Summary
للسماح لتنبؤات موثوق بها لتليين ركائز البوليمرية ليزرع العصبية في بيئة في فيفو ، من المهم أن يكون وسيلة يعول عليها في المختبر . ويرد هنا، استخدام تحليل الميكانيكية الحيوية في المحلول الملحي الفوسفات مخزنة في درجة حرارة الجسم.
Abstract
عند استخدام ركائز تليين ديناميكياً ليزرع العصبية، من المهم أن يكون وسيلة موثوق بها في المختبر لتوصيف تليين سلوك هذه المواد. في الماضي، لم يكن من الممكن قياس مرض تليين طبقات رقيقة تحت ظروف محاكاة البيئة الهيئة دون بذل جهد كبير. ويقدم هذا المنشور أسلوب جديد وبسيط يسمح تحليل الميكانيكية الحيوية (DMA) البوليمرات في الحلول، مثل الفوسفات مخزنة المالحة (PBS)، في درجات الحرارة ذات الصلة. يسمح استخدام DMA البيئية قياس الآثار تليين للبوليمرات بسبب بلاستيسيزيشن في مختلف وسائل الإعلام ودرجات الحرارة، ولذلك يسمح تنبؤ بسلوك المواد تحت الظروف في فيفو .
Introduction
جيل جديد من المواد التي تستخدم كركائز ليزرع العصبية تضم تليين الشكل الذاكرة البوليمرات1،2،3،4،،من56،7 ،،من89. هذه المواد قاسية ما فيه الكفاية خلال زرع التغلب على القوى التواء الحاسمة، لكنها أصبحت تصل إلى ثلاثة أوامر من حجم ليونة بعد زرع في بيئة جسم. ومن المتوقع أن تظهر هذه المواد إلى تفاعل أنسجة جهاز أفضل بسبب عدم تطابق انخفاض في معامل بالمقارنة مع المواد التقليدية المستخدمة في عملية زرع العصبية، مثل التنغستن أو السليكون. إظهار الأجهزة التقليدية، شديدة الاستجابة الالتهابية بعد زرع، متبوعاً بتغليف الأنسجة وتندب الذي غالباً ما يؤدي فشل الجهاز10،11أستروجليال. وافتراض الشائع أن الأجهزة أقل قاسية التقليل من جسم غريب استجابة12،،من1314. تصلب الجهاز تمليه منطقة مستعرضة ومعامل التحويل. ولذلك، من المهم للحد من العوامل معا لتحسين امتثال الجهاز، وفي نهاية المطاف، تفاعل الأنسجة الجهاز.
العمل على تليين البوليمرات مستوحاة من عمل نجوين et al.15، الذي أظهر أن يزرع إينتراكورتيكال ميكانيكيا متوافقة مع الحد من الاستجابة نيوروينفلاماتوري. واستخدمت سابقا ميكانيكيا التكيفية poly(vinyl acetate)/تونيكاتي السليلوز نانوكريستال (تكنك) نانومترى (كارولاينا الشمالية)، التي أصبحت متوافقة مع بعد زرع.
مختبر Voit، ومن ناحية أخرى، يستخدم النظام الانضباطي درجة عالية من البوليمرات ثيول-شرق وثيول-شرق/acrylate. هذه المواد مفيدة في ذلك درجة تليين بعد التعرض لظروف في فيفو يمكن ضبطها بسهولة بتصميم البوليمر. عن طريق اختيار تكوين البوليمر الحق وكثافة التشعب، درجة حرارة التحول الزجاجي ومعامل يونغ من البوليمر يمكن تعديل2،،من45،،من68. هو الأثر الأساسي لتليين بلاستيسيزيشن البوليمر في بيئة مائية. وجود بوليمر مع درجة حرارة التحول الزجاجي (تغ) فوق درجة حرارة الجسم عندما تجف (الدولة أثناء زرع)، ولكن تحت درجة حرارة الجسم بعد مغمورة في الماء أو في برنامج تلفزيوني، الناتجة عن التصلب/معامل التحويل من البوليمر يمكن التحول من زجاجي (قاسية) عندما تجف إلى مطاطي عند (الناعمة) مزروع16.
