Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Miljømessige dynamisk mekanisk analyse å forutsi mykgjørende virkemåten av nevrale implantater

Published: March 1, 2019 doi: 10.3791/59209

Summary

Hvis pålitelig spådommer om softening av polymere substrater for neural implantater i i vivo miljø, er det viktig å ha en pålitelig i vitro metode. Her presenteres bruk av dynamiske mekanisk analyse i fosfat bufret saltvann kroppstemperatur.

Abstract

Når bruker dynamisk mykgjørende underlag for neural implantater, er det viktig å ha en pålitelig i vitro metode å karakterisere mykgjørende virkemåten til disse materialene. I siste, har det ikke vært mulig å måle tilfredsstillende softening av tynne filmer under forhold mimicking kroppen miljø uten betydelige innsats. Denne publikasjonen presenterer en ny og enkel metode som tillater dynamisk mekanisk analyse (DMA) av polymerer i løsninger, som fosfat bufret saltvann (PBS), på relevante temperaturer. Bruken av miljømessige DMA kan måling av nedtoningen effekter av polymerer på grunn av plasticization i ulike media og temperaturer, som derfor gjør en forutsigelse av materialer under i vivo forhold.

Introduction

En ny generasjon av materialer brukt som underlag for neural implantater består av myke formen minne polymerer1,2,3,4,5,6,7 ,8,9. Disse materialene er stiv nok under implantasjon å overvinne kritisk buckling krefter, men de blir opptil tre størrelsesordener mykere etter implantasjon i kroppen omgivelser. Det er spådd at disse materialene vise en bedre enhet-vev interaksjon på grunn av redusert misforholdet i modulus sammenlignet med tradisjonelle materialer er benyttet i nevrale implantater, som tungsten eller silisium. Tradisjonelle, stiv enheter viser betennelsesreaksjon etter implantasjon, etterfulgt av vev innkapsling og astroglial arr som ofte resulterer i enheten feil10,11. Det er en vanlig antakelse at mindre stiv enheter minimere fremmedlegeme svar12,13,14. Stivhet av en enhet er diktert av tverrsnitt og modulus. Derfor er det viktig å redusere både faktorer for å forbedre enheten etterlevelse, og til slutt enheten vev samhandlingen.

Arbeidet med mykgjørende polymerer var inspirert av Nguyen et al.15, som viste at mekanisk-kompatibel intracortical implantater redusere neuroinflammatory svaret. De har tidligere brukt mekanisk-adaptive poly(vinyl acetate)/tunicate cellulose nanocrystal (tCNC) nanocomposites (NC), som blir kompatibel etter implantasjon.

Voit lab, derimot, bruker det svært tunable systemet av thiol-ene og thiol-ene/acrylate polymerer. Disse materialene er fordelaktig graden av mykgjørende etter eksponering i vivo forhold kan enkelt stilles av polymer design. Ved å velge riktig polymer sammensetning og krysskobling tetthet, glass overgang temperaturen og Youngs modul av polymer kan være endret2,4,5,6,8. Underliggende effekten av nedtoningen er plasticization av polymer i vandig miljø. Ved å ha en polymer med et glass overgang temperatur (Tg) over kroppstemperaturen når den er tørr (staten under implantasjon), men under kroppstemperatur etter å være nedsenket i vann eller PBS, resulterende stivhet/modulus av polymer kan skifte fra glassaktig (stiv) når tørr til gummiaktig (myk) når implantert16.

Men har nøyaktig og pålitelig målinger av nedtoningen plasticization og skifte av Tg fra tørt til vått stater ikke kunnet måles i fortiden. Tradisjonelle dynamisk mekanisk analyse utføres i luften eller inert gasser og tillater ikke for måling av thermomechanical egenskaper av polymers inne en løsning. I tidligere studier har av polymerer vært nedsenket i PBS for ulike mengder tid. Hovne prøver ble så brukt til å utføre dynamisk mekanisk analyse (DMA)6,7,8. Men siden prosedyren innebærer en temperatur rampe, prøver begynner å tørke under målingen og gir ikke representant data. Dette gjelder spesielt hvis utvalgsstørrelsen blir mindre. Slik nedtoningen av nevrale sonder, ville det være nødvendig å teste 5 til 50 µm-tynne polymer filmer, som er ikke mulig med tradisjonelle DMA på grunn av ovennevnte tørking av prøvene under målingen.

