Электрические и магнитные полевые устройства для стимуляции биологических тканей

Биофизический стимул был использован для стимулирования клеточной и молекулярной динамики в различных тканях. Некоторые исследования оценивали влияние электрических и магнитных полей в различных типах клеток, таких как хондроциты, остеобласты и фибробласты, тканевые имплантаты и леса. Хотя различные стимулирующие устройства были разработаны в соответствии с конкретными особенностями для стимулирования биологических тканей, необходимо подтвердить электрические и магнитные устройства, в которых напряжение и частота могут быть разнообразны, чтобы стимулировать широкий спектр биологических образцов.

Вычислительное моделирование для проверки распределения электрического поля было выполнено в COMSOL Multiphysics. Здесь была использована осьметрическая конфигурация для имитации емкостной системы, состоящей из двух параллельных электродов, воздуха, нашей культуры, культурных средств массовой информации и биологического образца, который в данном случае был представлен эшафотом. Материальными свойствами каждого элемента были электрическая проводимость и относительная допустимость.

Прикладное напряжение было установлено на 100 вольт, в то время как частота была установлена на 60 килогерц синус wien для. После введения всех параметров модель рассчитывается для наблюдения за распределением электрического поля на всех поверхностях. Для более детального наблюдения за распределением электрического поля можно подключить электрическое поле в полной системе, в пределах эшафота, в культурных средствах массовой информации, в воздухе, а также в культурном колодец пластины и за пределами электродов.

Схема будет генерировать электрические поля, основана на осцилляторе моста Wien. Это RCnonthian последовательность лица чип, который использует как положительные, так и отрицательные отзывы. Осциллятор моста wien составлен освещенной лабораторной сетью, которая представляет собой реактивное напряжение, разделенное, в котором входное напряжение делится на комбинацию R5 и C2 в серии и комбинацией между R6 и C3 параллельно.

Для расчета частоты мы используем резонансное уравнение частоты, где F Sub-Ero является частотой R, равной R5, равной R6, резисторами, а C, равным C2 и C3, являются конденсаторами. Эта схема разработана таким образом, что резистивное напряжение разделено увеличивается, когда выход, который увеличивается в амплитуде и резистивное напряжение делится уменьшается, когда они выпроизводят напряжение уменьшается в амплитуде. Таким образом, увеличение напряжения усилителя автоматически начинается изменения амплитуды выходного сигнала.

Затем была рассчитана комбинация резисторов для генерации четырех верхних напряжений. Наконец, перед усилением сигнала трансформатором была реализована стадия исправления сигнала. После того, как схема была смоделирована, окрашенная печатная доска была изготовлена в результате окончательного синуситного сигнала, генерируемого осциллятором, является сюжетом.

После того, как схема моделируется следующий шаг заключается в том, чтобы построить осциллятор виен моста в доске здесь, мы можем проверить четыре выходных напряжения и частоты, которая генерирует схему. Затем мы производим в печатной печатной платы осциллятор мы сделали для формата Рид Кертис и резисторов, которые мы используем для напряжения, что осциллятор генерировать. И, наконец, у нас есть здесь окончательная сборка для индикаторов цепи.

Первым шагом к тестированию электрического устройства стимулятора является проверка выходного напряжения питания для этого, параллельно мы корректируем источник питания и измеряем выходное напряжение 12 и 12 вольт между землей и положительными и отрицательными терминалами. После проверки выходного напряжения мы можем приступить к подключению каждого выхода питания в текущем входе электрического устройства стимулятора. Белый кабель - это земля.

Черный кабель является отрицательным напряжением. А красный кабель - это положительное напряжение. Чтобы проверить выходной сигнал, который генерирует электрический стимулятор устройства, мы находим культуру хорошо пластины в середине электродов.

После этого мы подключаем выходные напряжения, генерируемые электрическим стимулирующим устройством, к каждой параллельной пластине. Учитывая, что мы работаем в альтернативном токе, нет строгого порядка подключения выходного напряжения осциллятора к терминалам параллельной пластины. Для проверки выходного сигнала мы используем Осциллоскоп, который подключен непосредственно к каждому электроду.

Когда C девять захвачен Oscilloscope мы изменили амплитуду и период сигнала, чтобы наблюдать волну полностью. На этом этапе можно проверить четыре напряжения, генерируемые электрическим стимулирующим устройством. 50 вольт, 100 вольт, 150 вольт и 200 вольт при 60 кило Герц, синус ветровой форум.

Как и в электрических полях, для проверки распределения магнитного поля было проведено компьютерное моделирование. Для имитации катушки, которая состоит из провода и воздуха Купера, использовалась осьимметрическая конфигурация. Здесь рассматривались различные материальные свойства, и применяемая частота была установлена на уровне 60 Герц.

