पर्यावरणीय गतिशील यांत्रिक विश्लेषण तंत्रिका प्रत्यारोपण के नरम व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए
Summary
विवो वातावरण में तंत्रिका प्रत्यारोपण के लिए पॉलिमेरिक के नरम होने के विश्वसनीय भविष्यवाणियों की अनुमति देने के लिए, यह एक विश्वसनीय में विट्रो विधि है महत्वपूर्ण है । यहां, शरीर के तापमान पर फॉस्फेट buffered में गतिशील यांत्रिक विश्लेषण का उपयोग प्रस्तुत किया है ।
Abstract
जब गतिशील रूप से तंत्रिका प्रत्यारोपण के लिए substrates नरम का उपयोग करना, यह महत्वपूर्ण है के लिए एक विश्वसनीय इन विट्रो विधि में इन सामग्रियों के नरम व्यवहार की विशेषता है । अतीत में, यह पर्याप्त प्रयास के बिना शरीर पर्यावरण नकल उतार शर्तों के तहत पतली फिल्मों के नरम उपाय करने के लिए संतोषजनक ढंग से मापने के लिए संभव नहीं किया गया है. यह प्रकाशन एक नया और सरल तरीका है कि प्रासंगिक तापमान पर, ऐसे फॉस्फेट buffered खारा (pbs) के रूप में समाधान में पॉलिमर के गतिशील यांत्रिक विश्लेषण (DMA) की अनुमति देता है प्रस्तुत करता है । पर्यावरण DMA का उपयोग विभिन्न मीडिया और तापमान में प्लास्टिकीकरण के कारण पॉलिमर के नरम प्रभावों के मापन की अनुमति देता है, जो इसलिए vivo स्थितियों में सामग्री व्यवहार की भविष्यवाणी की अनुमति देता है ।
Introduction
तंत्रिका प्रत्यारोपण के लिए substrates के रूप में इस्तेमाल सामग्री की एक नई पीढ़ी के मृदुल आकार स्मृति पॉलिमर1,2,3,4,5,6,7 शामिल ,8,9. इन सामग्रियों को गंभीर व्याकुंचन बलों पर काबू पाने के लिए प्रत्यारोपण के दौरान काफी कठोर हैं, लेकिन वे एक शरीर के माहौल में प्रत्यारोपण के बाद परिमाण नरम के तीन आदेशों तक हो जाते हैं । यह भविष्यवाणी की है कि इन सामग्रियों को एक बेहतर उपकरण-ऊतक बातचीत के कारण मापांक में कम बेमेल के रूप में पारंपरिक न्यूरल प्रत्यारोपण में इस्तेमाल किया सामग्री की तुलना में, टंगस्टन या सिलिकॉन के रूप में. पारंपरिक, कड़ी उपकरणों प्रत्यारोपण के बाद भड़काऊ प्रतिक्रिया दिखाने के लिए, ऊतक encapsulation और एस्ट्रोग्लाइल scarring जो अक्सर डिवाइस विफलता10,11में परिणाम के बाद । यह एक आम धारणा है कि कम कड़ी उपकरणों के विदेशी शरीर की प्रतिक्रिया कम12,13,14है । एक युक्ति की कठोरता अपने क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र और मापांक द्वारा तय की जाती है । इसलिए, डिवाइस अनुपालन में सुधार करने के लिए दोनों कारकों को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है और, अंततः, डिवाइस ऊतक बातचीत.
पॉलिमर नरम पर काम गुयेन एट al.15के काम से प्रेरित था, जो कि यंत्रवत् अनुरूप intracortical प्रत्यारोपण neuroinflammatory प्रतिक्रिया को कम करने का प्रदर्शन किया । वे पहले यंत्रवत्-अनुकूली पाली (vinyl एसीटेट)/ट्यूनिकेट सेल्यूलोज नैनोक्रिस्टल (tcnc) नैनोकंपोजिट (NC) का उपयोग करते हैं, जो प्रत्यारोपण के बाद बन जाते हैं ।
voit लैब, दूसरी ओर, थिओल-ene और थिओल-ene/एक्रिलेट पॉलिमर की अत्यधिक ट्यून योग्य प्रणाली का उपयोग करता है । इन सामग्रियों कि vivo स्थितियों में करने के लिए जोखिम के बाद नरम की डिग्री आसानी से बहुलक डिजाइन द्वारा tuned किया जा सकता में लाभप्रद हैं । सही बहुलक संरचना और crosslink घनत्व का चयन करके, कांच संक्रमण तापमान और युवा बहुलक के मापांक संशोधित किया जा सकता2,4,5,6,8. मृदुकरण का अंतर्निहित प्रभाव एक जलीय वातावरण में बहुलक के plasticization है । जब सूखी (प्रत्यारोपण के दौरान राज्य) शरीर के तापमान से ऊपर एक गिलास संक्रमण तापमान (टीजी) के साथ एक बहुलक होने से, लेकिन पानी या pbs में डूबे होने के बाद शरीर के तापमान के नीचे, जिसके परिणामस्वरूप कठोरता/ शीशे (कड़ी) जब सूखी रबड़ (शीतल) जब प्रत्यारोपित16से शिफ्ट कर सकते हैं ।
