Name: Sinirsel implantları yumuşatma davranışını tahmin etmek için çevre dinamik mekanik analiz (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 59 s
Description: Keşfedin, dinamik mekanik analiz kullanarak sinirsel implant malzemelerinin yumuşama davranışını vücut sıcaklığında fosfat tamponlu salin ortamında nasıl tahmin edebilirsiniz. Bu yöntem, hayvan deneylerine olan ihtiyacı azaltarak biyomedikal mühendislikte güvenilir in vitro test imkanı sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar doktor Taylor Ware onun çevre DMA kullanmak için bize izin verdiği için teşekkür etmek istiyorum.
Bu eser, Yardımcısı Savunma Bakanı Peer gözden tıbbi araştırma programı aracılığıyla [W81XWH-15-1-0607] sağlık işleri için Office tarafından desteklenmiştir. Görüşleri, Yorumlar, sonuç ve öneriler yazarlar vardır ve ille Savunma Bakanlığı tarafından onaylanan.

1. test etmek için hazırlanması polimer örnekleri
<ol><li>Bir duman başlık içinde önceki iletişim kuralları göre yumuşatma thiol-Doğu polimer sentez. 1 , 2 , 4 , 18 kısaca, 0.1 wt % fotoğraf başlatıcı toplam ile karıştırın thiol alkene monomer için nicel tutarlar.<ol>
<li>20 mL cam şişe polimer karıştırma için hazırlayın. Monomer çözüm iletişim kurmanızı olay ışık önlemek için alüminyum folyo şişe kapağı ve oda sıcaklığında (RT) tutmak. Tüm kimyasallar daha fazla arıtma alınmış olarak kullanın.</li>
		<li>Tam olarak yumuşatma polimer için 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) ve 5 mol % Tris ekleyin [2-(3-mercaptopropionyloxy) etil] isocyanurate (TMICN) için Tek kullanımlık plastik pipet kullanarak şişe kaplı.</li>
		<li>Photoinitiatior 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA) 0.1 wt % polimer ekleyin.</li>
		<li>İçeriği şişe içinde gezegen hız çözüm ışığa maruz kalmadan karıştırma tarafından iyice karıştırın. Not: Polimer çözüm ışığa duyarlıdır ve 45-60 dakika sonra polimerize folyo ile kaplı olsa bile başlayacak. Bu nedenle, polimer çözüm mümkün olduğunca hızlı bir şekilde karıştırdıktan sonra kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kat 1.1 bölümünde ince film spin eğrisi (Şekil 2) göre bir taşıyıcı substrat olarak mikroskobik cam slaytlar veya silikon gofret kalınlığı 5-50 µm arasında olarak hazırlanan polimer çözüm spin. 600 RPM 30 30 µm film kalınlığı için spin s. Not: farklı bir SMP formülasyon kullanırken, dönüş hızı ve zaman polimer çözüm viskozite bağlı olarak değişebilir.</li>
	<li>Polimer Filmler taşıyıcı yüzey üzerinde hemen sonra iplik crosslinking odasına aktar. 365 nm UV ampul altında 60 dk için filmler ve 24 h 120 ° c ile daha fazla vakum bir fırında sonrası tedavisini polimerize fotoğraf tam belgili tanımlık değişme.</li>
	<li>Tedavi polimer filmler 4.5 mm genişlik ve uzunlukları DMA test etmek için 50 mm ile dikdörtgen örnekleri kesilmiş. Kalınlıkları 5 ila 50 µm için farklı olabilir. Örnekleri (Adım 1.4.1 veya 1.4.2 seçin) iki farklı yöntemleri uygulayarak geometri ölçme içine getirilebilir.<ol>
<li>Tedavi polimer Filmler CO2 lazer kullanarak dikdörtgenler kesti. CO2 lazer mikro işleme parametrelerini ayarlamak % 5.0 güç (2.0 W) ve %10.0 hız (0.254 m/s) (şekil 3A).</li>
		<li>DMA örnekleri fotolitografi bir sınıf 10000 temiz oda tesisi (şekil 3B) kullanarak tanımlayın. SMP cam veya gofret yüzeyler temiz oda içinde başlangıç yüzeylerde kullanın.<ol>
<li>Düşük sıcaklık silikon Nitrür süreçleri aşındırma aşağıdaki plazma için zor bir maske olarak hareket etmek Kasası. Standart litografi teknikleri kullanarak aygıt anahat/şekli desen. Bir plazma yakıcısı SF6 ve O2 plazma ile zor maskesi ve SMP katmanı, sırasıyla kaldırmak için kullanın.</li>