После введения всех параметров модель была рассчитана на соблюдение распределения магнитного поля. Наконец, была выполнена диаграмма, чтобы наблюдать, как магнитное поле однородно распределяется в центре катушки. Уравнение соленоидного поля, полученное из закона Ампере, использовалось для расчета магнитного поля, где находится магнитная проницаемость вакуума N'is количество поворотов провода Купера.

Я ток и h'which должны быть градуированных в его диаметре, является длина катушки. Значения этих параметров были выбраны для оценки магнитного поля в два миллиметра. Схема генерации магнитных полей была смоделирована с расчетом.

Здесь трансформатор подключен непосредственно к розетке. Переменный резистор был использован для тела тока и генерировать магнитные поля длиной 1 миллиметр. Для защиты цепи был подключен предохранитель.

После 10 расчетов, полиметилметил метакрилат поддержки и катушки были построены После моделирования было выполнено мы изготовили специальное устройство для обеспечения того, чтобы чаши Петри будут расположены в середине стимуляции устройства. После этого мы производим монету с 450 поворотами проволоки Купер в ПВХ трубки, которая будет расположена в середине культуры для обеспечения однородного магнитного поля в середине катушки. После этого мы производим трансформатор с выходом из шести вольт и один Ampere для активизации цепи.

Чтобы протестировать магнитное устройство симулятора, мы измерили ток, который генерирует катушка. Эта мера выполняется путем соединения многометрового в серии с катушкой. После того, как мы проверили, что ток составляет около одного Ampere трансформатор подключен к катушке, чтобы закрыть цепь.

После этого осциллоскоп подключен к выходу катушки для проверки сигнала синусмента на 60 Герц, который генерируется магнитной стимуляцией. Когда клеточные культуры электрически стимулируются, имеет значение для ведения стерильных условий, когда культурные изменения средств массовой информации выполняются в биологических образцах, по этой причине необходимо ввести избирателей в кабину. Как только средства культуры изменили культуру наилучшим образом плита расположена над электродом.

Для возвращения клеточных культур в инкубатор нижний электрод расположен над стабильной поверхностью, чтобы поместить верхний электрод на вершину клеточной культуры. Затем выходные кабели электросимуляторного устройства подключаются к конечной части каждого электрода. Наконец, избиратели тщательно расположены в инкубаторе, чтобы начать электрическую стимуляцию.

Аналогичные стерильные условия рассматриваются при изменении культурных средств массовой информации на биологические образцы, которые в настоящее время магнитно стимулируют. Здесь, Петри блюда 35 миллиметров используются для культуры либо клетки, explants, или леса. Как только культурные средства массовой информации изменены, клеточные культуры должны быть расположены в поддержку полиметилметакрилата.

Здесь каждое блюдо Петри расположено один над другим. После этого катушка тщательно расположена над опорой для покрытия клеточных культур. Наконец, магнитное устройство стимулятора находится в инкубаторе, чтобы начать магнитную стимуляцию.

Как вы можете видеть, электрический стимулятор устройство было протестировано для стимулирования хондроцитов и остеобластов. Здесь мы оценили пролиферацию и молекулярный синтез. Электрический стимулятор был также протестирован, чтобы стимулировать хондроэпифит, explants для оценки морфологических изменений в пластине роста.

Кроме того, культура, мезенхимальные стволовые клетки в уроновую кислоту и желатин гидрогели были электрически стимулировали для оценки кондрогенной дифференциации потенциала. С другой стороны, их магнитное устройство стимулятора было протестировано, чтобы стимулировать хондроциты для оценки как пролиферации, так и молекулярного синтеза. Устройства, которые мы разработали, в этом исследовании избежать проблем совместимости рассчитывает электродов, когда они находятся в непосредственном контакте с биологическим материалом.

Кроме того, такого рода устройства представляют собой преимущество, поскольку они предотвращают изменения в рН и снижение уровня геля молекулярной культуры. Напряжение и частоты являются важными переменными для рассмотрения в момент стимулирования биологических тканей. С одной стороны, это свидетельствует о том, что динамика клеток, такая как миграция, пролиферацию, экспрессию генов и другие, зависит от способности применяемого напряжения.

С другой стороны, было доказано, что низкие и высокие частоты имеют влияние на клетки, особенно в открытии и закрытии клеточных мембранных каналов, которые вызывают различные сигнальные пути на дополнительных и внутриклеточных уровнях. В целом, это аналогичное устройство может быть экстраполировано на клинические среды для улучшения регенеративной терапии, таких как клеточная альтернативная имплантация. Этот вид лечения сочетает в себе in vitro и in vivo методы регенерации тканей.

Здесь электрические и магнитные стимуляторы могут играть ключевую роль в стимуляции биологических материалов путем улучшения клеточных и молекулярных особенностей клеток, тканей и эшафотов перед имплантацией пациенту.