Fare Beyin Dokusunun Viskoelastik Özelliklerinin Reometri Kullanılarak Ölçülmesi

Abstract

Kaynak: Canovic, E. P., et al. Atomik kuvvet mikroskobu, darbe girintisi ve reometri kullanarak beyin dokusunun çok ölçekli mekanik özelliklerinin karakterize edilmesi. J. Vis. Uzm. (2016)

Bu videoda, kesme gerilimi oluşturmak ve dokunun viskoz ve elastik özelliklerini değerlendirmek için beyin dokusuna kontrollü salınım dönme hareketi uygulamak için bir reometre kullanıldı. Reometre, işlevsel bir araç olarak, yaralanma veya nörodejeneratif hastalıklar sırasında beyin mekaniği hakkında bilgi sağlar.

Protocol

Hayvan örneklerini içeren tüm prosedürler, uygun hayvan etik inceleme komitesi tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır.

1. Rheology
   1. Reometreyi üreticinin talimatlarına göre ayarlayın ve kalibre edin.
      1. Cihazı/kontrol panelini açarak reometreyi başlatın. Kontrol paneli sekmesinde "başlat" ı tıklayın.
      2. 25 mm çaplı ölçüm plakasını (PP25) ve termal sistemi monte edin.
      3. (İsteğe bağlı) Reometre plakaları ile doku arasındaki kaymayı azaltmak için, üst reometre plakasının şekline uyan yapışkan zımpara kağıdı dilimlerini kesin ve zımpara kağıdını üst ve alt plakaya yapıştırın.
      4. Kontrol panelindeki "sıfır boşluk ayarla" seçeneğine tıklayarak üst ve alt plakalar arasında temas sağlayın.
      5. "Normal kuvveti sıfırla"ya tıklayarak normal kuvvet dönüştürücüsünü sıfırlayın.
      6. Kontrol panelindeki servis sekmesini açarak, "ölçüm sistemi"ne ve ardından "atalet testi"ne tıklayarak bir atalet testi yapın. Eski ve yeni ataleti kaydedin. Ataletin, üretici tarafından listelendiği gibi prob için izin verilen sınır içinde olduğunu doğrulayın.
2. Numuneyi reometreye yükleyin.
   1. Dokuyu topladıktan ve domuz beyninin koronal bir segmentini ~5 mm kalınlığa kadar dilimledikten sonra, CO2'den bağımsız bir ortamda buz üzerinde saklayın.
   2. Beyni iki plaka arasına yerleştirin. Kaymayı önlemek için numunenin üst ve alt yüzeyinden büyük su damlacıklarını çıkarın, ancak numuneyi kurutmayın.
   3. Plaka, dokunun üst yüzeyi ile tam temas edene ve ölçülen normal kuvvet 5-10 dakikalık bir gevşeme süresinden sonra 0,01 mN'de tutarlı olana kadar ölçüm plakasını yavaşça indirin.
      1. Kontrol panelinde, ölçüm konumu kutusuna art arda daha düşük yükseklikler girin ve ölçüm plakasını yavaşça indirmek için "ölçüm konumu"na tıklayın.
      2. Doku ile bir milimetre temas halindeyken, plaka dokunun üst yüzeyi ile tamamen temas edene kadar ölçüm plakasını 0.1 mm'lik artışlarla indirin. Ölçülen normal kuvvetin 5-10 dakikalık bir gevşeme süresinden sonra sürekli olarak 0,01 mN'de olduğundan emin olun.
      3. İlk ölçülen normal kuvveti kaydedin. Aynı basınç gerilmelerinde/gerinimlerinde tekrarlanan ölçümler yapılmalıdır.
   4. Numune plakanın çapını aşarsa, plastik bir bıçakla kesin. Dokuyu nemlendirmek için numunenin kenarlarına küçük hacimli (~ 1-2 ml) bir ortam pipetleyin.
   5. (İsteğe bağlı) Termal başlığı indirin. Kontrol panelinde sıcaklığı 37 °C'ye ayarlayın ve "ayarla"ya tıklayın.
3. Malzemenin doğrusal viskoelastik aralığını (yani, G' ve G''nin sabit olduğu kesme gerinimleri) ilgili frekanslarda (örneğin, 1 rad/sn) belirlemek için bir genlik taraması gerçekleştirin.
   1. "Dosya/yeni"yi seçin. Jel sekmesi altında, "Genlik taraması: LVE aralığı" nı seçin. Pencereyi seçin ve "Ölçüm 1: Genlik taraması"na tıklayın. Salınım kutusuna çift tıklayın. İlk ve son suşu (örneğin, 0.01 ila 105), frekansı (örneğin, 1 rad / sn) ve on yıldaki nokta sayısını (örneğin, 6 nokta / aralık) girin. "Tamam" ı seçin ve "Başlat" ı tıklayın.
   2. Doğrusal elastik aralığın tutarlılığını sağlamak için tekrarlanan denemelerle birkaç dilim için bu prosedürü tekrarlayın. Numunenin eksenel sıkıştırması, numuneler arasında sabit kalmalıdır.
4. Dokunun doğrusal viskoelastik aralığındaki bir suşta (ör.% 1 gerinim) ve ilgilenilen bir frekans aralığında (ör. 0.1-100 rad / sn) dokunun bir frekans taraması yapın.
   1. "Dosya/yeni"ye tıklayın ve jel sekmesinin altında "Frekans taraması"nı seçin. Pencere/Ölçüm 1: Frekans taraması'na tıklayın. Salınım kutusuna çift tıklayın. Frekans aralığını (örneğin, 0.1 ila 100 rad/sn), gerinim (örneğin, %1 gerinim) ve on yıldaki nokta sayısını (örneğin, 6 nokta/aralık) girin. Frekans taramasını başlatmak için "tamam" ı seçin ve "Başlat" ı tıklayın.
5. Frekans taramasını (adım 1.4) iki veya üç kopya halinde tekrarlayın.

Reometre tarafından otomatik olarak hesaplanan ve dışa aktarılan verileri gözden geçirin: Frekansın (frekans taraması) veya kesme geriliminin (genlik taraması) bir fonksiyonu olarak G' ve G". NOT: G' ve G', numunenin uygulanan salınım gerinimine verdiği yanıtın numunenin (maksimum) reaksiyonel tork genliği T'0 ve dönme yer değiştirme açısı (veya sapma açısı) φ° ve faz gecikmesi φ hesaplanır (Şekil 1):

burada R ve h, numunenin yarıçapı ve yüksekliğidir.

Results

Şekil 1. Paralel plakalı reometre deneylerinin gösterimi. (A) Paralel plakalı reometre deneyinin şeması ve uygulanan salınımlı kesme gerinimi ile ilgili tanımlar. (B) Temsili, zamanın bir fonksiyonu olarak uygulanan gerinim ve sonuçta ortaya ...

Materials