Hess et al.17 har designet en spesialbygd microtensile tester maskinen å vurdere mekaniske egenskaper for mekanisk adaptive materialer med en miljømessig kontrollert metode. De har tidligere brukt en airbrush system for å sprøyte vann på prøver under målingen å hindre at de tørker ut.

Bruk av miljømessige DMA (figur 1), kan imidlertid for måling av polymer filmer i løsninger, som vann og PBS, ved forskjellige temperaturer. Dette gjør ikke bare måling av polymer er thermomechanical egenskaper i gjennomvåt/myknet staten, men også måling av sin myke kinetics. Selv strekk tester og hevelse målinger er mulig på nedsenking badet av denne maskinen. Dette gir nøyaktige studier av plasticization-indusert nedtoningen av polymer underlag å forutsi atferd i vivo .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. forberedelse av polymer prøver for testing

  1. Syntetisere den myke thiol-ene polymer ifølge tidligere protokoller i avtrekksvifte. 1 , 2 , 4 , 18 bland kort, kvantitativ mengder thiol til alken monomerer med totalt 0,1 wt % Foto initiatoren.
    1. Forberede en 20 mL hetteglass polymer miksing. Dekke ampullen i aluminiumsfolie hindre innfallende lyset i å kontakte monomer løsningen og holde ved romtemperatur (RT). Bruk alle kjemikalier som mottas uten ytterligere rensing.
    2. For fullt mykgjørende polymer, legge 50 mol % 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (TATATO), 45 mol % trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate) (TMTMP) og 5 mol % Tris [2-(3-mercaptopropionyloxy) ethyl] isocyanurate (TMICN) til den dekket medisinglass bruker en engangs plast pipette.
    3. Legge til 0,1 wt % av den photoinitiatior 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA) til polymer løsning.
    4. Bland innholdet innenfor ampullen godt av planetenes hastighet blande uten å utsette løsningen på lys.
      Merk: Polymer løsningen er følsom for lys og begynner å danner etter 45 til 60 min, selv om dekket med folie. Derfor bruke polymer løsning så raskt som mulig etter blanding.
  2. Spinne pels polymer løsning utarbeidet i del 1.1 som tynne filmer mellom 5 til 50 µm tykkelse på mikroskopisk glass lysbilder eller silisiumskiver som en transportør substrat etter spinn kurven (figur 2). For 30 µm filmen tykkelse, spinn på 600 rpm for 30 s.
    Merk: Når du bruker en annen SMP formulering, rotere fart og tid kan variere etter viskositet av polymer løsning.
  3. Overføre polymer filmer på transportør underlaget umiddelbart etter spinning til crosslinking kammeret. Foto-danner filmene for 60 min under 365 nm UV pærer og etter kur for 24 timer i et vakuum ovnen på 120 ° C å fullføre konverteringen.
  4. Skjær kurert polymer filmer i Rektangulært utvalg med bredden på 4,5 mm og lengder 50 mm for DMA testing. Tykkelser kan variere fra 5 til 50 µm. Prøvene bringes inn måling geometri bruker to ulike metoder (Velg trinn 1.4.1 eller 1.4.2).
    1. Skjær kurert polymer filmer i rektangler ved hjelp av en CO2 laser. Angi CO2 laser micromachining parametere 5.0% strøm (2.0 W) og 10.0% hastighet (0.254 m/s) (figur 3A).
    2. Definere DMA-prøver ved klima og jordsmonn i klassen 10000 renrom anlegg (figur 3B). Bruke SMP-på-glass eller kjeks substrater som starter substrater i renrom.
      1. Innskudd lav temperatur silicon nitride som en hard maske for følgende plasma etsing prosesser. Mønster enhet disposisjon/figuren ved hjelp av standard litografi teknikker. Bruk en plasma etcher med SF6 og O2 plasma fjerne hard maske og SMP lag, henholdsvis.
      2. Etter SMP laget er plasma etset ned glass lysbilde/kjeks, etch gjenværende silicon nitride vanskelig masken bort i utvannet 10:1 HF dukkert.
  5. Delaminate den test enheter fra glass lysbilde/kjeks av soaking i deionisert vann som det siste trinnet.