ومع ذلك، لم تكن القياسات الدقيقة والموثوق بها لتليين بسبب بلاستيسيزيشن وتحول تيز من الجاف الرطب الدول قادرة على أن تقاس في الماضي. تحليل الميكانيكية الحيوية التقليدية تتم في الهواء أو الغازات الخاملة، ولا تسمح بقياس خصائص حراري للبوليمرات داخل حل. في دراسات سابقة، كانت مغمورة البوليمرات في برنامج تلفزيوني لكميات مختلفة من الوقت. واستخدمت عينات منتفخة ثم القيام بتحليل الميكانيكية الحيوية (DMA)6،،من78. ومع ذلك، منذ الإجراء الذي ينطوي على منحدر درجة حرارة، عينات ابدأ لتجف أثناء أخذ القياس ولا تسفر عن بيانات تمثيلية. وهذا صحيح لا سيما إذا كان حجم العينة يصبح أصغر. بغية التنبؤ بتليين المجسات العصبية، سيكون من اللازم لاختبار 5 إلى 50 ميكرون رقيقة البوليمر الأفلام، التي ليس من الممكن مع DMA التقليدية بسبب تجفيف المذكورة أعلاه من العينات أثناء أخذ القياس.
وقد صممت هيس et al.17 ميكروتينسيلي مبنية اختبار الجهاز لتقييم الخواص الميكانيكية للمواد التكيفية ميكانيكيا باستخدام أسلوب بيئياً التي تسيطر عليها. واستخدمت سابقا نظام البخاخة لرش المياه على العينات أثناء أخذ القياس لمنعها من الجفاف.
ومع ذلك، يسمح استخدام DMA البيئية (الشكل 1)، لقياس أفلام البوليمر في الحلول، مثل المياه، وبرنامج تلفزيوني، عند درجات حرارة مختلفة. وهذا ما يسمح قياس خصائص حراري للبوليمر في الدولة غارقة خففت ليس فقط، بل أيضا قياس حركية تليين لها. تورم قياسات واختبارات الشد حتى يتم ممكن داخل الحمام الغمر لهذا الجهاز. هذا يسمح للدراسات الدقيقة لتليين الناجمة عن بلاستيسيزيشن من ركائز البوليمر للتنبؤ في فيفو السلوكيات.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-إعداد العينات البوليمر لاختبار
- توليف البوليمر ثيول-شرق تليين وفقا للبروتوكولات السابقة داخل غطاء دخان. 1 , 2 , 4 , بإيجاز، مزيج 18 الكمية مبالغ ثيول إلى مونومرات الكين بإجمالي وزن 0.1% صور البادئ.
- إعداد قنينة زجاج 20 مل لخلط البوليمر. تغطي القنينة في رقائق الألومنيوم للحيلولة دون الاتصال الحل مونومر ضوء الحادث وتبقى في درجة حرارة الغرفة (RT). استخدام جميع المواد الكيميائية كما وردت دون مزيد من التنقية.
- لتليين تماما البوليمر، إضافة 50 mol % 1,3,5-ترياليل-1,3,5-تريازيني-2,4,6(1H,3H,5H)-تريوني (تاتاتو) ومول 45% tris(3-mercaptopropionate) تريميثيلولبروباني (تمتمب) 5 مول % تريس [2-(3-ميركابتوبروبيونيلوكسي) إثيل] إيسوسيانوراتي (تميكن) إلى غطى القنينة ماصة بلاستيكية يمكن التخلص منها باستخدام.
- إضافة 0.1% wt فوتوينيتياتيور 2، 2-ديميثوكسي-2-فينيلاسيتوفينوني (DMPA) في حل البوليمر.
- خلط المحتويات داخل القنينة جيدا بسرعة الكواكب خلط دون تعريض الحل إلى النور.
ملاحظة: الحل البوليمر حساس للضوء، وسوف تبدأ في بلمرة بعد 45 إلى 60 دقيقة، حتى لو كان مغطى بإحباط. ولذلك، استخدم الحل البوليمر، في أسرع وقت ممكن بعد خلط.
