Artykuł metodologiczny

Kwantyfikacja wstrzykiwalności za pomocą testów mechanicznych

DOI:

10.3791/61417

⸱

13 maja 2020

 ,  ,  ,  , 
1School of Chemical Engineering, University of Birmingham

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Prezentowany tutaj jest protokół do ilościowej oceny wstrzykiwalności materiału za pomocą systemu strzykawka-igła przy użyciu standardowego mechanicznego stanowiska testowego.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biomateriały do wstrzykiwania stają się coraz bardziej popularne do minimalnie inwazyjnego dostarczania leków i komórek. Materiały te są zazwyczaj bardziej lepkie niż tradycyjne iniekcje wodne i mogą być półstałe, dlatego nie można zakładać ich wstrzykiwalności. Protokół ten opisuje metodę obiektywnej oceny wstrzykiwalności tych materiałów przy użyciu standardowego testera mechanicznego. Tłok strzykawki jest ściskany przez poprzeczkę z ustaloną prędkością i mierzona jest siła. Wartość siły maksymalnej lub plateau może być następnie wykorzystana do porównania próbek lub do bezwzględnej granicy siły. Protokół ten może być stosowany z dowolnym materiałem i dowolnym rozmiarem strzykawki i igły lub geometrią. Uzyskane wyniki mogą być wykorzystane do podejmowania decyzji dotyczących preparatów, rozmiarów strzykawek i igieł na wczesnym etapie procesu translacji. Ponadto można określić ilościowo wpływ zmiany preparatów na wstrzykiwalność i określić optymalny czas wstrzykiwania materiałów zmieniających się czasowo. Metoda ta nadaje się również jako powtarzalny sposób badania wpływu iniekcji na materiał, badania zjawisk takich jak samoleczenie i prasowanie filtracyjne lub badania wpływu iniekcji na komórki. Protokół ten jest szybszy i ma bardziej bezpośrednie zastosowanie do wstrzykiwalności niż reologia rotacyjna i wymaga minimalnego przetwarzania końcowego w celu uzyskania kluczowych wartości do bezpośrednich porównań.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biomateriały są często badane i używane jako rusztowania do regeneracji tkanek opartych na komórkach oraz magazyny do ukierunkowanego, stałego dostarczania środków terapeutycznych1. W tej dziedzinie biomateriały do wstrzykiwań zyskują na popularności, ponieważ są minimalnie inwazyjne, co zmniejsza ryzyko infekcji, bólu i blizn związanych z implantacją2. Ponadto, ponieważ są one zwykle stosowane jako płyny, doskonale dopasowują się do wad tkanek, a leki i komórki mogą być z nimi mieszane bezpośrednio przed aplikacją3,4,5. W związku z tym, chociaż biomateriały do wstrzykiwań mogą być wytwarzane jako wstępnie załadowane strzykawki, często są one przygotowywane przez klinicystów bezpośrednio przed aplikacją. Na przykład, cementy zaczynają twardnieć po zmieszaniu fazy proszkowej i ciekłej, a więc nie mogą być przechowywane przez długi czas przed użyciem6. Charakterystyka tych materiałów jest zatem zależna od czasu i nierozerwalnie związana z ich przygotowaniem.

Typowe biomateriały do wstrzykiwania obejmują cementy wapniowe, polimetakrylan metylu, bioszkła i różne hydrożele polimerowe3,7. W przeciwieństwie do tradycyjnych iniekcji leków, które mają takie same właściwości reologiczne jak woda, te biomateriały do wstrzykiwań są zazwyczaj bardziej lepkie, nienewtonowskie, mogą mieć pewien elastyczny charakter, a także mogą zmieniać się w czasie. W związku z tym nie można zakładać wstrzykiwalności tych materiałów, ale należy je ocenić doświadczalnie. Określając ilościowo siłę wymaganą do wstrzyknięcia i korelując ją z łatwością wstrzyknięcia, wczesne decyzje o tym, które preparaty biomateriałów, rozmiary strzykawek i igieł należy zastosować, mogą być podejmowane na wczesnym etapie procesu rozwoju8. Takie eksperymenty mogą również określić ilościowo wpływ zmiany preparatów na wstrzykiwalność9.