2. MASKINOPPSETT

  1. Bruke en dynamisk mekanisk analyzer (DMA) med en nedsenking system. Utstyre maskinen med nedsenking kampen i spenning modus (figur 1). Koble flytende nitrogen til maskinen og aktiverer LN2/luft som gasskilde for ovnen.
  2. Skrive metoden for tørr målinger med maskinen programvaren, inkludert følgende tre trinn: condition, oscillation temperatur rampen og condition slutten av testen, deretter Angi parametrene som følger:
    1. Angi følgende parametere for alternativene condition: modus = aktiv, velg "spenning", aksial styrke = 0,05 N, angi startverdien til "på", følsomhet = 0,0 N, proporsjonal Fremtvingingsmodus = kraft sporing, kompensere for modulus = på, velg "aksial force" og deretter sette dynamisk kraft til 25.0%, minimum aksial styrke = 0,05 N, programmert forlengelse under 0,0 Pa, modus aktivert, belastning justere = 0,05%, minimal belastning = 0,1%, maksimal belastning = 0,5%, minimum styrke = 0,05 N, maksimal kraft = 0,2 N.
    2. Angi følgende parametere for svingning temperatur rampen: starte temperatur = 10 ° C, arver settpunkt = off, suge tid = 0,0 s, vent til temperaturen = på, rampe clickthrough rate = 2.0 ° C/min, slutten temperatur = 100 ° C, suge etter rampen = 0,0 s, samplingsfrekvens = 1 pts/s, linje n % = 0.275%, enkelt punkt, frekvens = 1 Hz.
    3. Angi følgende parametere for condition slutten av test: miljøkontroll = off, aksial force justering =, modus er deaktivert, svinger/motor = off.
  3. Skrive metoden for nedsenking testing med maskinen programvaren inkludert følgende fire trinn: condition, oscillation-tid, oscillation temperatur rampen og condition-enden av testen, deretter Angi parametrene som følger:
    1. Angi følgende parametere for alternativene condition: modus = aktiv, velg "spenning", aksial styrke = 0,05 N, angi startverdien til "på", følsomhet = 0,0 N, proporsjonal Fremtvingingsmodus = kraft sporing, kompensere for modulus = på, velg "aksial force" og angi dynamisk kraft til 25.0%, minimum aksial styrke = 0,05 N, programmert forlengelse under 0,0 Pa, modus aktivert, belastning justere = 0,05%, minimal belastning = 0,1%, maksimal belastning = 0,5%, minimum styrke = 0,05 N, maksimal kraft = 0,2 N.
    2. Angi følgende parametere for svingning gang: temperatur = 39.5 ° C, arver settpunkt = off, suge tid = 0,0 s, vent til temperaturen = off, varighet = 3600.0 s, samplingsfrekvens = 1 pts/s, belastning % = 0.275%, enkelt punkt, frekvens = 1 Hz.
    3. Angi følgende parametere for svingning temperatur rampen: starte temperatur = 10 ° C, arver settpunkt = off, suge tid = 300.0 s, vent til temperaturen = off, rampen rate = 2.0 ° C/min, slutten temperatur = 85 ° C, suge etter rampen = 300.0 s, samplingsfrekvens = 1 pts/s, s trene % = 0.275%, enkelt punkt, frekvens = 1 Hz.
    4. Angi følgende parametere for condition slutten av test: miljøkontroll = off, aksial force justering =, modus er deaktivert, svinger/motor = off.

3. prøve lasting / lossing for tørr målinger

  1. Måle faktiske tykkelsen av polymer prøven for tørr (i luft) testing med skyvelære med 0,001 mm presisjon.
  2. Angi eksempel navn, beskrivelse og prøve geometri i programvaren.
  3. Angi lasting gapet til 15 mm og belaste prøven. Sørg for å midtstille og justere prøven før klemmer er skrudd hånd stramt eller bruke en momentnøkkel med 0,1 N (Figur 3 c).
  4. Lukk ovnen og starte målingen ved hjelp av metodene beskrevet i delen 2.2.
  5. Vent til målingen er. Åpne ovnen og fjern polymer prøven fra maskinen.