			<li>SMP katman cam slayt/gofret aşağı kazınmış plazma sonra kalan silikon Nitrür zor maskesi uzaklıkta bulunan seyreltilmiş 10:1 HF DIP etch.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Cam slayt/gofret test cihazlardan en son adımı olarak deiyonize suyla ıslatarak delaminate.</li>
</ol>2. makina kurulumu
<ol><li>Dinamik mekanik analyzer (DMA) bir daldırma sistemi ile kullanın. Makine daldırma fikstür gerginlik modunda (şekil 1) ile donatmak. Sıvı azot makineye bağlayın ve LN2/hava fırın gaz kaynağı olarak etkinleştirin.</li>
	<li>Yöntem aşağıdaki üç adımı da dahil olmak üzere makine yazılımı ile kuru ölçümler için yazmak: Klima, salınım sıcaklık rampa ve klima son test, sonra kümesi parametrelerini aşağıdaki gibi:<ol>
<li>Klima seçenekleri için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: modu aktif, seçme "gerginlik", eksenel kuvvet = = 0,05 N, set başlangıç değeri için "on", duyarlılık 0.0 N, orantılı güç modu = kuvvet = izleme, telafi etmek için modül seçin ", eksenel kuvvet" = sonra set dinamik güç %25.0, en düşük eksenel kuvvet = 0,05 N, programlanmış uzantısı 0.0 aşağıda Pa, mod etkin, zorlanma ayarlamak = %0,05, en düşük gerilim = %0,1, maksimum zorlanma = %0,5, en düşük güç = 0,05 N, maksimum güç 0,2 n =</li>
		<li>Salınım sıcaklık rampa için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: sıcaklık başlatmak = 10 ° C de ayar noktası miras emmek zaman = 0.0 = s, sıcaklık için beklemek, rampa oranı = 2.0 ° C/dak, son sıcaklık = = 100 ° C de süre sonra rampa emmek 0.0 = s, örnekleme oranı = 1 puan/s, düz n % = %0.275, tek noktadan, frekans = 1 Hz.</li>
		<li>Test Klima sonu için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: çevre denetimi, eksenel kuvvet ayarlama = =, modu devre dışı, dönüştürücü/motor = off.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Aşağıdaki dört adım dahil olmak üzere makine yazılımı ile test daldırma için yöntem yazmak: Klima, salınım-zaman, salınım-sıcaklık rampa ve klima-test, sonu sonra kümesi parametrelerini aşağıdaki gibi:<ol>
<li>Klima seçenekleri için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: modu aktif, seçme "gerginlik", eksenel kuvvet = = 0,05 N, set başlangıç değeri için "on", duyarlılık 0.0 N, orantılı güç modu = kuvvet = izleme, telafi etmek için modül seçin ", eksenel kuvvet" = ve ayarla dinamik güç %25.0, en düşük eksenel kuvvet = 0,05 N, programlanmış uzantısı 0.0 aşağıda Pa, mod etkin, zorlanma ayarlamak = %0,05, en düşük gerilim = %0,1, maksimum zorlanma = %0,5, en düşük güç = 0,05 N, maksimum güç 0,2 n =</li>
		<li>Salınım süre aşağıdaki parametreleri ayarlayın: sıcaklık = 39,5 ° C de ayar noktası miras emmek zaman = 0.0 = s, sıcaklık için beklemek = süre kapalı, 3600.0 = s, örnekleme oranı = 1 puan/s, zorlanma % = %0.275, tek noktadan, frekans = 1 Hz.</li>
		<li>Salınım sıcaklık rampa için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: sıcaklık başlatmak = 10 ° C de ayar noktası miras emmek zaman = 300.0 = s, sıcaklık için beklemek, rampa oranı = 2.0 ° C/dak, son sıcaklık = = 85 ° C, süre sonra rampa emmek 300.0 = s, örnekleme oranı = 1 puan/s, s % Tren = %0.275, tek noktadan, frekans = 1 Hz.</li>
		<li>Test Klima sonu için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: çevre denetimi, eksenel kuvvet ayarlama = =, modu devre dışı, dönüştürücü/motor = off.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. örnek yükleme ve boşaltma için Kuru ölçümleri
