ويناقش الطريقة التي يستخدمها<em> في الجسم الحي</emويتم رصد> السلوك الميكانيكي للمواد المحفزات التي تستجيب بوصفها وظيفة من الزمن. ويتم اختبار عينات<em> خارج الحي</em> باستخدام اختبار microtensile مع الضوابط البيئية لمحاكاة البيئة الفسيولوجية. يشجع هذا العمل المزيد من فهم<em> في الجسم الحي</em> سلوك حياتنا المادية.
الأجهزة بالغة الصغر تزرع في الجسم تكتسب اهتماما كبيرا لعدة التطبيقات الطبية الحيوية 1-4. وقد بذلت هذه الأجهزة من مجموعة من المواد، كل تقدم مزاياه وأوجه القصور 5،6. وأبرزها، ويرجع ذلك إلى أبعاد الجهاز الميكروسكيل، مطلوب معامل عالية لتسهيل غرس في الأنسجة الحية. وعلى العكس، ينبغي أن تصلب الجهاز تطابق الأنسجة المحيطة بها لتقليل يسببها سلالة المحلية 7-9. لذلك، وضعنا مؤخرا فئة جديدة من مواد مستوحاة من الحيوي لتلبية هذه الاحتياجات من خلال الاستجابة للمؤثرات البيئية مع تغير في الخواص الميكانيكية 10-14. على وجه التحديد، بمركب متناهي في الصغر لدينا (خلات الفينيل) المستندة بولي (PVAc-NC) يعرض في الحد من تصلب عند تعرضه لدرجات حرارة مرتفعة والمياه (مثل درجة حرارة الجسم). للأسف، وجود عدد قليل من الطرق لقياس صلابة من المواد في الجسم الحي 15، والميكانيكيةاختبار anical خارج بيئة الفسيولوجية وغالبا ما يتطلب عينات كبيرة غير ملائمة للزرع. علاوة على ذلك، قد مواد المحفزات التي تستجيب يتعافى سريعا صلابة الأولي في الدقيقة explantation. لذلك، قمنا بتطوير الطريقة التي الخواص الميكانيكية للmicrosamples مزروع يمكن قياس فيفو السابقين، مع محاكاة الظروف الفسيولوجية المحافظة باستخدام الرطوبة والتحكم في درجة الحرارة 13،16،17.
وتحقيقا لهذه الغاية، تم تصميم اختبار microtensile مخصصة لاستيعاب عينات الميكروسكيل 13،17 مع نطاق واسع متفاوتة معاملات الرجوعية يونغ ل (المدى من 10 ميجا باسكال إلى 5 GPA). كما مصالحنا هي في تطبيق PVAc-NC باعتبارها بيولوجيا للتكيف العصبية الركيزة التحقيق، أداة قادرة على الخواص الميكانيكية للعينات في microscale كان ضروريا. وقد تم تكييف هذه الأداة لتوفير الرطوبة والتحكم في درجة الحرارة، والتي التقليل من عينة التجفيف والتبريد 17. ونتيجة لذلك، فإن ميكانيكيخصائص آل من العينة explanted تعكس عن كثب تلك من العينة فقط قبل explantation.
ويتمثل الهدف العام من هذا الأسلوب هو تقييم كمي لفي الخواص الميكانيكية في الجسم الحي، وتحديدا معامل يونغ، من المواد التي تستجيب للمؤثرات، ميكانيكيا على التكيف القائم على البوليمر. ويتم إنجاز هذا من خلال إنشاء أول الظروف البيئية التي من شأنها التقليل من تغير في الخواص الميكانيكية عينة بعد explantation دون أن تساهم في الحد من تصلب مستقلة عن تلك الناتجة عن الزرع. ثم يتم إعداد العينات للزرع، والمناولة، واختبار (الشكل 1A). يتم زرع كل عينة في قشرة الدماغ من الفئران، والذي تمثل هنا بمثابة دماغ الفئران explanted، لمدة محددة (الشكل 1B). عند هذه النقطة، يتم explanted العينة وتحميلها مباشرة إلى اختبار microtensile، ثم تعرض لاختبار الشد (الشكل1C). يوفر تحليل البيانات اللاحقة التبصر في السلوك الميكانيكي لهذه المواد المبتكرة في بيئة من القشرة الدماغية.
النهوض أنظمة ميكانيكية إلكترونية صغيرة تزرع في الجسم الحيوية الطبية (bioMEMS) للتفاعل مع النظم البيولوجية هو تحفيز تطوير مواد جديدة ذات خصائص عالية مصممة. وقد صممت بعض من هذه المواد لإظهار تغيير في خصائص المواد في استجابة لحافز وجدت في البيئة الفسيولوجية. واحد من الدرجة…
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل من قبل قسم الهندسة الطبية الحيوية في جامعة كيس ويسترن ريزيرف من خلال كل من مختبر أموال بدء التشغيل (J. Capadona)، ومدترونيك زمالة دراسات عليا (K. بوتر). وأيد تمويل إضافي على هذا البحث في جزء من جبهة الخلاص الوطني منحة ECS-0621984 (C. Zorman)، وجمعية الخريجين حالة (C. Zorman)، وزارة شؤون المحاربين القدامى من خلال جائزة المراجعة الاستحقاق (B7122R)، وكذلك المتقدم مركز تكنولوجيا منصة (C3819C).
Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
Silicon wafer | University Wafer | Mechanical grade | |
Extruded acrylic sheet | Professional Plastics | SACR 062EF | Thickness 0.062″ |
Razor blade | McMaster-Carr | 3962A3 | |
Tweezers | McMaster-Carr | 8384A47 | #5 tip |
Super Glue Gel | Loctite | 130380 | |
Air Brush | Snap-on Industrial | BF175TA | |
Air Compressor | Paasche | B002YKN8YO | D500 |
Thermocouple | Omega | HH12A | |
Hot plate | Cimarec | SP131325Q | |
CO2 direct-write laser | VersaLaser | 3.5 | |
Dessicator | Fisher Scientific | 08-595 | |
Lamp | custom-built | ||
Microtensile tester | custom-built |