- تدور معطف الحل البوليمر أعد في الفرع 1-1 كطبقات رقيقة بين 5 إلى 50 ميكرون بسمك على شرائح زجاجية مجهرية أو رقائق السليكون كركيزة الناقل وفقا للمنحنى زيادة ونقصان (الشكل 2). ل 30 ميكرون سمك الفيلم، تدور 600 لفة في الدقيقة لمدة 30 ثانية.
ملاحظة: عند استخدام صيغة SMP مختلفة، قد تختلف سرعة الدوران والوقت اعتماداً على لزوجة الحل البوليمر. - نقل أفلام البوليمر على الركازة الناقل فورا بعد الغزل إلى الدائرة كروسلينكينج. بلمرة صور الأفلام لمدة 60 دقيقة تحت 365 نانومتر الأشعة فوق البنفسجية المصابيح وعﻻج ما بعد 24 ساعة في فرن فراغ في 120 درجة مئوية لزيادة إكمال عملية التحويل.
- قطع أفلام البوليمر علاجه في عينات مستطيلة بعرض 4.5 مم وأطوال 50 مم لاختبار DMA. قد تختلف سمك من 5 إلى 50 ميكرومتر. يمكن أن يدخل العينات قياس هندسة تطبيق أسلوبين مختلفين (اختر الخطوة 1.4.1 أو 1.4.2).
- قص أفلام البوليمر شُفي إلى مستطيلات باستخدام ليزر2 CO. تعيين معلمات ميكروماتشينينج الليزر2 CO بقوة 5.0 في المائة (2.0 W) وسرعة 10.0 في المائة (0.254 m/s) (الشكل 3A).
- تعريف العينات DMA استخدام الطباعة الحجرية التصويرية في منشأة تنظيم فئة 10000 (الشكل 3B). استخدام ركائز SMP على الزجاج أو يفر بمثابة ركائز البدء في تنظيم.
- إيداع نيتريد السيليكون درجة الحرارة منخفضة بمثابة قناع الثابت للبلازما التالية عمليات الحفر. نمط الشكل/جهاز مخطط تفصيلي باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية القياسية. استخدام تنميش بلازما مع سادس6 وس2 البلازما لإزالة قناع الصلبة وطبقة SMP، على التوالي.
- بعد SMP طبقة البلازما محفوراً وصولاً إلى الزجاج الشريحة/يفر، أحفر نيتريد السيليكون المتبقية القناع الثابت بعيداً في المخفف وتراجع التردد 10:1.
- ديلاميناتي أجهزة اختبار من الزجاج الشريحة/يفر بنقع في المياه كخطوة أخيرة.
2-الجهاز الإعداد
- استخدام محلل ميكانيكية حيوية (DMA) مع نظام غمر. تجهيز الجهاز مع الغمر لاعبا أساسيا في وضع التوتر (الشكل 1). الاتصال النيتروجين السائل إلى الجهاز وتمكين LN2/الهواء كمصدر غاز للفرن.
- كتابة الأسلوب للقياسات الجافة مع برنامج الجهاز، بما في ذلك الخطوات الثلاث التالية: تكييف والتذبذب منحنى درجة الحرارة وتكييف نهاية الاختبار، ثم قم بإعداد المعلمات كما يلي:
- تعيين المعلمات التالية للحصول على خيارات تكييف: وضع = نشط، حدد "التوتر"، قوة محورية = 0.05 N، تعيين القيمة الأولية إلى "على"، حساسية = 0.0 N، وضع القوة المتناسبة = قوة تتبع، التعويض عن معامل = على، حدد "قوة محورية" ثم تعيين قوة دينامية 25.0%، الحد الأدنى من القوة المحورية = 0.05 N، المبرمجة الملحق أدناه 0.0 ضبط السلطة الفلسطينية، وتمكين الوضع, وسلالة = 0.05%، الحد الأدنى من سلالة = 0.1%، أقصى إجهاد = 0.5%، الحد الأدنى من القوة = 0.05 N، القوة القصوى = 0.2 ن.