Istnieje kilka metod oceny właściwości materiałów do wstrzykiwania. Reologia rotacyjna jest często wykorzystywana do oceny lepkości, zachowania nienewtonowskiego, odzysku po ścinaniu, czasu wiązania i innych właściwości tych materiałów10,11,12. Chociaż ten rodzaj testu jest przydatny do ustalenia podstawowych właściwości materiałów, właściwości te nie są bezpośrednio skorelowane z wstrzykiwalnością. W przypadku płynu Newtona oraz cylindrycznej strzykawki i igły siłę wtrysku można oszacować na podstawie równania Hagena-Poiseuille'a13:

figure-introduction-1

Gdzie F to siła wymagana do wstrzyknięcia (N), Rs to wewnętrzny promień strzykawki (m), Rn to wewnętrzny promień igły (m), L to długość igły (m), Q to natężenie przepływu płynu (m3 s-1), η to lepkość dynamiczna (Pa.s), a Ff to siła tarcia między tłokiem a ścianką lufy (N). Tak więc, jeśli lepkość jest mierzona za pomocą reologii rotacyjnej, wymiary strzykawki i igły są znane, a natężenie przepływu oszacowane, można oszacować siłę wtrysku. Jednak równanie to nie uwzględnia stożkowego końca strzykawki ani żadnej innej geometrii, takiej jak wyloty poza środkiem, a Ff musi być oszacowane lub znalezione eksperymentalnie za pomocą testów mechanicznych. Co więcej, biomateriały zazwyczaj nie są newtonowskie, ale wykazują złożone właściwości reologiczne. Dla prostego płynu rozrzedzającego ścinanie równanie staje się następujące14:

figure-introduction-2

Gdzie n jest indeksem mocy (-), a K jest indeksem spójności (Pa.sn) z wyrażenia Ostwalda de Waele: figure-introduction-3, gdzie figure-introduction-4 to szybkość ścinania (s-1). Złożoność znacznie wzrasta w przypadku materiałów, których właściwości reologicznych nie można scharakteryzować za pomocą dwóch wartości, a w szczególności w przypadku materiałów zależnych od czasu, takich jak cementy wiążące. Dodatkowo, jeśli właściwości materiału są zależne od ścinania, wówczas materiał musi być testowany z szybkością ścinania oczekiwaną w igle, która może znacznie przekraczać zakres reometru obrotowego15.

Inna ilościowa metoda pomiaru możliwości wstrzykiwania polega na dołączeniu czujników ciśnienia i przemieszczenia do strzykawki podczas wykonywania iniekcji, ręcznie lub za pomocą pompy strzykawkowej. Ten sprzęt jest stosunkowo niedrogi, jednak wymaga od użytkowników generowania skryptów i krzywych kalibracyjnych w celu przekształcenia ich w dane siły16. Co więcej, pompa strzykawkowa może nie mieć wystarczającego momentu obrotowego, aby ścisnąć tłok z precyzyjną prędkością, jeśli do wytłaczania lepkich lub półstałych materiałów wymagane są duże siły. Alternatywnie, wykorzystanie tych czujników podczas ręcznego wstrzykiwania może być przydatne, ponieważ można ich użyć w prawdziwym scenariuszu klinicznym, podczas procedur klinicznych17. Zajmie to jednak znacznie więcej czasu i może wprowadzić stronniczość użytkownika, a zatem będzie wymagało większej liczby powtórzeń z różnymi użytkownikami, aby uzyskać wiarygodne wyniki. W związku z tym może to być bardziej odpowiednie w przypadku materiałów, które znajdują się na dalszym etapie procesu translacyjnego lub produktów już stosowanych klinicznie.

