שיטה נדונה על ידי ה<em> In vivo</em> התנהגות מכאנית של חומרים המגיבים לגירויים היא פיקוח כפונקציה של זמן. דגימות נבדקות<em> לשעבר vivo</em> באמצעות בוחן microtensile עם פקדים סביבתיים כדי לדמות את הסביבה הפיזיולוגית. עבודה זו מקדמת עוד יותר הבנה<em> In vivo</em> התנהגותו של החומר שלנו.
microdevices מושתלים צובר תשומת לב משמעותית לכמה יישומים ביו 1-4. מכשירים כאלה נעשו מתוך מגוון רחב של חומרים, כל אחד מציע יתרונות וחסרונות משלה 5,6. הבולט ביותר, בשל ממדי מכשיר microscale, נדרש מודולוס גבוה כדי להקל על השתלה לתוך רקמת חיה. לעומת זאת, את הנוקשות של המכשיר צריכה להתאים את הרקמה שמסביב כדי למזער את המתח מושרה 7-9 מקומי. לכן, אנו פיתחה לאחרונה סוג חדש של חומרים בהשראה ביולוגי כדי לעמוד בדרישות אלה על ידי מגיבים לגירויים סביבתיים עם שינוי בתכונות מכאניות 10-14. באופן ספציפי, nanocomposite מבוססת (ויניל אצטט) פולי (PVAc-NC) מציגה ירידה בקשיחות בעת חשיפה למים וטמפרטורות גבוהות (למשל טמפרטורת גוף). למרבה הצער, קיימות מספר שיטות לכמת את הקשיחות של חומרי in vivo 15, וmechבדיקות anical מחוץ לסביבה הפיזיולוגית לעתים קרובות דורשת דגימות גדולות מתאימות להשתלה. יתר על כן, חומרים המגיבים לגירויים עשויים להתאושש הנוקשות הראשונית שלהם לאחר explantation במהירות. לכן, פיתחנו שיטה שבאמצעותה ניתן למדוד את התכונות מכאניות של microsamples המושתל vivo לשעבר, עם תנאים פיסיולוגיים מדומים נשמר באמצעות לחות ובקרת טמפרטורת 13,16,17.
לצורך כך, בוחן microtensile מותאם אישית תוכנן כדי להכיל דגימות microscale 13,17 עם נרחב משתנה moduli של יאנג (טווח של 10 עד 5 מגפ"ס GPA). כפי שמעניין אותנו הם ביישום של PVAc-NC כמצע בדיקה עצבי ביולוגי וישימה, כלי מסוגל אפיון מכאני של דוגמאות בmicroscale היה הכרחי. כלי זה הותאם כדי לספק לחות ובקרת טמפרטורה, אשר ממוזערת מדגם ייבוש וקירור 17. כתוצאה מכך, המכונאימאפייני al של מדגם explanted משקפים במדויק לאלה של המדגם רק לפני explantation.
המטרה הכללית של שיטה זו היא להעריך כמותית במאפייני vivo מכאניים, במיוחד מודולוס הצעיר על חומרים מבוססי פולימר גירויים, מגיב, מכאני-אדפטיבית. המטרה זו מושגת על ידי ההקמה את התנאים הסביבתיים שיצמצמו שינוי בתכונות מכאניות לדוגמה לאחר explantation מבלי לתרום לירידה בקשיחות בלתי תלויה שנובעים מההשתלה הראשונה. דוגמאות לאחר מכן מוכנות להשתלה, טיפול, ובדיקה (איור 1 א). כל דגימה היא מושתלת לתוך קליפת המוח של חולדות, המיוצגת כאן כמוח חולדת explanted, למשך תקופה מוגדרת (איור 1). בשלב זה, מדגם explanted ונטען באופן מיידי לבוחן microtensile, ולאחר מכן נתון לבדיקת מתיחה (איור1 ג). לאחר ניתוח הנתונים מספק תובנה על ההתנהגות מכאנית של חומרים חדשניים אלו בסביבה של קליפת המוח.
קידום מערכות מיקרו יו מושתלים (BioMEMS) לאינטראקציה עם מערכות ביולוגיות מניע את הפיתוח של חומרים חדשים בעלי תכונות הפערים מחויטות. חלק מחומרים אלה נועדו להציג את שינוי בתכונות חומר בתגובה לגירוי שנמצא בסביבה הפיזיולוגית. כיתה לאחרונה פיתחה אחד חומרים מגיבה לנוכחות של נ…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי המחלקה להנדסה ביו רפואית באוניברסיטת קייס ווסטרן ריזרב בשניהם המעבדה סטארט הכספים (ג'Capadona), ומדטרוניק בוגרת המלגה (ק פוטר). מימון נוסף על מחקר זה נתמך בחלקו על ידי NSF מענק ECS-0621984 (ג זורמן), קייס ארגון הבוגרים (ג זורמן), מחלקה לענייני יוצאי צבא בפרס הצטיינות סקירה (B7122R), כמו גם מתקדם מרכז טכנולוגי פלטפורמה (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 |