- تعيين المعلمات التالية لمنحنى درجة الحرارة التذبذب: تبدأ درجة الحرارة = 10 درجة مئوية، ترث تعيين نقطة = إيقاف، نقع مرة = 0.0 s، الانتظار لدرجة الحرارة = في منحنى معدل = 2.0 درجة مئوية/دقيقة، نهاية درجة الحرارة = 100 درجة مئوية، نقع مرة بعد منحدر = 0.0 s، ومعدل أخذ العينات = 1 قرش/s، ستراي n % = 0.275%، نقطة واحدة، والتردد = 1 هرتز.
- تعيين المعلمات التالية لنهاية اختبار تكييف: مراقبة البيئة = إيقاف، قوة محورية التكيف =، تعطيل وضع، محول طاقة/المحرك = إيقاف.
- كتابة طريقة الغمر اختبار مع برنامج الجهاز بما في ذلك الخطوات الأربعة التالية: تكييف ووقت التذبذب ومنحدر التذبذب الحرارة وتكييف-نهاية الاختبار، ثم قم بإعداد المعلمات كما يلي:
- تعيين المعلمات التالية للحصول على خيارات تكييف: وضع = نشط، حدد "التوتر"، قوة محورية = 0.05 N، تعيين القيمة الأولية إلى "على"، حساسية = 0.0 N، وضع القوة المتناسبة = قوة تتبع، التعويض عن معامل = على، حدد "قوة محورية" وتعيين قوة دينامية 25.0%، الحد الأدنى من القوة المحورية = 0.05 N، المبرمجة الملحق أدناه 0.0 ضبط السلطة الفلسطينية، وتمكين الوضع, وسلالة = 0.05%، الحد الأدنى من سلالة = 0.1%، أقصى إجهاد = 0.5%، الحد الأدنى من القوة = 0.05 N، القوة القصوى = 0.2 ن.
- تعيين المعلمات التالية لوقت التذبذب: درجة الحرارة = 39.5 درجة مئوية، ترث تعيين نقطة = إيقاف، نقع مرة = 0.0 s، الانتظار لدرجة الحرارة = إيقاف، المدة = 3600.0 s، ومعدل أخذ العينات = 1 قرش/s، سلالة % = 0.275%، نقطة واحدة، والتردد = 1 هرتز.
- تعيين المعلمات التالية لمنحنى درجة الحرارة التذبذب: تبدأ درجة الحرارة = 10 درجة مئوية، ترث تعيين نقطة = إيقاف، وقت النقع = 300.0 s، الانتظار لدرجة الحرارة = إيقاف، معدل الانحدار = 2.0 درجة مئوية/دقيقة، درجة الحرارة في نهاية = 85 درجة مئوية، نقع مرة بعد منحدر = 300.0 s، ومعدل أخذ العينات = 1 قرش/s، s تدريب % = 0.275%، نقطة واحدة، والتردد = 1 هرتز.
- تعيين المعلمات التالية لنهاية اختبار تكييف: مراقبة البيئة = إيقاف، قوة محورية التكيف =، تعطيل وضع، محول طاقة/المحرك = إيقاف.
3-نموذج التحميل والتفريغ للقياسات الجافة
- قياس سمك العينة البوليمر الفعلية لاختبار جافة (في الهواء) مع قدمه ذات الورنيّة بدقة 0.001 مم.
- أدخل اسم العينة والوصف، وهندسة عينة في البرنامج.
- تعيين الفجوة التحميل إلى 15 ملم وتحميل النموذج. تأكد لتوسيط ومحاذاة عينة قبل أبله المشابك ضيق اليد أو استخدام وجع عزم دوران مع 0.1 N (الشكل 3).
- إغلاق الفرن وبدء القياس استخدام الأساليب الموضحة في القسم 2-2.
- انتظر حتى يتم القياس أكثر. افتح الفرن وإزالة عينة البوليمر من الجهاز.
4-نموذج الشحن والتفريغ لاختبار الغمر
- قياس سمك الفعلي للعينة البوليمر للغمر اختبار في برنامج تلفزيوني مع قدمه ذات الورنيّة بدقة 0.001 مم.
- أدخل اسم العينة والوصف، وهندسة عينة في البرنامج.
- إعداد برنامج الإعداد مع كوب الغمر ثابتة مع المشبك في قبضة العلوي (الشكل 4 أ، ب).