<ol><li>Polimer numune gerçek kalınlığı (havada) kuru kumpas ile 0,001 mm hassasiyetle sınamak için ölçmek.</li>
	<li>Örnek adı, açıklama ve örnek geometri yazılımı içine girin.</li>
	<li>15 mm için yükleme boşluğu ayarla ve örnek yükleyin. Ortalamak ve kelepçeler vidalı önce numune hizalamak emin olun el sıkı veya 0,1 N bir tork anahtarı (şekil 3 c) kullanın.</li>
	<li>Fırın kapatın ve 2.2 bölümünde açıklanan yöntemleri kullanarak ölçüm başlatın.</li>
	<li>Ölçüm bitinceye kadar bekleyin. Fırın açmak ve polimer örnek makineden çıkarın.</li>
</ol>4. örnek ve daldırma test etmek için bindirme
<ol><li>Polimer numune 0,001 mm hassasiyetle PBS kumpas ile test daldırma için gerçek kalınlığını ölçmek.</li>
	<li>Örnek adı, açıklama ve örnek geometri yazılımı içine girin.</li>
	<li>Üst kavrama (şekil 4AB) adlı bir kelepçe ile sabit daldırma kabı ile kurulum hazırlamak.</li>
	<li>15 mm için yükleme boşluğu ayarla ve örnek (şekil 4 c) yükleyin. Ortalamak ve kelepçeler vidalı önce numune (şekil 5) hizalamak emin olun el sıkı veya tork anahtarı ile 0.1 N. kullanmak</li>
	<li>Daldırma banyo alt fikstür yerleştirin ve sıkıca vida (şekil 4 d). Banyo RT PBS (şekil 4E) ile doldurmak, kapağı üst (şekil 4F) yer, fırın (şekil 4 g) kapatın ve hemen 2.3 bölümünde açıklanan yöntemleri kullanarak ölçüm başlatın. Drenaj kapalı olduğundan emin olun (şekil 4 H).</li>
	<li>Ölçüm bitinceye kadar bekleyin. PBS drenaj kullanarak daldırma hamamlar kaldırın. Fırın açmak, kapağı kabı kaldırmak, daldırma kabı sökün, kaldırın ve polimer örnek makineden çıkarın.</li>
	<li>Kelepçeler ve daldırma kabı kalan tuz PBS kaldırmak için de-ütülenmiş su ile temizleyin.</li>
</ol>5. ölçümleri
<ol><li>Polimer daldırma kabı olmadan havada ölçmek. Yükleme ve boşaltma madde 3 te açıklandığı örnek için yönergeleri izleyin. Bu ölçüm en az 3 tekrar x sonuçları istatistiksel alaka ile toplamak için.</li>
	<li>Polimer 4 bölümünde açıklanan adımları izleyerek daldırma banyo içinde ölçmek. En az 3 ölçüm tekrar x sonuçları istatistiksel alaka ile toplamak için.</li>
</ol>6. veri yorumu
<ol><li>Makine yazılımında nerede ham verileri tablo biçiminde görüntülenebilir veya bir grafik çizilen sonuçları sekmesini açın.</li>
	<li>Daldırma ölçümü, salınım-zaman ölçüyü depolama modülü yumuşatma Kinetik değerlendirmek için zaman içinde ilk bölümünü arsa. Ne kadar hızlı PBS içinde dalmış iken zamanla in polimer azaltır eğri görüntüler.</li>
	<li>Modül hangi düzeyde zaman unutmayın. Bu fizyolojik koşullar altında yumuşama zamanı temsil eder.</li>
	<li>Polimer tam 1 h set daldırma süre sonra yumuşadı değil, artan daldırma süresi ile ölçüm işlemini yineleyin.</li>
	<li>Salınım-sıcaklık rampalar ölçümlerin hava ve PBS sol eksen ve tan delta sağ eksen üzerindeki depolama modülü olarak polimer (kuru) önce termomekanik özelliklerini görüntülemek için sıcaklık üzerinde görüntülemek ve sonra (PBS içinde) plasticization .</li>
	<li>Kuru (Hava) için veri arsa ve PBS ölçülerini daha iyi birlikte plasticization nedeniyle termomekanik özelliklerindeki değişiklikleri görüntülemek.</li>
	<li>Bunlar ilgili sayılar ne kadar polimer implantasyonu-yumuşatır değerlendirmek için 25 ° c kuru malzemenin ve 37 ° C'de sırılsıklam örneğinin depolama modülü not edin.</li>
	<li>Tan delta Peak kuru ve sırılsıklam örnekler arasındaki değişiklikleri unutmayın.</li>
	<li>Verileri için daha fazla veri yorumu ve diğer yazılımlar ile komplo bir .txt veya .csv dosyası olarak dışa aktarın.</li>
</ol>

