Medindo as propriedades viscoelásticas do tecido cerebral de camundongos usando reometria

Abstract

Fonte: Canovic, E. P., et al. Caracterização de propriedades mecânicas multiescala do tecido cerebral usando microscopia de força atômica, recuo de impacto e reometria. J. Vis. Exp. (2016)

Neste vídeo, um reômetro foi usado para aplicar movimento rotacional oscilatório controlado ao tecido cerebral para gerar tensão de cisalhamento e avaliar as propriedades viscosas e elásticas do tecido. O reômetro, como ferramenta funcional, fornece informações sobre a mecânica cerebral durante lesões ou doenças neurodegenerativas.

Protocol

Todos os procedimentos envolvendo amostras de animais foram revisados e aprovados pelo comitê de revisão ética animal apropriado.

1. Reologia
   1. Configure e calibre o reômetro de acordo com as instruções do fabricante.
      1. Inicialize o reômetro abrindo o dispositivo/painel de controle. Na guia do painel de controle, clique em "inicializar".
      2. Monte a placa de medição de 25 mm de diâmetro (PP25) e o sistema térmico.
      3. (Opcional) Para reduzir o deslizamento entre as placas do reômetro e o tecido, corte fatias de lixa adesiva que combinem com o formato da placa superior do reômetro e cole a lixa na placa superior e inferior.
      4. Faça contato entre as placas superior e inferior clicando em "definir lacuna zero" no painel de controle.
      5. Zere o transdutor de força normal clicando em "redefinir força normal".
      6. Realize um teste de inércia abrindo a guia de serviço no painel de controle, clicando em "sistema de medição" e, em seguida, clicando em "teste de inércia". Registre a velha e a nova inércia. Verifique se a inércia está dentro do limite permitido para a sonda, conforme listado pelo fabricante.
2. Carregue a amostra no reômetro.
   1. Depois de colher o tecido e cortar um segmento coronal do cérebro do porco com ~ 5 mm de espessura, armazene-o no gelo em um meio independente de CO2.
   2. Coloque o cérebro entre as duas placas. Remova gotículas grandes de água da superfície superior e inferior da amostra para evitar deslizamento, mas não seque a amostra.
   3. Abaixe lentamente a placa de medição até que a placa esteja em contato total com a superfície superior do tecido e a força normal medida seja consistente em 0,01 mN após um período de relaxamento de 5 a 10 minutos.
      1. No painel de controle, insira alturas sucessivamente mais baixas na caixa de posição de medição e clique em "posição de medição" para abaixar lentamente a placa de medição.
      2. Quando estiver a um milímetro de contato com o tecido, abaixe a placa de medição em incrementos de 0,1 mm até que a placa esteja totalmente em contato com a superfície superior do tecido. Certifique-se de que a força normal medida esteja consistentemente em 0,01 mN após um período de relaxamento de 5 a 10 minutos.
      3. Registre a força normal medida inicial. Medições repetidas devem ser feitas com as mesmas tensões/deformações de compressão.
   4. Se a amostra exceder o diâmetro da placa, corte-a com uma lâmina de plástico. Pipete um pequeno volume (~ 1-2 ml) de meio nas bordas da amostra para hidratar o tecido.
   5. (Opcional) Abaixe a coifa térmica. No painel de controle, defina a temperatura para 37 °C e clique em "definir".
3. Execute uma varredura de amplitude para estabelecer a faixa viscoelástica linear do material (ou seja, as deformações de cisalhamento nas quais G' e G'' são constantes) em frequências de interesse (, por exemplo, 1 rad/seg).
   1. Selecione "arquivo/novo". Na guia de gel, selecione "Varredura de amplitude: faixa de LVE". Selecione a janela e clique em "Medição 1: Varredura de amplitude". Clique duas vezes na caixa de oscilação. Insira a deformação inicial e final (, por exemplo, 0,01 a 105), a frequência (, por exemplo, 1 rad/s) e o número de pontos por década (, por exemplo, 6 pontos/dezembro). Selecione "ok" e clique em "Iniciar".
   2. Repita este procedimento para várias fatias com tentativas repetidas para garantir a consistência da faixa elástica linear. A compressão axial da amostra deve permanecer constante entre as amostras.
4. Realize uma varredura de frequência do tecido em uma deformação na faixa viscoelástica linear do tecido ( por exemplo, 1% de deformação) e em uma faixa de frequência de interesse ( por exemplo, 0,1-100 rad/s).
   1. Clique em "arquivo/novo" e, na guia gel, selecione "Varredura de frequência". Clique em Janela/Medida 1: Varredura de frequência. Clique duas vezes na caixa de oscilação. Insira a faixa de frequência (, por exemplo, , 0,1 a 100 rad/s), a deformação (, por exemplo, , 1% de deformação) e o número de pontos por década (, por exemplo, , 6 pontos/dez). Selecione "ok" e clique em "Iniciar" para iniciar a varredura de frequência.
5. Repita a varredura de frequência (etapa 1.4) em duplicatas ou triplicadas.

Revise os dados que são calculados e exportados automaticamente pelo reômetro: G' e G" em função da frequência (varredura de frequência) ou deformação de cisalhamento (varredura de amplitude). NOTA: G' e G'' são calculados a partir da amplitude de torque reacional (máxima) da amostra T'0, e ângulo de deslocamento rotacional (ou ângulo de deflexão) φ°, e atraso de fase φ, da resposta da amostra à deformação oscilatória aplicada (Figura 1):

onde R e h são o raio e a altura da amostra.

Results

Figura 1. Ilustração de experimentos paralelos de reômetro de placa. (A) Esquema do experimento do reômetro de placa paralela e definições relacionadas à deformação de cisalhamento oscilatória aplicada. (B) Deformação aplicada representativa ...

Materials