- تعيين الفجوة التحميل إلى 15 ملم وتحميل العينة (الشكل 4). تأكد من أن توسيط ومحاذاة العينة (الشكل 5) قبل أبله المشابك ضيق اليد أو استخدام وجع عزم دوران مع 0.1 ن.
- ضع الحمام الغمر في المباراة أسفل والمسمار محكم (الشكل 4). ملء الحمام مع برنامج تلفزيوني RT (4E الشكل) ووضع الغطاء في الأعلى (الرقم 4F) وإغلاق الفرن (الشكل 4) والبدء فورا باستخدام الأساليب الموضحة في الفرع 2-3 القياس. التأكد من أن يتم إغلاق استنزاف (الشكل 4 ح).
- انتظر حتى يتم القياس أكثر. قم بإزالة برنامج تلفزيوني من الحمامات الغمر استخدام استنزاف. فتح الفرن وإزالة الغطاء من الكأس، وفك الكأس الغمر، ورفعه وإزالة عينة البوليمر من الجهاز.
- تنظيف المشابك والكأس الغمر بالمياه تسويتها إزالة لإزالة أي الملح المتبقية من برنامج تلفزيوني.
5-القياسات
- قياس البوليمر في الهواء دون الكأس الغمر. اتبع الإرشادات التي تظهر على نموذج الشحن والتفريغ كما هو موضح في القسم 3. كرر هذا القياس على الأقل 3 x لجمع نتائج ذات أهمية إحصائية.
- قياس البوليمر داخل حمام الغمر اتباع الخطوات الموضحة في القسم 4. كرر قياس على الأقل 3 x لجمع نتائج ذات أهمية إحصائية.
6-بيانات التفسير
- فتح علامة التبويب النتائج في برنامج الجهاز، حيث يمكن عرضها في تنسيق جدول البيانات الخام أو رسم كرسم بياني.
- ارسم الجزء الأول لقياس الغمر، قياس الوقت التذبذب، كمعامل التخزين مع مرور الوقت لتقييم حركية تليين. المنحنى عرض مدى سرعة معامل التحويل البوليمر تتناقص بمرور الوقت بينما منغمسين في برنامج تلفزيوني.
- ملاحظة الوقت على الصعد التي المعامل خارجاً. ويمثل هذا الوقت لتخفيف الظروف الفسيولوجية.
- إذا لم يتم خففت البوليمر تماما بعد وقت الغمر تعيين ح 1، كرر القياس مع الوقت زيادة الغمر.
- عرض سلالم التذبذب الحرارة القياسات في الهواء وبرنامج تلفزيوني كمعامل التخزين على المحور الأيسر ودلتا تان على محور الحق على درجة الحرارة لعرض خصائص حراري البوليمر قبل (الجاف) وبعد (في برنامج تلفزيوني) بلاستيسيزيشن .
- رسم البيانات الجاف (الهواء) وبرنامج تلفزيوني القياسات معا على نحو أفضل عرض للتغييرات في خصائص حراري بسبب بلاستيسيزيشن.
- ملاحظة معامل التخزين للمواد الجافة عند 25 درجة مئوية ومن عينة غارقة في 37 درجة مئوية، كما أن هذه هي الأرقام ذات الصلة لتقييم مقدار البوليمر سوف تخفف من خلال غرس.
- ملاحظة التغييرات في ذروة دلتا تان بين العينات الجافة وغارقة.
- تصدير البيانات كملف.txt أو.csv لتفسير البيانات والتآمر مع البرامج الأخرى.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يسمح استخدام DMA البيئية تحليل تليين حركية وقدرات تليين الشاملة للبوليمرات. باستخدام طريقة قياس درجة الحرارة-الوقت من البروتوكول، يمكن مقارنة الملامح تليين تركيبات مختلفة من البوليمر ببعضها البعض (الشكل 6). يمكن أيضا استخدام هذا الأسلوب التحديد الكمي لتليين وتضخم أسعار البوليمرات. يتضح في الشكل 4 إلى أن تركيبات مختلفة من البوليمر قد يخضع لدرجات مختلفة من تليين بينما يجري منغمسين في 37 درجة مئوية PBS. الإصدار غير تليين يظل في نطاق برنامج العمل العالمي، بينما البوليمر شبه تليين يخفف من الآلام والكروب الذهنية 1700 إلى 370 الآلام والكروب الذهنية، والبوليمر تليين تماما إلى 40 الآلام والكروب الذهنية. تليين جميع البوليمر ثلاث تركيبات تتم خلال 10 إلى 15 دقيقة.