<ol><li>Garcia-Sandoval, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+softening+spinal+cord+stimulation+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Chronic softening spinal cord stimulation arrays.</a> Journal of Neural Engineering. 15 (4), 045002(2018).</li>
<li>Ecker, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sterilization+of+Thiol-ene%2FAcrylate+Based+Shape+Memory+Polymers+for+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Materials+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Sterilization of Thiol-ene/Acrylate Based Shape Memory Polymers for Biomedical Applications.</a> Macromolecular Materials and Engineering. 302 (2), 1600331(2017).</li>
<li>Simon, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+demonstration+of+an+intracortical+probe+technology+with+tunable+modulus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+A%22%5BJournal%5D)">Design and demonstration of an intracortical probe technology with tunable modulus.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 105 (1), 159-168 (2017).</li>
<li>Do, D. -H., Ecker, M., Voit, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+Thiol-Ene%2FAcrylate-Based+Polymer+for+Neuroprosthetic+Implants%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">Characterization of a Thiol-Ene/Acrylate-Based Polymer for Neuroprosthetic Implants.</a> ACS Omega. 2 (8), 4604-4611 (2017).</li>
<li>Ware, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thiol-ene%2Facrylate+substrates+for+softening+intracortical+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+B-Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Thiol-ene/acrylate substrates for softening intracortical electrodes.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part B-Applied Biomaterials. 102 (1), 1-11 (2014).</li>
<li>Ware, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thiol-Click+Chemistries+for+Responsive+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Bioscience%22%5BJournal%5D)">Thiol-Click Chemistries for Responsive Neural Interfaces.</a> Macromolecular Bioscience. 13 (12), 1640-1647 (2013).</li>
<li>Ware, T., Simon, D., Rennaker, R. L., Voit, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smart+Polymers+for+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Reviews%22%5BJournal%5D)">Smart Polymers for Neural Interfaces.</a> Polymer Reviews. 53 (1), 108-129 (2013).</li>
<li>Ware, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Responsive%2C+Softening+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Responsive, Softening Neural Interfaces.</a> Advanced Functional Materials. 22 (16), 3470-3479 (2012).</li>
<li>Stiller, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+Intracortical+Recording+and+Electrochemical+Stability+of+Thiol-ene%2FAcrylate+Shape+Memory+Polymer+Electrode+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Chronic Intracortical Recording and Electrochemical Stability of Thiol-ene/Acrylate Shape Memory Polymer Electrode Arrays.</a> Micromachines. 9 (10), 500(2018).</li>
<li>Biran, R., Martin, D. C., Tresco, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+cell+loss+accompanies+the+brain+tissue+response+to+chronically+implanted+silicon+microelectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays.</a> Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).</li>
<li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).</li>
<li>Lacour, S. P., Courtine, G., Guck, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+and+technologies+for+soft+implantable+neuroprostheses%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Materials%22%5BJournal%5D)">Materials and technologies for soft implantable neuroprostheses.</a> Nature Reviews Materials. 1 (10), 16063(2016).</li>
<li>Stiller, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Meta-Analysis+of+Intracortical+Device+Stiffness+and+Its+Correlation+with+Histological+Outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">A Meta-Analysis of Intracortical Device Stiffness and Its Correlation with Histological Outcomes.</a> Micromachines. 9 (9), 443(2018).</li>
<li>Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+mechanical+considerations+for+chronically-implanted+neural+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes.</a> Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001(2018).</li>
<li>Nguyen, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically-compliant+intracortical+implants+reduce+the+neuroinflammatory+response%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response.</a> Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014(2014).</li>
<li>Ecker, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Softening+Polymers+to+Multi-Material+Based+Bioelectronic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Multifunctional+Materials%22%5BJournal%5D)">From Softening Polymers to Multi-Material Based Bioelectronic Devices.</a> Multifunctional Materials. , (2018).</li>
<li>Hess, A. E., Potter, K. A., Tyler, D. J., Zorman, C. A., Capadona, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmentally-controlled+Microtensile+Testing+of+Mechanically-adaptive+Polymer+Nanocomposites+for+ex+vivo+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization.</a> Journal of Visualized Experiments. (78), e50078(2013).</li>
<li>Black, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+compatibility+testing+of+thiol-ene%2Facrylate-based+shape+memory+polymers+for+use+in+implantable+neural+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+A%22%5BJournal%5D)">In vitro compatibility testing of thiol-ene/acrylate-based shape memory polymers for use in implantable neural interfaces.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 106 (11), 2891-2898 (2018).</li>
<li>Hassler, C., Boretius, T., Stieglitz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+for+neural+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymer+Science+Part+B%3A+Polymer+Physics%22%5BJournal%5D)">Polymers for neural implants.</a> Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 49 (1), 18-33 (2011).</li>
</ol>

