Teste de microtração ambientalmente controlado mecanicamente adaptativas nanocompósitos poliméricos para<em> Ex vivo</em> Caracterização
Summary
Um método pelo qual é discutida a<em> In vivo</em> Comportamento mecânico dos materiais que respondem a estímulos é monitorizada como uma função do tempo. As amostras são testadas<em> Ex vivo</em> Utilizando um aparelho de microtração com controles ambientais para simular o ambiente fisiológico. Este trabalho promove ainda mais a compreensão do<em> In vivo</em> Comportamento do nosso material.
Abstract
Microdispositivos implantáveis estão ganhando atenção significativa para diversas aplicações biomédicas 1-4. Tais dispositivos têm sido feitas a partir de uma variedade de materiais, cada um deles oferecendo as suas próprias vantagens e deficiências 5,6. Mais importante ainda, devido às dimensões do dispositivo de microescala, é exigido um elevado módulo de elasticidade para facilitar o implante em tecidos vivos. Por outro lado, a rigidez do dispositivo deve coincidir com o tecido circundante para minimizar a tensão induzida locais 7-9. Por isso, desenvolveu recentemente uma nova classe de materiais bio-inspirados para atender a esses requisitos, respondendo aos estímulos do ambiente, com uma mudança nas propriedades mecânicas 10-14. Especificamente, o nosso nanocompósito com base em (acetato de vinilo) poli (PVAc-NC) mostra uma redução na rigidez, quando expostos à água e temperaturas elevadas (por exemplo, temperatura corporal). Infelizmente, existem alguns métodos para quantificar a rigidez dos materiais in vivo 15 e mecanismotestes mecânicos fora do ambiente fisiológico requer frequentemente grandes amostras inadequado para a implantação. Além disso, os materiais de estímulos-resposta pode recuperar rapidamente a sua rigidez inicial após remoção. Por conseguinte, temos desenvolvido um método através do qual as propriedades mecânicas de microamostras implantadas pode ser medida ex vivo, com as condições fisiológicas simuladas mantida utilizando controlo de temperatura e humidade 13,16,17.
Para este efeito, um aparelho de teste de microtração costume foi concebido para acomodar amostras microescala 13,17 com muito variados módulos de Young (intervalo de 10 MPa a 5 GPa). Como os nossos interesses estão no pedido de PVAc-NC como substrato sonda neural biologicamente adaptável, uma ferramenta mecânica capaz de caracterização de amostras em microescala era necessário. Esta ferramenta foi adaptado para fornecer humidade e controlo da temperatura, o que minimiza a secagem e arrefecimento da amostra 17. Como resultado, o mecânicocaracterísticas da amostra al explantada refletir atentamente aqueles da amostra pouco antes de explante.
O objetivo geral deste método é avaliar quantitativamente a nas propriedades mecânicas in vivo, especificamente o módulo de Young, de matérias estímulos-resposta, mecanicamente adaptativo polímero à base. Isto é conseguido através do estabelecimento de primeiro as condições ambientais que minimizem uma mudança na amostra propriedades mecânicas após o explante, sem contribuir para a redução da rigidez independente da que resulta da implantação. As amostras são, então, preparado para o implante, o manuseamento, e ensaio (Figura 1A). Cada amostra é implantado no córtex cerebral de ratos, que está aqui representado como um cérebro de rato explantado, por um período especificado (Figura 1B). Neste ponto, a amostra é explantado e imediatamente carregadas no testador microtração, e, em seguida, submetido a ensaios de tracção (Figura1C). Posterior análise de dados fornece insights sobre o comportamento mecânico destes materiais inovadores no ambiente do córtex cerebral.
Protocol
Representative Results
Discussion
O avanço dos sistemas microeletromecânicos biomédicos implantáveis (bioMEMS) para interagir com os sistemas biológicos está motivando o desenvolvimento de novos materiais com propriedades altamente personalizadas. Alguns destes materiais são desenhados para apresentar uma mudança nas propriedades do material, em resposta a um estímulo encontrado no ambiente fisiológico. Uma classe, recentemente desenvolvida de materiais responde à presença de hidrogénio líquidos de formação de ligações (por e…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pelo Departamento de Engenharia Biomédica da Universidade Case Western Reserve, tanto através laboratório start-up fundos (J. Capadona) ea Medtronic graduação Fellowship (K. Potter). O financiamento adicional sobre esta pesquisa foi apoiada em parte pela NSF concessão ECS-0621984 (C. Zorman), o caso Alumni Association (C. Zorman), o Departamento de Assuntos de Veteranos através de uma revisão Prêmio Mérito (B7122R), bem como o Advanced Plataforma Tecnológica Center (C3819C).
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
| Silicon wafer | University Wafer | Mechanical grade | |
| Extruded acrylic sheet | Professional Plastics | SACR 062EF | Thickness 0.062″ |
| Razor blade | McMaster-Carr | 3962A3 | |
| Tweezers | McMaster-Carr | 8384A47 | #5 tip |
| Super Glue Gel | Loctite | 130380 | |
| Air Brush | Snap-on Industrial | BF175TA | |
| Air Compressor | Paasche | B002YKN8YO | D500 |
| Thermocouple | Omega | HH12A | |
| Hot plate | Cimarec | SP131325Q | |
| CO2 direct-write laser | VersaLaser | 3.5 | |
| Dessicator | Fisher Scientific | 08-595 | |
| Lamp | custom-built | ||
| Microtensile tester | custom-built |
Referências
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