يسمح استخدام المزيج من القياسات DMA الجافة والقياسات في برنامج تلفزيوني تقييم بلاستيسيزيشن الناجمة عن المياه من تركيبات مختلفة من البوليمر، الذي يظهر بالاكتئاب من Tز و downshift عموما لمعامل منحنيات (الشكل 7). تليين البوليمرات هو العامل الأكثر فعالية عند البوليمر الجاف قد رز فوق درجة حرارة الجسم ولكن أقل من ذلك في حالة رطبة. وهكذا، معامل التحويل البوليمر يسقط من زجاجي لمعامل مطاطي على الانغماس في ظل الظروف الفسيولوجية (الشكل 7 أ). عندما تيز كل الدول الجافة والرطبة من البوليمر أعلى درجة حرارة الجسم، سوف لا تخفف البوليمر تحت الظروف الفسيولوجية (الشكل 7).
رقم 1: DMA البيئية مع نظام الغمر. (A) A أكثر تفصيلاً ويرى لاعبا أساسيا الجاف (ب) والرطب (ج) قياس الظروف. (ب) و (ج) سابقا التي تنشر بواسطة إيكر et al.2. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: تدور المنحنيات لتليين تماما البوليمر ثيول-شرق- تدور المنحنيات لتليين تماما البوليمر ثيول-شرق يبين العلاقة بين سرعة الدوران والوقت وسمك الفيلم الناتج عن ذلك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: تلفيق اختبار DMA المشارب على شرائح زجاجية مجهرية. اختبار تلفيق DMA المشارب على شرائح زجاجية مجهرية (A) أو رقائق السليكون (ب) استخدام الطباعة الحجرية التصويرية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: تحميل عينة للقياس مع حمام الغمر. A () DMA مجهزة بالغمر لاعبا أساسيا، (ب) الغمر الكأس مؤقتاً الثابتة مع المشابك حول قبضة العلوي، تحميل عينة البوليمر على مسافة 15 ملم، المشبك (ج) (د) خفض من الكأس الغمر للمباراة أقل و التثبيت بمسامير، (ه) ملء الكأس الغمر مع برنامج تلفزيوني، (و) إغلاق الغطاء، (ز) إغلاق الفرن، و (ح) ضمان أن يتم إغلاق استنزاف. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: محاذاة عينة- (أ) العينة يجب أن يكون مستقيم، وتركزت بين المشابك العلوية والسفلية. لا ينبغي أن تكون العينات قطري (ب)، مرتفعة للغاية أو جداً منخفضة (ج)، أو أكثر من اللازم نحو الحواف (د). كما ينبغي أن تكون عينة لا التوى (ﻫ) ولكن ينبغي أن يكون مستقيم (F) للتأكد من قياسات يمكن الاعتماد عليها. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 6: تليين حركية ثلاثة مختلفة ثيول-شرق البوليمرات. تليين حركية ثلاثة مختلفة ثيول-شرق البوليمرات مقاسا ببروتوكول وقت التذبذب داخل برنامج تلفزيوني في 37 درجة مئوية حاء – 1 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 7: يعرض DMA قياسات الصيغتين SMP مختلفة. يعرض قياسات DMA للصيغتين SMP مختلفة قبل (برتقالي) وبعد مغطس (الأزرق) في برنامج تلفزيوني، على التوالي. (A) A تليين تماما إصدار (خ) و (ب) تليين طفيف إصدار (SS) من SMP. وقد تم تعديل هذا الرقم من إيكر et al.2. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
يسمح استخدام DMA البيئية دراسة سلوك مختلف البوليمرات المستخدمة كركائز ليزرع العصبية19 أو غيرها من الأجهزة الطبية الحيوية في الحل وتقليد في فيفو الظروف. وهذا يشمل، ولكن لا يقتصر على، بوليميد، باريليني-ج و PDMS وسو-8. الهلاميات المائية والمواد المصفوفة خارج الخلية (ECM) يمكن أيضا التحقيق في استخدام هذا الأسلوب. ويمكن مقارنة الاختلافات في تليين عموما البوليمر، فضلا عن أن حركية تليين بسهولة بين حلول مختلفة، بما في ذلك الماء والماء الثقيل، وبرنامج تلفزيوني. من الممكن أيضا لاختبار تأثير درجات حرارة مختلفة الغمر أو الفروق الناتجة عن اختلاف البوليمر سمك والتراكيب.