Yazarlar onlar rakip hiçbir mali çıkarları var bildirin.

Çevre DMA yüzeyler sinirsel implantları19 veya diğer Biyomedikal cihazlar çözümünde kullanılan çeşitli polimerler davranışını çalışma sağlar ve in vivo taklit etmek için koşullar. Bu içerir ancak polimid, parilen-C, PDMS ve SU-8 için sınırlı değildir. Hydrogels ve hücre dışı Matriks (ECM) malzemeler de bu yöntemi kullanarak araştırılması. Genel polimer yanı sıra onun yumuşatma Kinetik yumuşatma farklılıklar kolayca su, ağır su ve PBS de dahil olmak üzere farklı çözümler arasında karşılaşt...

Sinirsel implantları yüzeyler kullanılan malzemelerin yeni nesil yumuşatma şekil bellek polimerler1,2,3,4,5,6,7 oluşur ,8,9. Bu malzemelerin implantasyonu-kritik burkulma Kuvvetleri üstesinden gelmek için yeterince sert olmakla birlikte, en çok üç büyüklük daha yumuşak bir vücut ortamda implantasyonu sonrası olurlar. Bu malzemelerin modülü tungsten veya silikon gibi sinirsel implantları kullanılan geleneksel malzemelerin kıyasla daha iyi bir cihaz-doku etkileşimi azaltılmış uyumsuzluğu nedeniyle göstermek tahmin edilmektedir. Geleneksel, sert aygıtları doku saklama ve hangi genellikle aygıt hatası10,11' sonuçları yara izi astroglial ardından implantasyonu sonrası inflamatuar yanıt göster. Daha az sert aygıtları yabancı cisim yanıt12,13,14en aza indirmek genel bir kabuldür. Bir aygıt sertliği kesit alanı ve modülü tarafından dikte edilir. Bu nedenle, aygıt uyumluluğu ve sonuçta, aygıt doku etkileşimi geliştirmek için her iki faktörleri azaltmak önemlidir.
Polimerler yumuşatma üzerinde iş kim mekanik olarak uyumlu intracortical implantlar neuroinflammatory yanıt azaltmak gösterdi Nguyen vd15, iş tarafından ilham kaynağı oldu. Onlar daha önce sonra implantasyon uyumlu hale mekanik olarak edinilmiş poly(vinyl acetate)/tulumlular selüloz nanocrystal (tCNC) nanokompozitlerin (NC), kullandık.
Voit lab, öte yandan, thiol-Doğu ve thiol-KD/akrilat polimerler son derece ayarlanabilir sistemini kullanır. Bu malzemelerin avantajlı vivo içinde koşullarına maruz kaldıktan sonra yumuşama derecesi polimer tasarım tarafından kolayca ayarlanabilir vardır. Doğru polimer kompozisyon ve crosslink yoğunluğu seçerek, cam geçiş sıcaklığı ve Young katsayısı polimer olabilir2,4,5,6,8değişiklik. Yumuşatma, temel bir sulu ortamda polimer plasticization etkisidir. Tarafından ne zaman kuru (durum implantasyon sırasında) bir polimer yukarıda Vücut sıcaklığı bir cam geçiş sıcaklık (Tg) sahip, ancak varlık sonra vücut sıcaklığının altında su veya PBS, elde edilen sertlik/modül polimer dalmış cam gibi (sert) ne zaman kuru16lastik (yumuşak) zaman implante için geçiş yapabilirsiniz.
Ancak, plasticization ve Tg vardiya Birleşik ıslak kuru nedeniyle yumuşatma, tam ve güvenilir ölçümler geçmişte ölçülecek mümkün olmamıştır. Geleneksel dinamik mekanik analiz hava veya inert gazlar içinde gerçekleştirilir ve bir çözüm içinde polimerlerin termomekanik özelliklerinin ölçmek için izin vermez. Önceki çalışmalarda, PBS içinde çeşitli tutarlarının polimerler dalmış. Şişmiş örnekleri sonra dinamik mekanik analiz (DMA)6,7,8gerçekleştirmek için kullanılmıştır. Ancak, yordamı bir sıcaklık rampa gerektirdiğinden, örnekleri ölçüm sırasında kurumaya başlar ve temsilcisi verileri verir. Örnek boyutu küçülür, bu özellikle doğrudur. Sinirsel probları yumuşatma tahmin etmek için o hangi yukarıda belirtilen örnekleri ölçüm sırasında kurutma nedeniyle geleneksel DMA ile mümkün değil 5-50 µm ince polimer Filmler, test etmek gerekli olacaktır.
Hess vd.17 makine çevre kontrollü bir yöntem kullanarak mekanik olarak edinilmiş malzemelerin mekanik özellikleri değerlendirmek için sınama özel olarak oluşturulmuş bir microtensile tasarlanmış. Onlar daha önce kurumasını engellemek için ölçüm sırasında örnekleri üzerinde su sprey airbrush sistemi kullandık.
Çevre DMA (şekil 1), kullanımı ancak, çözümleri, su ve çeşitli sıcaklıklarda PBS gibi filmlerde polimer ölçümü için sağlar. Bu sadece da yumuşatma onun Kinetik ölçümü ölçüm polimer'ın termomekanik özellikleri batırılmış/yumuşadı devlet sağlar. Hatta çekme testleri ve şişme ölçümleri bu makine daldırma banyo içinde mümkündür. Bu plasticization kaynaklı polimer yüzeylerde yumuşatma tam çalışmaları için in vivo davranışları tahmin etmek sağlar.

<table><tbody><tr><td>1,3,5-Triallil-1,3,5-triazin-2,4,6(1H,3H,5H)-trion (TATATO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>114235-100G</td><td></td></tr><tr><td>2,2-Dimetoksi-2-fenilasetofenon (DMPA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>196118-50G</td><td></td></tr><tr><td>CO2 lazer Gravograph LS100</td><td>Gravotech, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Corning Büyük Cam Mikroskop Slaytları, 75 x 50mm</td><td>Ted Pella</td><td>26005</td><td></td></tr><tr><td>Çevresel DMA: RSA-G2 Katı Analiz Cihazı</td><td>TA Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ESD Güvenli Plastik Cımbız, İpuçları; Düz, Ördek gagası, 11,5 cm</td><td>Cole Palmer</td><td>EW-07387-17</td><td></td></tr><tr><td>Laurell WS-650-8B spin kaplayıcı</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>sıvı nitrojen</td><td>Hava gazı</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PBS, 1X Çözüm, Fisher BioReagents</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP243820</td><td></td></tr><tr><td>SHEL LAB vakumlu fırın</td><td>VWR International</td><td>89409-484</td><td></td></tr><tr><td>Silikon gofret</td><td>Üniversitesi Gofret</td><td></td><td>Mekanik sınıf</td></tr><tr><td>RSA-G2 Daldırma Sistemi</td><td>TA Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Trimetilolpropan tris (3-merkaptopropiyonat) (TMTMP)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>381489-100ML</td><td></td></tr><tr><td>UVP CL-1000 365 nm ampullü çapraz bağlama odası</td><td>VWR International</td><td>21474-598</td><td></td></tr></tbody></table>

sinirsel implantları yumuşatma davranışını tahmin etmek için çevre dinamik mekanik analiz

Environmental Dynamic Mechanical Analysis to Predict the Softening Behavior of Neural Implants

Dinamik olarak yumuşatma yüzeylerde sinirsel implantları kullanırken, bu malzemelerin yumuşatma davranışını tanımlamak için güvenilir vitro yöntemi olması önemlidir. Geçmişte, tatmin edici önemli çaba olmadan vücut ortamı taklit eden koşullar altında ince filmlerin yumuşatma ölçmek mümkün olmamıştır. Bu yayın ilgili sıcaklıklarda fosfat tamponlu tuz (PBS), gibi çözümlerinde polimerlerin dinamik mekanik analiz (DMA) sağlar yeni ve basit bir yöntem sunar. Çevre DMA kullanımı nedeniyle bu nedenle in vivo koşullarda malzemeleri davranışının bir tahmin sağlar plasticization çeşitli medya ve sıcaklıklar, polimerlerin yumuşatma efektleri ölçümü sağlar.

Çevre DMA kinetik ve polimerlerin genel yumuşatma yetenekleri yumuşatma analizi sağlar. Sıcaklık-zaman ölçüm modu iletişim kuralı kullanılarak, farklı polimer formülasyonları yumuşatma profilleri birbirlerine (şekil 6) karşılaştırılabilir. Bu yöntem Ayrıca yumuşatma ve oranları polimerlerin şişme ölçmek için kullanılabilir. O şekil 4 ' te farklı polimer formülasyonları 37 ° C'de PBS dalmış yaparken yumuşatma, farklı derecelerde t...

Vivo ortamda sinirsel implantları için polimer yüzeylerde yumuşatma güvenilir tahminler izin vermek için güvenilir vitro yöntemi olması önemlidir. Burada, fosfat tamponlu tuz vücut sıcaklığında dinamik mekanik analiz kullanımı sunulur.

Sinirsel implantları yumuşatma davranışını tahmin etmek için çevre dinamik mekanik analiz

When using dynamically softening substrates for neural implants, it is important to have a reliable in vitro method to characterize the softening behavior ...

Bu yöntem, implante edilebilir cihazların malzeme özelliklerinin vücuda yerleştirildiğinde, özellikle de malzemelerin yumuşatılması ile nasıl değişebileceğinin izlenmesine yardımcı olur. Bu tekniğin en büyük avantajı, invivo koşulları taklit eden ve bu nedenle hayvan testi ihtiyacını en aza indiren basit bir in vitro yöntemi sunup. Bu yöntem özellikle implante edilebilir cihazlarda kullanılacak olan malzemenin termomekanik özelliklerini test etmek için ilginçtir ve biyoelektronik ile sınırlı değildir.Numunenin yüklenmesi ve numunenin ıslak koşullarda ölçülmesi biraz zordur ve doğru şekilde yapılmazsa güvenilmez test sonuçlarına neden olabilir. Toplam 1 ağırlık yüzde photoinitiator ile alkene monomerler için tiyol niceliksel miktarlarda karıştırarak başlayın. Monomer çözeltisi temas olay ışık önlemek için alüminyum folyo 20 mililitrelik cam şişe kapağı ve şişe için yüzde 50 mol yüzde TATATO, 45 azı saati TMTMP ve beş azı dişi yüzde TMICN eklemek için bir bertaraf plastik pipet kullanın.Daha sonra şişeye fotoinitiator DMPA'nın yüzde 1 ağırlığını ekleyin ve çözeltiyi ışığa maruz bırakmadan şişenin içeriğini karıştırmak için gezegen hızı karıştırmayı kullanın. İçeriği iyice karıştırıldığında, ortaya çıkan tiyol-ene prepolimer karışımını 50 mikrometre kalınlığındaki beş filmde cam mikroskop slaytlarına dönüştürün ve polimer filmleri hemen bir çapraz bağlantı odasında taşıyıcı alt tabakada aktarın. Sonra 365 nanometre ultraviyole ampuller altında 60 dakika boyunca filmleri foto-polimerize, daha fazla dönüşüm tamamlamak için 120 santigrat derece 24 saat boyunca bir vakum fırında post-kür izledi.Polimerler tamamen iyileştiğinde, dinamik mekanik testler için filmleri 4,5 milimetre genişliğinde ve 50 milimetre uzunluğunda dikdörtgenler halinde kesmek için karbondioksit lazerkullanın. Dinamik mekanik analizörü kurmak için makineyi gerilim modunda daldırma fikstürü ile donatın. Sıvı nitrojeni makineye bağlayın ve fırında gaz kaynağı olarak havadaki sıvı nitrojeni etkinleştirin.Klima, salınım sıcaklık rampası ve test adımlarının koşullandırma sonu da dahil olmak üzere makine yazılımı ile kuru ölçüm yöntemini yazın. Daha sonra klima, salınım süresi, salınım sıcaklık rampası ve test adımlarının koşullandırma sonu dahil olmak üzere makine yazılımı ile daldırma testi için yöntemi yazın. Analizör hazır olduğunda, hava testinde kuru için polimer numunesinin gerçek kalınlığını ölçmek için 001 milimetre hassasiyetle kaliperkullanın ve numune adını, açıklamasını ve numune geometrisini yazılıma girin.Yükleme boşluğunu 15 milimetreye ayarlayın ve numuneyi yükleyin. Kelepçeleri sıkmadan önce numuneyi ortalayıp hizaladığından emin olun. Sonra fırını kapatın ve kuru ölçüme başlayın.Ölçüm bittiğinde fırını açın ve polimer numunesini makineden çıkarın. Daldırma testi için polimer numunenin gerçek kalınlığını ölçmek için, önce numuneyi 001 milimetre hassasiyetle kaliperlerle ölçün ve numune adını, açıklamasını ve numune geometrisini yazılıma girin. Üst kavramada bir kelepçe ile sabit daldırma kabı ile kurulum hazırlayın ve yükleme boşluğu 15 milimetre ayarlayın.Numuneyi yükleyin, numuneyi ortalayıp hizaladığından emin olun ve kelepçeleri sıkın. Daldırma banyosunu alt fikstüre yerleştirin ve banyoyu sıkıca sabitlayın. Sonra oda sıcaklığında PBS ile banyo doldurun.Kapağı banyonun üzerine yerleştirin, fırını kapatın ve drenajın kapalı olduğunu onaylayarak daldırma ölçümüne hemen başlayın. Yumuşamanın tüm aralığının yakalanmasını sağlamak için kabın PBS ile doldurulmasından sonra mümkün olan en kısa sürede ölçüme başlamak önemlidir. Ölçüm bittiğinde, daldırma banyosundan PBS'yi çıkarmak için drenajı açın ve fırını açın.Daha sonra kapağı kabıçıkarın, vidayı sökün ve daldırma kabını kaldırın ve polimer numuneyi makineden çıkarın. Protokolün sıcaklık-zaman ölçüm modunun kullanılması, farklı polimer formülasyonlarının yumuşama profillerinin karşılaştırılmasına olanak tanır. PBS'de kuru dinamik mekanik analiz ölçümleri ve daldırma ölçümlerinin birleştirilmesi, cam geçiş sıcaklığının bunalımı ve modül eğrilerinin genel olarak aşağı kayması ile gösterildiği gibi, farklı polimer formülasyonlarının suya bağlı plastikleştirilmesinin değerlendirilmesine olanak sağlar.In vivo uygulamalar için polimerlerin yumuşatılması en etkili zaman kuru polimer vücut sıcaklığının üzerinde bir cam geçiş sıcaklığı var ama ıslak durumda altında çalışır. Böylece polimer modülü, fizyolojik koşullar altında daldırma üzerine camdan kauçuk modülüne düşer. Polimerin hem kuru hem de ıslak hallerinin cam geçiş sıcaklığı vücut ısısının çok üzerinde olduğunda, polimer fizyolojik koşullar altında yumuşamaz.Bu yöntem, diğer ortamlarda biyomalzemelerin davranışını taklit etmek için PBS'yi diğer ilgili çözümlerle değiştirmenize olanak tanır.

environmental-dynamic-mechanical-analysis-to-predict-softening

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Uzuv kaybı damar tıkayıcı hastalıklar ve travma nedeniyle alternatif protez eklenti geliştirmek için bir ihtiyaç vardır. Çalışmanın amacı iskelet fiksasyon artırmak ve osseointegre teknoloji gerektiren hastalar için periprostetik enfeksiyon oranlarını azaltmak için bir osseointegre akıllı implant tasarım sistemi tanıtmak için.

Ampüteler Osseointegrasyon Akıllı İmplant Tasarım Sistemi Biyoelektrik Analizleri

Için Mekanik-adaptif Polimer Nanokompozitler bir çevre kontrollü Mikrogerilim Test<em&gt; Ex vivo</em&gt; Karakterizasyonu

Esnek sinir mikroelektrodlu prob yerleştirilmesi polietilen glikol (PEG) ile sert katılaştmcılarla sondalar takılarak etkindir. Benzersiz bir montaj işlemi üniforma ve tekrarlanabilir eki sağlar. Doku içine yerleştirilmesinden sonra, PEG çözdüğü ve takviye ekstre edilmiştir. Bir in vitro test yöntemi, agaroz jel tekniği değerlendirir.