हालांकि, प्लास्टिकीकरण के कारण नरम का सटीक और विश्वसनीय मापन और शुष्क से गीले राज्यों में टीजी की पारी को अतीत में मापा नहीं जा पाया है । पारंपरिक गतिशील यांत्रिक विश्लेषण हवा या असक्रिय गैसों में किया जाता है और एक समाधान के अंदर पॉलीमर्स के थर्मामेकेनिकल गुणों को मापने के लिए अनुमति नहीं देता है । पिछले अध्ययनों में, पॉलिमर समय की विभिन्न मात्रा के लिए पीबीएस में डूबे हुए हैं । सूजन नमूने तो गतिशील यांत्रिक विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल किया गया (DMA)6,7,8. हालांकि, चूंकि प्रक्रिया में तापमान रैंप शामिल है, नमूने मापन के दौरान सूखने लगते हैं और प्रतिनिधि डेटा नहीं देते हैं । नमूना आकार छोटा हो जाता है, तो यह विशेष रूप से सही है । आदेश में तंत्रिका जांच के नरम भविष्यवाणी करने के लिए, यह 5 से ५० μm-पतली बहुलक फिल्मों का परीक्षण करने के लिए आवश्यक होगा, जो माप के दौरान नमूनों के abovementioned सुखाने के कारण पारंपरिक डीएमए के साथ संभव नहीं है ।
हेस एट अल.17 एक कस्टम बनाया है microtensile परीक्षण मशीन यंत्रवत् अनुकूली सामग्री के यांत्रिक गुणों का आकलन करने के लिए एक पर्यावरण नियंत्रित विधि का उपयोग कर । वे पहले से माप के दौरान नमूनों पर पानी स्प्रे करने के लिए उन्हें बाहर सुखाने से रोकने के लिए एक एयरब्रश प्रणाली का इस्तेमाल किया है.
पर्यावरण DMA (चित्रा 1) का उपयोग, हालांकि, विभिन्न तापमान पर, पानी और पीबीएस जैसे समाधान में बहुलक फिल्मों के मापन के लिए अनुमति देता है । यह न केवल लथपथ/नरम राज्य में बहुलक के थर्मामेचानिकल गुणों की माप की अनुमति देता है बल्कि इसके नरम कैनेटीक्स का माप भी है । यहां तक कि तन्यता परीक्षण और सूजन माप इस मशीन के विसर्जन स्नान के अंदर संभव हो रहे हैं । यह प्लास्टिकीकरण के सटीक अध्ययन के लिए अनुमति देता है-बहुलक substrates के प्रेरित नरम vivo व्यवहार में भविष्यवाणी करने के लिए ।
Protocol
Representative Results
Discussion
पर्यावरण DMA का उपयोग विभिन्न पॉलिमर के व्यवहार के अध्ययन को अनुमति देता है जो न्यूरल प्रत्यारोपण के लिए सबस्ट्रेट्स के रूप में इस्तेमाल किया जाता है19 या अन्य बायोमेडिकल उपकरणों के समाधान में ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक हमें अपने पर्यावरण DMA का उपयोग करने के लिए अनुमति देने के लिए डॉ टेलर वेयर शुक्रिया अदा करना चाहता हूं ।
इस काम के सहकर्मी की समीक्षा की चिकित्सा अनुसंधान कार्यक्रम के माध्यम से स्वास्थ्य मामलों के लिए रक्षा के सहायक सचिव के कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया [W81XWH-15-1-0607] । राय, व्याख्याओं, निष्कर्ष, और सिफारिशों के लेखकों के उन है और जरूरी नहीं रक्षा विभाग द्वारा समर्थन कर रहे हैं ।
Materials
| 1,3,5-Triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (TATATO) | Sigma-Aldrich | 114235-100G | |
| 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA) | Sigma-Aldrich | 196118-50G | |
| CO2 laser Gravograph LS100 | Gravotech, Inc. | ||
| Corning Large Glass Microscope Slides, 75 x 50mm | Ted Pella | 26005 | |
| Environmental DMA: RSA-G2 Solids Analyzer | TA Instruments | ||
| ESD Safe Plastic Tweezer, Tips; Flat, Duckbill, 11.5 cm | Cole Palmer | EW-07387-17 | |
| Laurell WS-650-8B spin coater | Laurell Technologies Corporation | ||
| liquid nitrogen | Air gas | ||
| PBS, 1X Solution, Fisher BioReagents | Fisher Scientific | BP243820 | |
| SHEL LAB vacuum oven | VWR International | 89409-484 | |
| Silicon wafer | University Wafer | Mechanical grade | |
| The RSA-G2 Immersion System | TA Instruments | ||
| Trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate) (TMTMP) | Sigma-Aldrich | 381489-100ML | |
| UVP CL-1000 crosslinking chamber with 365 nm bulbs | VWR International | 21474-598 |
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