يسمح هذا الأسلوب أيضا دراسة لتأثير العلاجات المختلفة على السلوكيات تليين البوليمرات والهلاميات المائية. وتشمل العلاجات تطبيق التعقيم أساليب مختلفة، تسارع الشيخوخة في مختلف وسائل الإعلام، وتعديل السطح. وسيساعد هذا الأسلوب في المختبر الباحثين التعرف على السلوك ومتانة هذه المواد والحصول على قياسات يمكن الاعتماد عليها في المختبر ، وتجنب التجارب على الحيوانات لا لزوم لها. ومع ذلك، قياس في برنامج تلفزيوني نهج واحد فقط لمحاكاة البيئات البيولوجية. قد تختلف الشروط في فيفو في العديد من الجوانب، مثل تركيز أيون وتوافر الأجسام المضادة، والبروتينات، والأنواع الأخرى داخل وسائط الإعلام/الأنسجة البيولوجية. اعتماداً على المنطقة المستهدفة، المجربون قد تنظر أيضا في استخدام وسائل الإعلام المختلفة للقياسات البيئية، مثل تريس مخزنة المالحة (تبس) وتَبْس-T (TBS مع بوليسوربيت 20) والبومين المصل البقري (BSA)، والسائل الدماغي النخاعي (CSF) وهيئة أخرى السوائل.
وباﻹضافة إلى ذلك، فمن الممكن لتوصيف الخواص الميكانيكية لتحقيقات بعد اكسبلانتيشن من حيوان بعد الانتهاء من إجراء دراسة في فيفو . سيسمح هذا تحقيق سلوك التحقيق بعد تليين في بيئة الجسم ومقارنة البيانات في المختبر .
تجدر الإشارة إلى أن هناك إزاحة بين درجة الحرارة لحمام الحل ودرجة الحرارة الفعلية. وهذا يرجع إلى أن تستخدم وحدات تحكم اثنين في درجات الحرارة المختلفة: واحدة للتحكم في درجة الحرارة (خارج الحمام الغمر)، وأخرى لقياس درجة الحرارة (داخل الحمام الغمر). وجدنا أن عندما يتم تعيين درجة الحرارة في الخارج إلى 39.5 درجة مئوية، درجة الحرارة داخل الحمام استقرت عند 37 درجة مئوية.
نطاق درجة الحرارة للقياسات داخل الحلول محدودة بطبيعة الحال بالتبلور ودرجة حرارة الغليان. من المستحسن أن تبقى على الأقل 10 ك أعلى وأسفل درجات الحرارة هذه، على التوالي.
مناقشة ما إذا كان انطلاق حرارة الحل الغمر المستخدم لامتصاص تليين القياسات ينبغي أن تكون درجة حرارة الغرفة أو قبل تسخينها إلى درجة حرارة الجسم تحاكي الظروف أفضل خلال غرس مسبار. استخدام برنامج تلفزيوني RT يأخذ في الاعتبار حقيقة أن يحتفظ بها التحقيق في RT قبل غرس وأن يتم الاحتفاظ عادة مقربة من الجانب غرس حين محاذاته إلى الموضع الصحيح. في هذه المرحلة، قد تبدأ التحقيق فعلا لتليين بسبب بيئة رطبة. بدءاً من برنامج تلفزيوني 37 درجة مئوية سوف تحاكي أفضل نهج بندقية للإدراج.