Biodissolvable Yapıştırıcı ile Attached sert katılaştıncılar kullanma Esnek Sinir Sondalar ekleme

Farklı elektrot kaplamalar elektrokimyasal, kimyasal ve mekanik özellikleri değişiklikler yoluyla sinir kayıt performansını etkileyebilir. In vitro elektrot karşılaştırması, ancak in vivo yanıt karşılaştırılması tipik olarak elektrot / nöron mesafede ve hayvanlar arasında farklılıklar ile komplike nispeten basittir. Bu makalede, nöral kayıt elektrotları karşılaştırmak için sağlam bir yöntem sağlar.

Sinir Kayıt Elekrtotların Sistematik Elektrokimyasal ve Elektrofizyolojik Değerlendirme için Bir Yöntem

Aday implant yüzeylere Test Kemik mekanik olarak demirleme için geliştirilmiş bir yöntem sunulmaktadır. Bu yöntem, tam olarak dik ya da paralel olarak, implant yüzeyinin düzlemine bozulma kuvvetinin uyum sağlar ve kesin bir peri-implant bölgesine bozulma kuvvetleri yönlendirmek için doğru bir yol sağlar.

Kemik-implant Anchorage değerlendirmek için bir Geliştirilmiş Mekanik Test Metodu

Bu çalışma, yumuşak biyomalzemeler (beyin, karaciğer, tendon, yağ, vs.) tek eksenli dinamik mekanik yanıtını elde etmek için bir deney birleştiğinde-sonlu eleman simülasyon metodolojisi koşuyor. Çünkü numunenin ortaya çıkan eksenli deneysel sonuçlar biyomalzemenin sonlu elemanlar analizinin iteratif optimizasyon ile simüle zaman tek eksenli gerçek gerilme-deformasyon davranışı hale getirildi Split-Hopkinson Basınç Bar testlerden elde edilen şişkin.

Yumuşak Biyomalzeme Yüksek Deformasyon Hızı Mekanik Tepki değerlendirilmesi için Coupled Deney-sonlu Eleman Modelleme Metodolojisi

Burada, biz fare 3D kültür için bir protokol beyin kaynaklı glia hücreleri, astrocytes, microglia ve oligodendrocytes de dahil olmak üzere mevcut. Biz birincil hücre kültürü, methacrylated hyaluronik asit (HAMA) hidrojel sentezi, HAMAphoto polimerizasyon ve hücre saklamasını ve confocal ve tarama elektron mikroskobik görüntüleme için işleme örnek göstermektedir.

Geliştirilmiş 3D hidrojel Neuroinflammation Vitro modelleme için birincil gliyal hücreler kültürleri

Fareler bir elektrot implantasyonu motor korteks acil ve kalıcı motor açıkları neden olduğunu göstermiştir. Yöntemleri burada bir elektrot implantasyonu ameliyatı ve motor korteks implantasyon neden olduğu hasar nedeniyle iyi veya brüt motor işlevinde olası değişiklikler aydınlatmak için üç kemirgen davranış görev anahat önerdi.

Kemirgen fonksiyonel açıkları sıçan Motor korteks elektrot implantasyon nedeniyle değerlendirmek için sınama davranış

Protokol, hidrojeller ve hücreler de dahil olmak üzere yumuşak malzeme nanogirinti deneyleri için eksiksiz bir iş akışı sunar. İlk olarak, kuvvet spektroskopisi verilerini elde etmek için deneysel adımlar detaylandırılmıştır; Daha sonra, bu tür verilerin analizi, GitHub'dan ücretsiz olarak indirilebilen yeni geliştirilen açık kaynaklı bir Python yazılımı aracılığıyla detaylandırılır.

Yumuşak Madde Nanoindentasyonu için Deneysel ve Veri Analizi İş Akışı

Mevcut protokol, gaz biriktirme ve sulu çözelti reaksiyonları yoluyla yüzey modifikasyonu işlemleri sırasında silikon düzlemsel intrakortikal mikroelektrotların işlenmesi için kullanılan araçları açıklamaktadır. Prosedür boyunca cihazları işlemek için kullanılan bileşenlerin montajı ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Silikon Planar İntrakkortikal Mikroelektrotların Yüzey İşlemi için Araçlar

Bu protokol, civciv embriyo nörülasyonu sırasında nöral plak dokusunun mekanik özelliklerini uzunlamasına izlemek için geliştirilmiştir. Bir Brillouin mikroskobu ve bir sahne inkübasyon sisteminin entegrasyonuna dayanır ve ex ovo kültürlenmiş civciv embriyolarında nöral plaka dokusunun canlı mekanik görüntülemesini sağlar.

Civciv Embriyosunun Nöral Tüp Kapanması Sırasında Dokunun Mekanik Gelişiminin İzlenmesi

Keşfedin, dinamik mekanik analiz kullanarak sinirsel implant malzemelerinin yumuşama davranışını vücut sıcaklığında fosfat tamponlu salin ortamında nasıl tahmin edebilirsiniz. Bu yöntem, hayvan deneylerine olan ihtiyacı azaltarak biyomedikal mühendislikte güvenilir in vitro test imkanı sunar.

Sinirsel implantları yumuşatma davranışını tahmin etmek için çevre dinamik mekanik analiz

Daha fazla video keşfet