4. eksempel lasting og lossing for nedsenking tester

  1. Måle faktiske tykkelsen av polymer prøven for nedsenking testing i PBS med skyvelære med 0,001 mm presisjon.
  2. Angi eksempel navn, beskrivelse og prøve geometri i programvaren.
  3. Klargjør oppsettet med nedsenking begeret fast med en klemme på øvre grep (figur 4AB).
  4. Angi lasting gapet til 15 mm og belaste prøven (figur 4C). Sørg for å midtstille og justere prøven (figur 5) før klemmer er skrudd hånd stramt eller bruke en momentnøkkel med 0,1 N.
  5. Plasser nedsenking bad på bunnen kampen og skru den tett (Figur 4 d). Badet fylles med RT PBS (figur 4E), sett lokket på toppen (figur 4F), lukke ovnen (figur 4G) og starte målingen umiddelbart ved hjelp av metodene beskrevet i delen 2.3. Sikre at avløpet er lukket (Figur 4 H).
  6. Vent til målingen er. Fjern PBS fra nedsenking bad med drain. Åpne ovnen, Fjern lokket fra begeret, skru nedsenking begeret, løfte den og fjerne polymer prøven fra maskinen.
  7. Rengjør klemmer og nedsenking kanne med de strykes vann for å fjerne eventuelle gjenværende salt fra PBS.

5. målinger

  1. Måle polymer i luften uten nedsenkning begeret. Følg instruksjonene for eksempel lasting og lossing som beskrevet i del 3. Gjenta målingen minst 3 x å samle resultater med statistisk relevans.
  2. Måle polymer på nedsenking badet følge fremgangsmåten i delen 4. Gjenta målingen minst 3 x å samle resultater med statistisk relevans.

6. data tolkning

  1. Åpne kategorien resultater i maskin-programmet der rådata kan vises i tabellformat eller plottet som en graf.
  2. Tegne inn den første delen av nedsenking måling, oscillation gangs måling, som lagring modulus over tid å vurdere den myke kinetics. Kurven viser hvor fort modulus av polymer reduseres over tid mens midt i PBS.
  3. Merk tiden der modulus nivåer ut. Dette er tiden for nedtoningen under fysiologiske forhold.
  4. Hvis polymer ikke er fullt myknet etter angi nedsenking 1t, gjenta målingen med økt Immersjonstid.
  5. Vise oscillation temperatur ramper av målinger i luft og PBS som lagring modulus den venstre og tan delta på at høyre akse over temperatur vise thermomechanical egenskapene til polymer før (dry) og etter (i PBS) plasticization .
  6. Tegne inn dataene for tørr (luft) og PBS mål sammen for å bedre vise endringene i thermomechanical egenskaper på grunn av plasticization.
  7. Merk lagring modulus tørt materiale ved 25 ° C og gjennomvåt prøven ved 37 ° C, da disse er aktuelle tallene for å vurdere hvor mye polymer vil mykne under implantasjon.
  8. Merk endringene i tan delta topp mellom de tørre og gjennomvåt prøvene.
  9. Eksportere data som en txt eller CSV fil for data analyse og plotte med annen programvare.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Bruk av miljømessige DMA tillater analyse av mykgjørende kinetics og generelle mykgjørende evner av polymerer. Ved temperatur-tid målemodus protokollen kan mykgjørende profiler av ulike polymer formuleringer sammenlignes med hverandre (figur 6). Denne metoden kan også brukes til å kvantifisere nedtoningen og hevelse av polymerer. Det kan ses i Figur 4 at ulike polymer formuleringer kan gjennomgår ulike grader av myke mens å være nedsenket i 37 ° C PBS. Den ikke-nedtoningen versjonen forblir i området GPa mens den semi mykgjørende polymer myker fra 1700 MPa 370 MPa og den fullt mykgjørende polymer til 40 MPa. Nedtoningen av alle tre polymer formuleringer foregår i 10 til 15 min.

Bruk av kombinasjonen av tørre DMA mål og mål i PBS tillater vurdering av vann-indusert plasticization av ulike polymer formuleringer, som vises av depresjon av Tg og generelle hastighetsreduksjon av modulus kurver (figur 7). Nedtoningen av polymerer arbeider mest effektivt når den tørre polymer har en Tg over kroppstemperatur men under i våt tilstand. Dermed faller modulus av polymer fra den glassaktige til gummiaktig modulus ved nedsenkning under fysiologiske forhold (figur 7A). Når Tg både tørre og våte statene i polymer er godt over kroppstemperatur, vil polymer ikke mykne under fysiologiske forhold (figur 7B).