W tym protokole, mechaniczny tester służy do ściskania tłoka z ustaloną szybkością i mierzenia siły potrzebnej do tego. Ten typ testera mechanicznego jest powszechny w laboratoriach materiałowych i był używany do ilościowego określania wstrzykiwalności różnych biomateriałów18,19,20,21,22,23,24. Ten test może być stosowany z dowolnym rozmiarem i geometrią strzykawki i igły, zawierającymi dowolny materiał. Ponadto, w przypadku biomateriałów, które są wytwarzane bezpośrednio przed użyciem, przed badaniem można postępować zgodnie z dokładną procedurą formułowania, która zostałaby zastosowana w klinice lub gabinecie. Kolejną zaletą tej procedury jest to, że jest stosunkowo szybka; Po skonfigurowaniu testera mechanicznego można zbadać dziesiątki próbek w ciągu godziny, w zależności od prędkości wytłaczania i objętości strzykawki. Jest to przeciwieństwo reologii rotacyjnej, która zwykle trwa co najmniej 5-10 minut na test, plus czas ładowania, równoważenia i czyszczenia. Użycie testera mechanicznego zapewnia niezawodną szybkość wytłaczania równomiernie nad tłokiem, co jest szczególnie korzystne w przypadku preparatów lepkich lub tych o właściwościach zależnych od czasu. Po przetestowaniu wymagane jest minimalne przetwarzanie końcowe danych, aby wyciągnąć ważne wartości do obiektywnych porównań.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie próbki

  1. Przygotować próbkę i umieścić ją w strzykawce.
    1. Aby zasymulować wstępnie załadowaną strzykawkę, należy wcześniej przygotować próbkę, załadować ją do strzykawki i założyć igłę. Przechowywać w razie potrzeby, do czasu testowania. Może to być odpowiednie dla hydrożeli i materiałów, które nie zmieniają się z upływem czasu.
      UWAGA: Na przykład, aby przygotować 2% roztwory alginianu, rozpuść 2 g soli sodowej kwasu alginowego w 100 ml wody dejonizowanej, mieszając w temperaturze pokojowej. Odessać roztwór do strzykawek o pojemności 5 ml i przechowywać przez 24 godziny w temperaturze pokojowej.
    2. Alternatywnie, aby zasymulować wstrzyknięcie sformułowane bezpośrednio przed aplikacją, należy przygotować próbkę w taki sam sposób, w jaki zostałaby wykonana w klinice, uwzględniając dowolne czasy wiązania. Załadować do strzykawki i założyć igłę. Może to być odpowiednie dla cementów i materiałów, których właściwości zmieniają się z czasem.
      UWAGA: Na przykład, aby przygotować cement siarczanowo-wapniowy, ręcznie wymieszaj 4 g półwodzianu siarczanu wapnia z 5 ml wody dejonizowanej za pomocą szpatułki przez 1 minutę. Wyjąć tłok ze strzykawki i załadować cement do cylindra strzykawki za pomocą szpatułki. Rozpocznij badanie mechaniczne po 4 minutach
      UWAGA: Igły stanowią zagrożenie dla bezpieczeństwa, jeśli to możliwe, używaj igieł. Jeśli materiał zawiera komórki lub inne materiały biologiczne, należy zachować szczególną ostrożność, aby zapobiec zranieniu ostrymi narzędziami.

2. Konfiguracja testera mechanicznego

  1. Przymocuj płaskie płyty dociskowe (do próby ściskania) do testera mechanicznego.
  2. Ręcznie wyposaż tester mechaniczny w ogniwo obciążnikowe o maksymalnym obciążeniu 200 N.
    UWAGA: Można użyć większego czujnika wagowego, pod warunkiem, że ma wystarczającą precyzję w zakresie 1 – 200 N. Próbki, które są bardziej lepkie i nie są przeznaczone do wstrzykiwania ręcznego, mogą wymagać większego ogniwa obciążnikowego.
  3. Oddzielić płytki za pomocą przycisków sterowania ręcznego, aby zapewnić wystarczającą ilość miejsca na igłę, strzykawkę i tłok (około 30 cm będzie wystarczające).
  4. Utwórz protokół testowania.
    1. Otwórz kreatora testu i ustaw typ testu na kompresję jednoosiową.
    2. Ustaw wstępne ładowanie. Jest to zmierzona wartość siły, przy której rozpocznie się badanie. Wystarczy 0,5 N.
    3. Ustaw prędkość wstępnego obciążenia na 5 mm/min. Jest to prędkość, z jaką poprzeczka będzie się przesuwać w dół, dopóki nie napotka obciążenia wstępnego.
    4. Ustaw obciążenie na kontrolę przemieszczenia i wybierz odpowiednią prędkość testową. 1 mm/s to odpowiednia prędkość dla standardowej strzykawki o pojemności 5 ml.
    5. Ustawić górną granicę siły, przy której ma zostać zatrzymany test, np. 200 N. Dzieje się tak przede wszystkim ze względów bezpieczeństwa. Test może być również automatycznie zatrzymany przy danym przemieszczeniu, np. długości strzykawki.