وقيست النتائج هو موضح في أفلام البوليمر في وضع التوتر؛ ومع ذلك، DMA البيئية أيضا قادرة على القياسات في الضغط والقص عند استخدام لاعبا أساسيا منها. ولذلك، يسمح ذلك أيضا لقياس الهندسات عينة أخرى. تجدر الإشارة إلى أن المساحة المتوفرة داخل الكأس الغمر محدودة وهكذا يتم تقييد العينات المستخدمة للقياسات داخل هذا الكأس بأحجامها.
قيد آخر من هذا الأسلوب هو تحميل الخلية، الذي يستخدم للكشف عن القوى المتولدة عن العينات أثناء أخذ القياس (في الظروف الجافة والرطبة). ويمكن قياس خلية التحميل فقط قوات تصل إلى 35 ن، وبالتالي يحد من الحجم العينة/الهندسة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب يعلن أن لديهم لا تضارب المصالح المالية.
Acknowledgments
الكتاب أريد أن أشكر الدكتور تايلور ير على السماح لنا باستخدام DMA البيئية له.
وأيد هذا العمل المكتب لمساعد وزير الدفاع "الشؤون الصحية" عن طريق "الأقران استعرض الطبية برنامج البحوث" [W81XWH-15-1-0607]. الآراء والتفسيرات والاستنتاجات والتوصيات هي آراء المؤلفين وليس بالضرورة أقرتها وزارة الدفاع.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Garcia-Sandoval, A., et al. Chronic softening spinal cord stimulation arrays. Journal of Neural Engineering. 15 (4), 045002 (2018).
- Ecker, M., et al. Sterilization of Thiol-ene/Acrylate Based Shape Memory Polymers for Biomedical Applications. Macromolecular Materials and Engineering. 302 (2), 1600331 (2017).
- Simon, D. M., et al. Design and demonstration of an intracortical probe technology with tunable modulus. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 105 (1), 159-168 (2017).
- Do, D. -H., Ecker, M., Voit, W. E. Characterization of a Thiol-Ene/Acrylate-Based Polymer for Neuroprosthetic Implants. ACS Omega. 2 (8), 4604-4611 (2017).
- Ware, T., et al. Thiol-ene/acrylate substrates for softening intracortical electrodes. Journal of Biomedical Materials Research Part B-Applied Biomaterials. 102 (1), 1-11 (2014).
- Ware, T., et al. Thiol-Click Chemistries for Responsive Neural Interfaces. Macromolecular Bioscience. 13 (12), 1640-1647 (2013).
- Ware, T., Simon, D., Rennaker, R. L., Voit, W. Smart Polymers for Neural Interfaces. Polymer Reviews. 53 (1), 108-129 (2013).
- Ware, T., et al. Fabrication of Responsive, Softening Neural Interfaces. Advanced Functional Materials. 22 (16), 3470-3479 (2012).
- Stiller, A. M., et al. Chronic Intracortical Recording and Electrochemical Stability of Thiol-ene/Acrylate Shape Memory Polymer Electrode Arrays. Micromachines. 9 (10), 500 (2018).
- Biran, R., Martin, D. C., Tresco, P. A. Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays. Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).
- Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes. Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).
- Lacour, S. P., Courtine, G., Guck, J. Materials and technologies for soft implantable neuroprostheses. Nature Reviews Materials. 1 (10), 16063 (2016).
- Stiller, A., et al. A Meta-Analysis of Intracortical Device Stiffness and Its Correlation with Histological Outcomes. Micromachines. 9 (9), 443 (2018).
- Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes. Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001 (2018).
- Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014 (2014).
- Ecker, M., et al. From Softening Polymers to Multi-Material Based Bioelectronic Devices. Multifunctional Materials. , (2018).
- Hess, A. E., Potter, K. A., Tyler, D. J., Zorman, C. A., Capadona, J. R. Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization. Journal of Visualized Experiments. (78), e50078 (2013).
- Black, B. J., et al. In vitro compatibility testing of thiol-ene/acrylate-based shape memory polymers for use in implantable neural interfaces. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 106 (11), 2891-2898 (2018).
- Hassler, C., Boretius, T., Stieglitz, T. Polymers for neural implants. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49 (1), 18-33 (2011).
