그림 4 H).</li>
	<li>측정이 끝날 때까지 기다립니다. 드레인을 사용 하 여 침수 목욕에서 PBS를 제거 합니다. 용광로, 비 커에서 뚜껑을 제거, 침수 비 커의 나사, 그것, 열고 폴리머 샘플을 컴퓨터에서 제거 합니다.</li>
	<li>클램프 및 PBS에서 모든 나머지 소금 제거 하 드 다림 질된 물으로 침수 비 커를 청소.</li>
</ol>5입니다. 측정
<ol><li>침수 비 커 없이 공기에 폴리머를 측정 합니다. 로드 및 언로드 섹션 3에에서 설명 된 대로 샘플에 대 한 지침을 따릅니다. 이 측정 최소 3 반복 통계 관련 된 결과 수집 하기 위해 x.</li>
	<li>섹션 4에에서 설명 된 단계에 따라 침수 목욕 내부 폴리머를 측정 합니다. 반복 측정 적어도 3 통계 관련 된 결과 수집 하기 위해 x.</li>
</ol>6. 데이터 해석
<ol><li>컴퓨터 소프트웨어, 원시 데이터를 테이블 형식으로 볼 수 있습니다 또는 그래프로 플롯 결과 탭을 엽니다.</li>
	<li>집중 측정, 진동-시간 측정 연 활동을 평가 하는 시간이 지남에 저장 모듈러스로의 첫 번째 부분을 플롯 합니다. 곡선 속도 폴리머의 계수는 시간이 지나면서 감소 PBS에 몰입 하는 동안 표시 됩니다.</li>
	<li>참고는 계수 수준 밖으로 시간. 이 생리 적인 조건 하에서 연 화 시간을 나타냅니다.</li>
	<li>폴리머는 1 h의 설정된 침수 시간 후 완전히 부드럽게 하지, 증가 침수 시간 측정을 반복 합니다.</li>
	<li>(드라이) 전에 고분자의 열팽창 속성 표시 온도 왼쪽된 축, 오른쪽 축에 tan 델타에 저장 계수 측정의 진동 온도 경사로 공기와 PBS에 표시 후 (PBS)에서 plasticization .</li>
	<li>드라이 (공기)에 대 한 데이터 및 PBS 측정 더 나은 함께 열팽창 속성 plasticization 때문에 변화를 표시.</li>
	<li>Note 저장 모듈러스와 37 ° C에서 젖 었된 샘플 25 ° C에서 건조 한 물자의 얼마나 많은 폴리머 주입 하는 동안 부드럽게 것입니다 평가 관련 번호 있습니다.</li>
	<li>건조 하 고 젖은 샘플 사이 tan 델타 피크에 변화 note</li>
	<li>추가 데이터 해석 및 다른 소프트웨어와 플로팅에.txt 또는.csv 파일로 데이터를 내보냅니다.</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>
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<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>

저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.

환경 DMA 사용 하 여 신경 임 플 란 트19 또는 솔루션에서 다른 생물 의학 장치 기판으로 사용 하는 다양 한 고분자의 행동의 학문을 허용 하 고 vivo에서 모방을 조건. 이 포함 되지만, polyimide, 파 릴 렌 C, PDMS, 고 수-8에 국한 되지 않습니다. Hydrogels 및 세포 외 기질 (ECM) 자료 또한이 방법을 사용 하 여 조사 될 수 있습니다. 그것의 연 화 속도 론 및 폴리머의 전반적인 연의 차이 물, 중 수, 그리고 PBS를 포함 하 여 다른 솔루션 사이 쉽게 비교할 수 있습니다. 그것은 또한 다른 침수 온도 또는 다양 한 폴리머 두께 구성에서 발생 하는 차이의 영향을 테스트 가능입니다.
이 메서드는 또한 중합체 및 hydrogels의 연 화 행동에 다양 한 치료의 영향의 공부 수 있습니다. 트리 트 먼 트 다양 한 살 균 방법, 가속 노화 다양 한 미디어 및 표면 개 질에의 응용 프로그...

신경 임 플 란 트에 대 한 기판으로 사용 되는 재료의 새로운 세대 구성 연 화 모양 메모리 폴리머1,2,3,,45,6,7 ,,89. 이러한 자료는 중요 한 변형 세력을 극복 하기 위해 주입 하는 동안 충분히 뻣 뻣 한 하지만 그들은 시체의 환경에서 이식 후 최대 3 배나 부드럽게 될. 그것은 이러한 자료 텅스텐 또는 실리콘 등의 신경 임 플 란 트에 사용 되는 전통적인 재료에 비해 계수 감소 일치 하지 않아 더 나은 장치-조직 상호 작용을 표시 전망 이다. 전통, 뻣 뻣 한 장치 조직 캡슐화 및 astroglial는 종종 장치 실패10,11결과 흉터 이식 후 염증 반응을 보여줍니다. 그것은 일반적인 가정 덜 뻣 뻣 한 장치 이물질 응답12,,1314최소화 이다. 장치의 강성의 단면적 및 탄성 계수에 의해 결정 됩니다. 따라서, 장치 준수 하 고, 궁극적으로, 장치 조직 상호 작용을 개선 하기 위해 두 요소를 줄이기 위해 중요 하다.
고분자를 연 화에 일 구 엔 외.15, 기계적으로 호환 intracortical 임 플 란 트 neuroinflammatory 응답을 감소 증명의 작품에서 영감을 했다. 그들은 이전 기계적으로 적응형 poly(vinyl acetate)/피낭동물으로 셀 루 로스 nanocrystal (tCNC) 나노 복합 재료 (NC), 이식 후 호환 되는 사용.
Voit 실험실, 다른 한편으로, thiol ene와 thiol-ene/아크릴 고분자의 높은 가변 시스템을 사용합니다. 이러한 자료는 유리한 vivo에서 조건에 노출 된 후 연의 정도 폴리머 디자인에 의해 쉽게 조정 될 수 있다. 선택 하 여 오른쪽 폴리머 구성과 crosslink 밀도, 유리 전이 온도 탄성 계수는 폴리머의 수2,,45,,68수정. 연 화의 기본 효과 수성 환경에서 폴리머의 plasticization. 으로 주입 하는 동안 (주), 건조 한 때 체온의 위 유리 전이 온도 (Tg)와 폴리머 하지만 후 체온 아래 물 또는 PBS, 폴리머의 결과 강성/계수에 몰입 고무 (소프트) 때 이식16유리 (뻣 뻣 한) 때 건조에서 이동할 수 있다.
그러나, plasticization와 드라이 젖은 상태에서 Tg 의 변화 완화의 정확 하 고 신뢰할 수 있는 측정 과거에 측정 될 수 있게 되지 않았습니다. 전통적인 동적 기계적인 분석 공기 또는 불활성 가스에서 수행 되 고 솔루션 내의 고분자의 열팽창 특성의 측정을 허용 하지 않습니다. 이전 학문에서는, 중합체 다양 한 양의 시간에 대 한 PBS에 익숙해 왔다. 부 어 샘플 다음 동적 기계적인 분석 (DMA)6,,78을 수행 하기 위해 사용 되었다. 그러나, 절차 포함 하므로 온도 경사로, 샘플 시작 측정 동안 건조 하 고 대표 데이터를 생성 하지 않습니다. 이 샘플 크기가 작은 경우에 특히 사실 이다. 신경 프로브를 부드럽게 예측, 위해 그것 것입니다 5 ~ 50 µ m 얇은 폴리머 필름을 테스트 하는 데 필요한는 전통적인 DMA 측정 동안 샘플의 상술 건조 때문에 가능.
헤스 외.17 사용자 microtensile는 환경 제어 방법을 사용 하 여 기계적으로 적응 재료의 기계적 특성 평가 시험기를 설계 했습니다. 그들은 이전 밖으로 건조에서 그들을 방지 하기 위해 측정 하는 동안 샘플에 물 스프레이 어 브러쉬 시스템을 사용 있다.
그러나 환경 DMA (그림 1)의 사용은, 폴리머 솔루션, 물 등 다양 한 온도에서 PBS 영화의 측정에 대 한 수 있습니다. 이 고분자의 열팽창 속성/부드럽게 젖은 상태에서의 측정 뿐만 아니라 그것의 연 화 속도의 측정 가능 심지어 인장 시험과 붓기 측정 침수 목욕이이 컴퓨터의 내부 수 있습니다. 이 폴리머 기판의 plasticization 유도 연의 정확한 연구 vivo에서 동작을 예측할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(타타토)</td><td>시그마-알드리치</td><td>114235-100G</td><td></td></tr><tr><td>2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(DMPA)</td><td>시그마-알드리치</td><td>196118-50G</td><td></td></tr><tr><td>CO2 레이저 그라보그래프 LS100</td><td>Gravotech, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>코닝 대형 유리 현미경 슬라이드, 75 x 50mm</td><td>Ted Pella</td><td>26005</td><td></td></tr><tr><td>환경 DMA: RSA-G2 고체 분석기</td><td>TA Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ESD 안전 플라스틱 핀셋, 팁; 플랫, 덕빌, 11.5cm</td><td>Cole Palmer</td><td>EW-07387-17</td><td></td></tr><tr><td>Laurell WS-650-8B 스핀 코터</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>액체 질소</td><td>공기 가스</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PBS, 1X 솔루션, Fisher BioReagents</td>, <td>Fisher Scientific</td><td>BP243820</td><td></td></tr><tr><td>SHEL LAB 진공 오븐</td><td>VWR International</td><td>89409-484</td><td></td></tr><tr><td>실리콘 웨이퍼</td><td>대학 웨이퍼</td><td></td><td>기계 등급</td></tr><tr><td>RSA-G2 침수 시스템</td><td>TA 악기</td><td></td><td></td></tr><tr><td>트리메틸 올 프로판 트리스 (3- 메르 캅토 프로 피오 네이트) (TMTMP)</td> <td>시그마 - 알드리치</td><td>381489-100ML</td><td></td></tr><tr><td>UVP CL-1000 365nm 전구가있는 가교 챔버</td><td>VWR International</td><td>21474-598</td><td></td></tr></tbody></table>