3. Ustaw system zaciskania

  1. Przymocuj dwa zestawy zacisków do dwóch stojaków, z uchwytami wystarczająco dużymi, aby bezpiecznie zamocować wybraną strzykawkę.
  2. Umieść uchwyty między poprzeczką a płytą podstawy, pozostawiając wystarczająco dużo miejsca pod uchwytami na strzykawkę i igłę.
  3. Wyrównaj środki dwóch uchwytów i wyrównaj je ze środkiem krzyżaka.
    UWAGA: Wyrównanie uchwytów zaciskowych względem siebie i środka poprzeczki może zająć trochę czasu i iteracji, ale jest ważne, aby uzyskać dane wysokiej jakości.
  4. Upewnij się, że zaciski są mocno zamocowane, aby nie było ruchu w clamps po przyłożeniu siły skierowanej w dół.
  5. Umieść naczynie na dolnej płycie, aby zebrać wytłaczany materiał.

4. Uruchom protokół wstrzykiwania

  1. Włożyć strzykawkę do uchwytów zaciskowych i zamknąć je. Uchwyty powinny utrzymywać strzykawkę na miejscu, ale pozwalać jej poruszać się w górę i w dół bez oporu.
  2. Upewnij się, że strzykawka i tłok są prostopadłe do poprzeczki. Gwarantuje to, że mierzone będzie tylko jednoosiowe ściskanie materiału.
    UWAGA: Do sprawdzenia kroków 4.1 i 4.2 należy użyć pustej strzykawki.
  3. Opuść górną płytę do pozycji tuż nad tłokiem, używając przycisków ruchu ręcznego.
    UWAGA: Możliwe jest wybranie "pozycji początkowej" w protokole testera mechanicznego, tak aby pierwotna pozycja nad tłokiem była osiągana automatycznie i była spójna przez cały czas badania.
  4. Wyzeruj zmierzoną siłę, klikając "Zero siły".
  5. Uruchom protokół testowy, naciskając 'Uruchom'.
    UWAGA: Eksperymentator powinien być zawsze obecny, aby obserwować każdą próbę i być gotowym do aktywacji wyłącznika awaryjnego w przypadku nieszczęśliwego wypadku.
  6. Podnieść płytki na odpowiednią wysokość, używając przycisków ruchu ręcznego, tak aby można było wyjąć strzykawkę.
  7. Powtórz krok 4 dla każdej próbki.
    UWAGA: W tym momencie strzykawkę i wytłaczaną próbkę można wyrzucić, jeśli nie jest wymagana dalsza analiza, ale można je zachować w celu zbadania prasowania filtra, samonaprawy, wpływu na komórki itp.

5. Gromadzenie danych

  1. Zapisz dane z każdej próby w formacie, na podstawie którego można wygenerować tabelę wartości siły i przemieszczenia (.txt, .xls, .xlsx).
  2. Wykreśl wyniki z każdej próby, z przemieszczeniem na osi x i siłą na osi y.
  3. Odczytaj maksymalną siłę (jeśli istnieje) i siłę plateau z wykresów.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Konfiguracja mechanicznego testera i systemu mocowania jest pokazana w Rysunek 1A. Protokół ten generuje tabelę i wykres siły w funkcji przemieszczenia dla każdej badanej próbki. Typowa krzywa przemieszczenia siły składa się z trzech sekcji (Rysunek 1B): gradient początkowy, gdy tłok pokonuje tarcie od cylindra, a materiał jest przyspieszany, maksimum siły i plateau, gdy materiał jest wytłaczany w stanie ustalonym.