Figure 1
Figur 1: miljømessige DMA med nedsenking system. (A) A mer detaljert visning av festeanordningen for tørre (B) og våt (C) måle forhold. (B) og (C) er tidligere publisert av Ecker et al.2. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: Spin kurver for fullt mykgjørende thiol-ene polymer. Spinne kurver for fullt myke thiol-ene polymer viser forholdet mellom rotere fart og tid og resulterende film tykkelsen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: fabrikasjon av DMA-testen striper på mikroskopisk glass lysbilder. Fabrikasjon av DMA teste striper på mikroskopisk glass lysbilder (A) eller silisiumskiver (B) bruke klima og jordsmonn. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: eksempel lasting for måling med nedsenking bad. A () DMA utstyrt med nedsenking kampen, (B) nedsenkning kanne midlertidig fast med klemmer rundt øvre grep, (C) lasting av polymer prøve på klemmen avstand på 15 mm (D) senking av nedsenking kanne til lavere innslag og fiksering med skruer, (E) fylle nedsenking begeret med PBS, (F) lukker lokket, (G) lukke ovn, og (H) sikre at avløp er stengt. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: justering av eksempel. (A) prøven må rett og midtstilles mellom toppen og bunnen klyper. Prøver bør ikke diagonalt (B), for høy eller for lav (C), eller for mye mot kantene (D). Eksempel skal ikke spent (E), men bør være rett (F) å sikre pålitelig målinger. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: Softening kinetics av tre ulike thiol-ene polymerer. Nedtoningen kinetics av tre ulike thiol-ene polymerer målt med oscillation gangs protokollen inne PBS ved 37 ° C i 1 h. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7: viser DMA målinger av to forskjellige SMP formuleringer. Viser DMA målinger av to forskjellige SMP formuleringer før (oransje) og etter (blå) soaking i PBS, henholdsvis. (A) A fullt mykgjørende (AS) og (B) litt mykere versjonen (SS) av SMP. Dette tallet er endret fra Ecker et al.2. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bruken av miljømessige DMA kan studere atferden til ulike polymerer brukes som underlag for neural implantater19 eller andre biomedisinsk enheter i løsningen og å etterligne i vivo betingelser. Dette inkluderer, men er ikke begrenset til, polyimid (pi), parylene-C, PDMS og SU-8. Hydrogels og ekstracellulær matrix (EFM) materialer kan også undersøkes ved hjelp av denne metoden. Forskjellene i generelle myke polymer som sine myke kinetics kan lett sammenlignes mellom ulike løsninger, inkludert vann, tungtvann og PBS. Det er også mulig å teste påvirkning av ulike nedsenking temperaturer eller forskjeller fra forskjellige polymer tykkelser og komposisjoner.

Denne metoden tillater også studere av påvirkning av ulike behandlinger på myke atferd polymerer og hydrogels. Behandlinger inkluderer anvendelse av ulike sterilisering metoder, akselerert aldring i ulike media og overflate modifikasjon. Denne i vitro metoden hjelper forskere lære om oppførsel og holdbarhet av disse materialene, få tak i pålitelig i vitro målinger og unngå unødvendig dyreforsøk. Imidlertid er måle i PBS bare en tilnærming til å etterligne de biologiske miljøene. I vivo forhold kan variere i mange aspekter, som konsentrasjon og tilgjengeligheten av antistoffer, proteiner og andre arter inne biologiske media/vev. Avhengig av målrettede området, kan forskere også vurdere å bruke ulike medier for miljødata, som tris-bufret saltvann (SS), SS-T (TB med polysorbat 20), storfe serum albumin (BSA), cerebrospinalvæske (CSF) og andre kroppen væsker.

I tillegg er det mulig å karakterisere de mekaniske egenskapene av sonder etter explantation fra et dyr etter en i vivo studie er fullført. Dette gjør at etterforskningen av sonden oppførsel etter mykgjørende kroppen miljø og sammenligning med i vitro data.

Det bør bemerkes at det er en forskjøvet mellom temperaturen satt for løsning badekar og faktisk temperatur. Dette er på grunn av at to forskjellige Temperaturregulatorer brukes: én for temperaturkontroll (utenfor nedsenking bad) og et annet for å måle temperaturen (inne nedsenking bad). Vi fant at når utenfor temperaturen er satt til 39.5 ° C, temperaturen på badet stabilisert på 37 ° C.