신경 임 플 란 트의 연 화 행동을 예측 하기 위해 환경 동적 기계적인 분석

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

동적으로 연 기판의 신경 임 플 란 트를 사용할 때 이러한 재료의 연 화 동작을 신뢰할 수 있는 체 외에 방법이 중요 하다. 과거에는, 그것은 만족 스럽게 흉내 낸 상당한 노력 없이 신체 환경 조건 하에서 박막의 연 화 측정 가능 하지 않았습니다. 이 게시는 관련 온도에서 버퍼링 하는 인산 염 (PBS), 같은 솔루션에서 고분자의 동적 기계적인 분석 (DMA)를 허용 하는 새롭고 간단한 메서드를 제공 합니다. 환경 DMA 사용 하 여 따라서 vivo에서 조건 하에서 재료 행동의 예측을 허용 하는 다양 한 미디어와 온도, plasticization로 인해 고분자의 연 화 효과의 측정을 허용 한다.

환경 DMA 사용 하 여 연 화 속도 론 및 고분자의 전반적인 연 화 기능 분석을 수 있습니다. 프로토콜의 온도-시간 측정 모드를 사용 하 여 다른 폴리머 제형의 연 화 프로필 (그림 6) 서로 비교할 수 있습니다. 이 메서드는 또한 부드럽게 하 고 고분자의 팽 윤을 계량 하 사용할 수 있습니다. 그것은 볼 수 있습니다 그림 4 에서 다른 폴리머 제형 동안 37 ° C PBS에에서 몰입 되 고 연의 다른 학위를 받을 수 있습니다. 반면 반 연 폴리머 370 MPa을 완전히 연 화 폴리머 40 MPa 1700 MPa에서 부드럽게 부드럽게 비 버전 학점 범위에 남아 있습니다. 모든 3 개의 폴리머 제형의 연 화 10 ~ 15 분 내 일어난다.
건조 DMA 측정 ...

신뢰할 수 있는 예측의 vivo에서 환경에 신경 임 플 란 트에 대 한 폴리머 기판의 연 화를 허용 하려면 신뢰할 수 있는 체 외에 방법이 중요 하다. 여기, 체온에 버퍼링 하는 인산 염에 동적 기계적인 분석의 사용에 제공 됩니다.