Jednakże, wyraźne maksimum istnieje tylko wtedy, gdy siła plateau jest mniejsza niż siła wymagana do przyspieszenia tłoka. W związku z tym piki są widoczne tylko w przypadku nielepkich próbek przechodzących przez szerokie igły. W przypadku lepkich próbek przechodzących przez węższy otwór, siła potrzebna do wstrzyknięcia próbki ze stałą prędkością jest większa niż siła wymagana do pokonania tarcia w cylindrze i przyspieszenia materiału i nie widać wyraźnego piku (Rysunek 1C). W przypadku próbek o dużej lepkości lub bardzo wąskich igieł, siła wymagana do wytłaczenia materiału może być tak duża, że strzykawka wygina się i zawodzi, często przy bardzo małym wytłaczaniu materiału (Rysunek 1D). Jeśli wstrzykiwany materiał zawiera cząstki stałe lub jest w trakcie wiązania, takiego jak cement, może dojść do tłoczenia filtra (preferencyjnego wydalania fazy ciekłej) lub osadzania masowego, co prowadzi do niepełnego wtrysku (Rysunek 1E).

figure-results-1
Rysunek 1: Przykładowe krzywe wygenerowane przez ten protokół. (A) Ustawienie testera mechanicznego dla tego protokołu. (B) Typowa krzywa siła wytłaczająca. (C) Krzywa wytłaczania siły bez wyraźnego maksymalnego piku. (D) Krzywa wytłaczania siły w przypadku uszkodzenia strzykawki. (E) Krzywa siła-wytłaczanie dla wiążącego cementu. Ten rysunek został zaadaptowany z Robinson et al.8. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Testy mechaniczne są prawdopodobnie najprostszym i najbardziej wiarygodnym sposobem ilościowego określenia możliwości wstrzykiwania. Kluczową zaletą tego protokołu jest to, że nie jest wymagany żaden specjalny sprzęt, poza testerem mechanicznym, który jest powszechny w laboratoriach materiałowych. Ten protokół jest bardzo wszechstronny; Można użyć dowolnego materiału, grubości igły i rozmiaru strzykawki, pod warunkiem, że strzykawka może być umieszczona w zaciskach. Zostało to zweryfikowane w tym protokole dla strzykawek o pojemności do 10 ml. Co więcej, materiał może być przygotowany dokładnie tak, jak w przypadku rzeczywistego zastosowania25. Wreszcie, procedura ta jest bardzo szybka, trwa tylko do kilku minut na próbkę, co pozwala na przetwarzanie dziesiątek próbek na godzinę.

W przypadku próbek, które dają typowe krzywe, można wyodrębnić dwie wartości: krzywe siły maksymalnej i krzywej siły plateau. Maksymalna siła jest prawdopodobnie bardziej obiektywna i można ją uzyskać obliczeniowo z tabeli danych dla każdej próbki. I odwrotnie, siła plateau może być bardziej reprezentatywna, ponieważ będzie to siła doświadczana przez najdłuższy czas i, uśrednionie, na którą mniej wpływają krzywe z dużymi wahaniami. Wahania te mogą być spowodowane pęcherzykami powietrza lub cząstkami w materiale powodującymi przerywane zmiany podczas ich wytłaczania lub niską precyzją przyrządu do pomiarów małych sił. Warto jednak zauważyć, że dla wielu próbek nie ma maksymalnego skoku siły, a więc wartość maksymalna i plateau są takie same. Obiektywne porównania sił wtrysku mogą być dokonywane, o ile stosowana jest stała wartość.

Uzyskane dane można wykorzystać na kilka sposobów. Wartości siły wstrzykiwania można porównać z łatwością wstrzykiwania, aby ustalić, które preparaty, rozmiary strzykawek i igieł są odpowiednie do translacji8. Alternatywnie, porównanie między próbkami pozwala na ilościowe określenie zmian w preparatach pod kątem wstrzykiwalności. Na przykład w cementach zmiana lepkości fazy ciekłej, rozkładu wielkości cząstek i dodanie dodatków, takich jak cytrynian, w celu zmiany właściwości koloidalnych, może spowodować duże zmiany w wstrzykiwalności9. Testy te mogą również dostarczyć informacji na temat protokołu recepturowania cementów, na przykład czasu mieszania, czasu do obciążenia i czasu do aplikacji, w celu uzyskania optymalnej wydajności wtrysku i po wtrysku. Ponadto metoda ta może być wykorzystana do przetestowania wstępnej wykonalności nowatorskich biotuszy do druku 3D.