Temperaturområde for målinger i løsninger er naturlig begrenset av deres krystallisering og kokende temperaturer. Det anbefales å være minst 10 K over og under disse temperaturer, henholdsvis.

Det er omdiskutert om Start temperaturen av nedsenking løsningen brukes for dryppende/mykgjørende mål bør være romtemperatur eller pre varmet til kroppstemperatur å etterligne beste forholdene under sonde implantasjon. Bruk av RT PBS tar hensyn at sonden holdes på RT før implantasjon og at den holdes vanligvis i umiddelbar nærhet implantasjon siden mens den justeres til riktig posisjon. På dette stadiet, kan sonden allerede begynner å bløtgjøre på grunn av fuktige miljøet. Starter med 37 ° C PBS vil bedre etterligne en hagle tilnærming for innsetting.

Beskrevet resultatene ble målt på polymer filmer i spenning modus. Imidlertid er miljømessige DMA likeledes dugelig av målinger i komprimering og skjær ved den respektive innslag. Derfor gjør dette også for måling av andre eksempel geometri. Det bør bemerkes at den tilgjengelige plassen i nedsenking begeret er begrenset og dermed eksemplene brukes for mål innenfor dette beaker er begrenset av størrelsene.

En annen begrensning av denne metoden er Last cellen, som brukes til å oppdage styrker generert av prøvene under målingen (i tørre og våte forhold). Last cellen kan bare måle styrker til 35 N, som begrenser derfor prøven størrelsen/geometri.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer at de har ingen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Forfatterne vil takke Dr. Taylor Ware for å la oss bruke hans miljømessige DMA.

Dette arbeidet ble støttet av Office for Assistant Secretary of Defense for helse saker gjennom Peer vurdert medisinsk forskningsprogrammet [W81XWH-15-1-0607]. Meninger, tolkninger, konklusjoner og anbefalinger er de av forfatterne, og ikke nødvendigvis godkjent av Forsvarsdepartementet.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Garcia-Sandoval, A., et al. Chronic softening spinal cord stimulation arrays. Journal of Neural Engineering. 15 (4), 045002 (2018).
  2. Ecker, M., et al. Sterilization of Thiol-ene/Acrylate Based Shape Memory Polymers for Biomedical Applications. Macromolecular Materials and Engineering. 302 (2), 1600331 (2017).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Ware, T., et al. Thiol-Click Chemistries for Responsive Neural Interfaces. Macromolecular Bioscience. 13 (12), 1640-1647 (2013).
  7. Ware, T., Simon, D., Rennaker, R. L., Voit, W. Smart Polymers for Neural Interfaces. Polymer Reviews. 53 (1), 108-129 (2013).
  8. Ware, T., et al. Fabrication of Responsive, Softening Neural Interfaces. Advanced Functional Materials. 22 (16), 3470-3479 (2012).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Lacour, S. P., Courtine, G., Guck, J. Materials and technologies for soft implantable neuroprostheses. Nature Reviews Materials. 1 (10), 16063 (2016).
  13. Stiller, A., et al. A Meta-Analysis of Intracortical Device Stiffness and Its Correlation with Histological Outcomes. Micromachines. 9 (9), 443 (2018).
  14. Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes. Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001 (2018).
  15. Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014 (2014).
  16. Ecker, M., et al. From Softening Polymers to Multi-Material Based Bioelectronic Devices. Multifunctional Materials. , (2018).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Hassler, C., Boretius, T., Stieglitz, T. Polymers for neural implants. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49 (1), 18-33 (2011).

Tags

Bioteknologi problemet 145 dynamisk mekanisk analyse mykgjørende polymer plasticization neural implantater innlevelse miljømessige testing thermomechanical målinger
Miljømessige dynamisk mekanisk analyse å forutsi mykgjørende virkemåten av nevrale implantater
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hosseini, S. M., Voit, W. E., Ecker, More

Hosseini, S. M., Voit, W. E., Ecker, M. Environmental Dynamic Mechanical Analysis to Predict the Softening Behavior of Neural Implants. J. Vis. Exp. (145), e59209, doi:10.3791/59209 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter