Teste de microtração ambientalmente controlado mecanicamente adaptativas nanocompósitos poliméricos para<em&gt; Ex vivo</em&gt; Caracterização

Resumo

Um método pelo qual é discutida a In vivo Comportamento mecânico dos materiais que respondem a estímulos é monitorizada como uma função do tempo. As amostras são testadas Ex vivo Utilizando um aparelho de microtração com controles ambientais para simular o ambiente fisiológico. Este trabalho promove ainda mais a compreensão do In vivo Comportamento do nosso material.

Resumo

Microdispositivos implantáveis ​​estão ganhando atenção significativa para diversas aplicações biomédicas ^1-4. Tais dispositivos têm sido feitas a partir de uma variedade de materiais, cada um deles oferecendo as suas próprias vantagens e deficiências ^5,6. Mais importante ainda, devido às dimensões do dispositivo de microescala, é exigido um elevado módulo de elasticidade para facilitar o implante em tecidos vivos. Por outro lado, a rigidez do dispositivo deve coincidir com o tecido circundante para minimizar a tensão induzida locais ^7-9. Por isso, desenvolveu recentemente uma nova classe de materiais bio-inspirados para atender a esses requisitos, respondendo aos estímulos do ambiente, com uma mudança nas propriedades mecânicas ^10-14. Especificamente, o nosso nanocompósito com base em (acetato de vinilo) poli (PVAc-NC) mostra uma redução na rigidez, quando expostos à água e temperaturas elevadas (por exemplo, temperatura corporal). Infelizmente, existem alguns métodos para quantificar a rigidez dos materiais in vivo ¹⁵ e mecanismotestes mecânicos fora do ambiente fisiológico requer frequentemente grandes amostras inadequado para a implantação. Além disso, os materiais de estímulos-resposta pode recuperar rapidamente a sua rigidez inicial após remoção. Por conseguinte, temos desenvolvido um método através do qual as propriedades mecânicas de microamostras implantadas pode ser medida ex vivo, com as condições fisiológicas simuladas mantida utilizando controlo de temperatura e humidade ^13,16,17.

Para este efeito, um aparelho de teste de microtração costume foi concebido para acomodar amostras microescala ^13,17 com muito variados módulos de Young (intervalo de 10 MPa a 5 GPa). Como os nossos interesses estão no pedido de PVAc-NC como substrato sonda neural biologicamente adaptável, uma ferramenta mecânica capaz de caracterização de amostras em microescala era necessário. Esta ferramenta foi adaptado para fornecer humidade e controlo da temperatura, o que minimiza a secagem e arrefecimento da amostra ^17. Como resultado, o mecânicocaracterísticas da amostra al explantada refletir atentamente aqueles da amostra pouco antes de explante.

O objetivo geral deste método é avaliar quantitativamente a nas propriedades mecânicas in vivo, especificamente o módulo de Young, de matérias estímulos-resposta, mecanicamente adaptativo polímero à base. Isto é conseguido através do estabelecimento de primeiro as condições ambientais que minimizem uma mudança na amostra propriedades mecânicas após o explante, sem contribuir para a redução da rigidez independente da que resulta da implantação. As amostras são, então, preparado para o implante, o manuseamento, e ensaio (Figura 1A). Cada amostra é implantado no córtex cerebral de ratos, que está aqui representado como um cérebro de rato explantado, por um período especificado (Figura 1B). Neste ponto, a amostra é explantado e imediatamente carregadas no testador microtração, e, em seguida, submetido a ensaios de tracção (Figura1C). Posterior análise de dados fornece insights sobre o comportamento mecânico destes materiais inovadores no ambiente do córtex cerebral.

Protocolo

1. Preparação da Amostra

1. Prepare a película de PVAc-NC de espessura na gama de 25-100 mM, utilizando uma técnica de moldagem em solução e compressão ^10-12.
2. Aderem filme a uma pastilha de silício, por aquecimento sobre uma placa quente durante dois minutos, a 70 ° C (acima da temperatura de transição de vidro) a promover um contacto íntimo entre a película e a bolacha. Este passo assegura que a película preparada permanece estável e fixo para a bolacha de Si, o que é necessário para os processos microtorneamento planares.
3. Padrão do filme na amostra geometrias teste de-micro-usinagem a laser (VLS 3,50, VersaLASER). Defina os

Resultados

As propriedades mecânicas de quase todos os materiais poliméricos, incluindo o nosso PVAc-CN, estão dependentes da exposição a condições ambientais. Mais notavelmente, que incluem a exposição ao calor e à umidade. Quando um material é plastificado, devido à absorção de umidade, ou sofre uma transição térmica, apresenta uma redução no módulo de Young. Na preparação da humidade ambiente e temperatura controlada por ex vivo da amostra caracterização mecânica, é importante para assegurar que não há alteração mínima.......

Discussão

O avanço dos sistemas microeletromecânicos biomédicos implantáveis ​​(bioMEMS) para interagir com os sistemas biológicos está motivando o desenvolvimento de novos materiais com propriedades altamente personalizadas. Alguns destes materiais são desenhados para apresentar uma mudança nas propriedades do material, em resposta a um estímulo encontrado no ambiente fisiológico. Uma classe, recentemente desenvolvida de materiais responde à presença de hidrogénio líquidos de formação de ligações (por exemplo, água) e a.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Bolacha	de silício Universidade Wafer		Grau mecânico
Folha de acrílico extrudado	Plásticos profissionais	SACR 062EF	Espessura 0,062 "
Lâmina de barbear	McMaster-Carr	3962A3
Pinças	McMaster-Carr	8384A47	# 5 ponta
Super Cola Gel	Loctite	130380
Ar Escova	Snap-on Industrial	BF175TA
Compressor de Ar	Paasche	B002YKN8YO	D500
Termopar	Omega	HH12A
Placa quente	Cimarec	SP131325Q
CO2 laser de gravação direta	VersaLaser	3.5
Dessecador	Fisher Scientific	08-595
Lâmpada			testador
		de microtração	sob

feito medida