Protokół ten można modyfikować na kilka sposobów. System zaciskowy można zastąpić wykonaną na zamówienie konstrukcją wydrukowaną w 3D do trzymania strzykawki, co może ułatwić upewnienie się, że strzykawka i tłok są prostopadłe do poprzeczki i strzykawka są bezpiecznie trzymane. Igłę można zastąpić kaniulą lub dowolnym urządzeniem, które wytłacza materiał poprzez ściskanie tłoka i może mieć dowolny rozmiar i geometrię. W celu zwiększenia wierności wyników, końcówkę igły można umieścić w tkance lub hydrożelu, w celu dokładniejszej symulacji wstrzyknięcia klinicznego. Powoduje to jednak dalsze komplikacje w protokole, ponieważ skład tkanki/żelu i głębokość igły muszą być utrzymywane na stałym poziomie. Co więcej, protokół ten wykorzystuje wytłaczanie kontrolowane przemieszczeniem, aby zmierzyć siłę wymaganą do wtrysku z określoną prędkością. Alternatywnie można określić siłę wtrysku, a ilość wytłaczania można zmierzyć w czasie. Może to być przydatne w przypadku materiałów o właściwościach zależnych od czasu, takich jak cement. Na przykład, wykorzystując korelację między siłą wtrysku a łatwością wstrzykiwania w celu wybrania siły8, protokół ten może być wykorzystany do ustalenia, czy cała objętość cementu może być wstrzykiwana z tą prędkością przed wiązaniem. Wreszcie, protokół ten można łatwo połączyć z innymi eksperymentami, w celu przetestowania wpływu iniekcji na właściwości materiału i zbadania zjawisk takich jak prasowanie filtra i samoregeneracja, czy wpływ iniekcji na komórki.

Głównym ograniczeniem tego protokołu jest to, że wymagany jest uniwersalny tester mechaniczny. Chociaż są one powszechne w laboratoriach testujących materiały, są drogie w zakupie, jeśli użytkownik nie ma do nich dostępu. Ponadto tester mechaniczny zapewnia jednoosiowe ściskanie przy ustalonej sile lub szybkości przemieszczenia, podczas gdy przyłożona siła i prędkość wtrysku mogą się zmieniać w trakcie ręcznego wtryskiwania. Protokół ten nie nadaje się również do replikowania niektórych rzeczywistych iniekcji, takich jak zastrzyki do złożonych tkanek w teatrze operacyjnym lub wstrzykiwanie pod różnymi kątami. Aby określić ilościowo siłę wtrysku w klinice, lepszą metodą mogą być przetworniki siły i przemieszczenia.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca została sfinansowana przez EPSRC CDT for Formulation Engineering w School of Chemical Engineering na Uniwersytecie w Birmingham, Wielka Brytania, numer grantu EP/L015153/1, oraz Royal Centre for Defence Medicine.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Kwas alginowy Sól sodowaSigmaA2033-100G
igłyNeedlezNB19G1.5Można użyć dowolnego rozmiaru, w zależności od zastosowania
Siarczan wapnia półhydratAcros Organics22441.296
Stojak zaciskowyEiscoMTST5Dwa wymagane
zaciskiR& L Przedsiębiorstwa41Dwa wymagane, powinny mieć płaskie
strzykawkiBD307731Można użyć dowolnego rozmiaru, w zależności od zastosowania
Uniwersalny tester mechanicznyZwick RoellZ030

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Webber, M. J., Appel, E. A., Meijer, E. W., Langer, R. Supramolecular biomaterials. Nature Materials. 15, 13-26 (2015).
  2. Mathew, A. P., Uthaman, S., Cho, K. -H., Cho, C. -S., Park, I. -K. Injectable hydrogels for delivering biotherapeutic molecules. International Journal of Biological Macromolecules. 110, 17-29 (2018).
  3. Zhou, H., et al. Injectable biomaterials for translational medicine. Materials Today. 28, 81-97 (2019).
  4. Alves, H. L. R., dos Santos, L. A., Bergmann, C. P. Injectability evaluation of tricalcium phosphate bone cement. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19, 2241-2246 (2008).
  5. Yu, L., Ding, J. Injectable hydrogels as unique biomedical materials. Chemical Society Reviews. 37, 1473(2008).
  6. Pawelec, K. M., Planell, J. A. Bone Repair Biomaterials: Regeneration and Clinical Applications. , Elseiver, Woodhead Publishing. (2019).
  7. Fernandez de Grado, G., et al. Bone substitutes: a review of their characteristics, clinical use, and perspectives for large bone defects management. Journal of Tissue Engineering. 9, 204173141877681(2018).
  8. Robinson, T. E., et al. Filling the Gap: A Correlation between Objective and Subjective Measures of Injectability. Advanced Healthcare Materials. , 1901521(2020).
  9. O'Neill, R., et al. Critical review: Injectability of calcium phosphate pastes and cements. Acta Biomaterialia. 50, 1-19 (2017).
  10. Gantar, A., et al. Injectable and self-healing dynamic hydrogel containing bioactive glass nanoparticles as a potential biomaterial for bone regeneration. RSC Advances. 6, 69156-69166 (2016).
  11. Ramin, M. A., Latxague, L., Sindhu, K. R., Chassande, O., Barthélémy, P. Low molecular weight hydrogels derived from urea based-bolaamphiphiles as new injectable biomaterials. Biomaterials. 145, 72-80 (2017).
  12. Ren, K., He, C., Xiao, C., Li, G., Chen, X. Injectable glycopolypeptide hydrogels as biomimetic scaffolds for tissue engineering. Biomaterials. 51, 238-249 (2015).
  13. Burckbuchler, V., et al. Rheological and syringeability properties of highly concentrated human polyclonal immunoglobulin solutions. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 76, 351-356 (2010).
  14. Allmendinger, A., et al. Rheological characterization and injection forces of concentrated protein formulations: An alternative predictive model for non-Newtonian solutions. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 87, 318-328 (2014).
  15. Davison, P. F. The Effect of Hydrodynamic Shear on the Deoxyribonucleic Acid from T2 and T4 Bacteriophages. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 45, 1560-1568 (1959).
  16. Chen, M. H., et al. Methods to Assess Shear-Thinning Hydrogels for Application As Injectable Biomaterials. ACS Biomaterials Science and Engineering. 3, 3146-3160 (2017).
  17. Krebs, J., et al. Clinical measurements of cement injection pressure during vertebroplasty. Spine. 30, (2005).
  18. Bohner, M., Baroud, G. Injectability of calcium phosphate pastes. Biomaterials. 26, 1553-1563 (2005).
  19. Gbureck, U., Barralet, J. E., Spatz, K., Grover, L. M., Thull, R. Ionic Modification of Calcium Phosphate Cement Viscosity. Part I: Hypodermic Injection and Strength Improvement of Apatite Cement. Biomaterials. 25, 2187-2195 (2004).
  20. Habib, M., Baroud, G., Galea, L., Bohner, M. Evaluation of the ultrasonication process for injectability of hydraulic calcium phosphate pastes. Acta Biomaterialia. 8, 1164-1168 (2012).
  21. Martin, B. C., Minner, E. J., Wiseman, S. L., Klank, R. L., Gilbert, R. J. Agarose and methylcellulose hydrogel blends for nerve regeneration applications. Journal of Neural Engineering. 5, 221-231 (2008).
  22. Borzacchiello, A., Russo, L., Malle, B. M., Schwach-Abdellaoui, K., Ambrosio, L. Hyaluronic Acid Based Hydrogels for Regenerative Medicine Applications. BioMed Research International. 2015, 871218(2015).
  23. Zhao, L., Weir, M. D., Xu, H. H. K. An injectable calcium phosphate-alginate hydrogel-umbilical cord mesenchymal stem cell paste for bone tissue engineering. Biomaterials. 31, 6502-6510 (2010).
  24. Ji, D. -Y., Kuo, T. -F., Wu, H. -D., Yang, J. -C., Lee, S. -Y. A novel injectable chitosan/polyglutamate polyelectrolyte complex hydrogel with hydroxyapatite for soft-tissue augmentation. Carbohydrate Polymers. 89, 1123-1130 (2012).
  25. Vaishya, R., Chauhan, M., Vaish, A. Bone cement. Journal of Clinical Orthopaedics and Trauma. 4, 157-163 (2013).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Injectability TestingMechanical TesterForce MeasurementSyringe CompressionHydrogel CharacterizationBiomaterial AnalysisDisplacement ControlUniaxial CompressionPlateau ForceNeedle Geometry

Powiązane artykuły