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

이 방법은 이식형 장치의 재료 특성이 신체에 삽입될 때, 특히 재료의 연화를 모니터링하는 데 도움이 됩니다. 이 기술의 주요 장점은 생체 조건에서 모방하여 동물 실험의 필요성을 최소화하는 간단한 체외 방법을 제공한다는 것입니다. 이 방법은 일반적으로 이식형 장치에 사용될 물질의 열기계적 특성을 테스트하는 데 특히 흥미롭으며 생체 전자 공학에 국한되지 않습니다.샘플의 적재 및 습식 조건 하에서 시료의 측정은 약간 까다롭고 제대로 수행되지 않으면 신뢰할 수없는 테스트 결과를 일으킬 수 있습니다. 총 1 중량%의 광신화기로 알케인 모노머에 양적 양의 티올을 혼합하여 시작합니다. 알루미늄 호일에 20밀리리터 유리 바이알을 덮고 사고 표시등이 단조압에 닿지 않도록 하고 폐기 플라스틱 파이펫을 사용하여 50두더지% TATATO, 45m TMTMP, 5개의 어금니 퍼센트 TMICN을 바이알에 추가합니다.그런 다음 발생에 광시니티에이터 DMPA의 1 중량 %를 추가하고, 빛에 용액을 노출하지 않고 유리병의 내용을 혼합행성 속도 혼합을 사용합니다. 내용이 철저히 혼합되면, 생성된 티올-에네 프리폴리머 혼합물을 유리 현미경으로 50마이크로미터 두께의 필름으로 스핀코팅하고, 크로스링크 챔버에서 캐리어 기판상의 폴리머 필름을 즉시 이송한다. 그런 다음 365나노미터 자외선 전구 아래에서 60분 동안 필름을 포토 폴리머화한 다음, 120°C에서 24시간 동안 진공 오븐에서 후경화하여 변환을 더욱 완료합니다.폴리머가 완전히 경화되면 이산화탄소 레이저를 사용하여 필름을 50mm 길이의 사각형으로 분해하여 동적 기계적 테스트를 완료합니다. 동적 기계 분석기를 설정하려면 기계에 감력 모드의 침지 설비를 장착하십시오. 액체 질소를 기계에 연결하고 용광로의 가스 원으로 공기 중의 액체 질소를 활성화합니다.컨디셔닝, 진동 온도 램프 및 테스트 단계의 컨디셔닝 끝을 포함한 기계 소프트웨어와 함께 건식 측정 방법을 작성합니다. 그런 다음 컨디셔닝, 진동 시간, 진동 온도 램프 및 테스트 단계의 컨디셔닝 끝을 포함하여 기계 소프트웨어와 함께 침수 테스트 방법을 작성합니다. 분석기가 준비되면 001mm 정밀도로 캘리퍼를 사용하여 공기 테스트에서 건조시 폴리머 시편의 실제 두께를 측정하고 샘플 이름, 설명 및 샘플 형상을 소프트웨어에 입력합니다.로딩 간격을 15mm로 설정하고 샘플을 로드합니다. 클램프를 조이기 전에 시편을 중앙에 정렬하고 정렬해야 합니다. 그런 다음 용광로를 닫고 건조 측정을 시작합니다.측정이 끝나면 용광로를 열고 기계에서 폴리머 샘플을 제거합니다. 침수 테스트를 위한 폴리머 시편의 실제 두께를 측정하기 위해 먼저 001mm 정밀도로 캘리퍼로 샘플을 측정하고 샘플 이름, 설명 및 샘플 형상을 소프트웨어에 입력합니다. 상단 그립에 클램프로 고정된 침수 비커로 설정을 준비하고 로딩 간격을 15mm로 설정합니다.시료를 로드하고 시편을 중앙에 정렬하고 클램프를 조입니다. 침수 목욕을 바닥 설비에 놓고 목욕을 단단히 고정하십시오. 그런 다음 실내 온 PBS로 목욕을 채웁니다.뚜껑을 욕조 위에 놓고 용광로를 닫고 즉시 침수 측정을 시작하여 드레인이 닫혀 있는지 확인합니다. 비커가 PBS로 채워진 후 가능한 한 빨리 측정을 시작하여 연화의 전체 범위를 캡처하는 것이 중요합니다. 측정이 끝나면 배수구를 열어 침수 욕조에서 PBS를 제거하고 용광로를 엽니다.그런 다음 비커에서 뚜껑을 제거하고 침수 비커를 풀고 기계에서 폴리머 샘플을 제거합니다. 프로토콜의 온도 시간 측정 모드를 사용하면 상이한 폴리머 제형의 연화 프로파일을 비교할 수 있습니다. PBS에서 건조 동적 기계적 분석 측정 및 침지 측정을 결합하면 유리 전이 온도의 우울증과 변조기의 전반적인 다운시프트에 의해 설명된 바와 같이 다른 폴리머 제제의 수유도 가소화를 평가할 수 있습니다.생체 내 응용 제품에 대한 폴리머의 연화는 건식 폴리머가 체온보다 유리 전이 온도를 가지고 있지만 젖은 상태에서 그 보다 낮을 때 가장 효과적으로 작동합니다. 따라서, 중합체의 계수는 생리적 조건하에서 침수시 유리에서 고무 계체로 떨어집니다. 중합체의 건조 및 습식 상태의 유리 전이 온도가 체온보다 훨씬 높으면, 중합체는 생리학적 조건하에서 부드러워지지 않습니다.이 방법을 사용하면 PBS를 다른 환경에서 생체 재료의 동작을 모방하는 다른 관련 솔루션으로 대체할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

사지 손실 혈관 o​​cclusive 질병 및 외상에 기인에 의한 대체 의지 첨부 파일을 개발하는 필요가있다. 작품의 목표는 골격 고정을 향상시키고 osseointegrated 기술을 필요로 환자 periprosthetic 감염 속도를 줄이기 위해 osseointegrated 임플란트 지능형 설계 시스템을 도입하는 것입니다.

절단 수술을받은 사람에 대한 Osseointegrated 지능형 임플란트 설계 시스템의 생체 분석

에 대한 기계적 적응 고분자 나노 복합 재료의 환경 제어 Microtensile 테스트<em&gt; 생체</em&gt; 특성

유연한 신경 미세 프로브의 삽입은 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)과 강성 보강재에 프로브를 연결하여 사용할 수 있습니다. 고유의 조립 공정은 균일하고 반복적 인 첨부 파일을 확인합니다. 조직에 삽입 한 후, PEG가 용해 보강재가 추출된다. 시험 관내 시험 방법은 아가 로스 겔에서 기술을 평가한다.

Biodissolvable 접착제가 부착 된 강성 보강재를 사용하여 유연한 신경 프로브의 삽입

다른 전극 코팅은 전기 화학적, 화학적, 기계적 특성 변화를 신경 기록 성능에 영향을 미친다. 체외에서 전극의 비교 그러나 생체 반응의 비교는 일반적으로 전극 / 신경 세포의 거리에서 동물 사이의 변화에 의해 복잡하고, 비교적 간단하다. 이 문서에서는 신경 기록 전극을 비교하는 강력한 방법을 제공한다.

신경 기록 전극의 체계적인 전기 및 전기 생리 평가를위한 방법

후보 임플란트 표면에 테스트 뼈 고정 장치를 기계적으로하는 개선 된 방법이 제공됩니다. 이 방법은 정확하게 수직 또는 병렬, 임플란트 표면의 평면에 중단 힘의 정렬이 가능하고, 정확한 임플란트 지역으로 중단 힘을 지시하는 정확한 방법을 제공합니다.

뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

현재의 연구는 생체 재료 소프트 (뇌, 간, 건, 지방 등)의 축 동적 기계적 응답을 얻기 위해 결합 실험 - 유한 요소 시뮬레이션 방법을 규정하고있다. 때문에 표본의 발생 다축 실험 결과는 생체 재료의 유한 요소 해석의 반복 최적화를 통해 시뮬레이션 할 때 단축 진 응력 - 변형 동작으로 렌더링 된 분할 홉 킨슨 압력 바 시험에서 얻은 돌출.

소프트 생체 재료의 높은 변형 속도 기계 응답을 평가하기위한 결합 실험 - 유한 요소 모델링 방법론

여기, 우리는 쥐의 3D 문화에 대 한 프로토콜 이다, microglia, 및 oligodendrocytes를 포함 하 여 두뇌 파생 명과 셀을 제시. 1 차 세포 배양, methacrylated 히 알루 론 산 (하 마) 하이드로 겔 합성, HAMAphoto 중 합 및 셀 캡슐화 및 샘플 공초점 레이저 스캐닝 전자 현미경 이미징 처리 설명 합니다.

생체 외에서 Neuroinflammation의 모델링에 대 한 기본 Glial 세포의 3 차원 하이드로 겔 문화 개선

우리는 쥐의 모터 피 질에서 microelectrode 주입 하면 즉각적이 고 지속적인 모터 적자는 나타났습니다. Microelectrode 이식 수술 및 3 설치류 행동 작업 모터 피 질에 주입 한 손상 때문에 또는 총 모터 기능에 잠재적인 변화를 명료 하 게 하는 방법 여기 개요 제안.

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배우세요 동적 기계적 분석을 활용하여 신경 임플란트의 연화 행동을 예측하는 방법을. 이 기술은 생체 조건을 모방하여 동물 실험을 최소화하고 재료 특성 변화를 정확히 평가합니다.

신경 임 플 란 트의 연 화 행동을 예측 하기 위해 환경 동적 기계적인 분석

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