膜狀生物材料雙軸拉伸測試分析

膜狀生物材料雙軸拉伸測試分析     膜狀生物材料測試儀

BioTester高分辨率雙軸薄膜拉伸測試分析系統(tǒng)

系統(tǒng)概況：

BioteSter膜狀生物材料雙軸拉伸測試分析系統(tǒng)(平面材料雙軸測試系統(tǒng))是一套簡單易用的對軟組織和生物材料進行定性研究的測試系統(tǒng)，它可實時捕捉材料的動態(tài)圖像并同步顯示，分析力與位移以及同步視頻圖像用于分析結(jié)果和驗證，所得數(shù)據(jù)可輕松輸出為標(biāo)準(zhǔn)的電子表格，讓您的實驗結(jié)果一目了然！

BioteSter膜狀生物材料雙軸拉伸測試分析系統(tǒng)(平面材料雙軸測試系統(tǒng))是用于測試小的生物材料樣本的材料力學(xué)特性，并對測試的圖像和數(shù)據(jù)進行分析的完整系統(tǒng)。

BioteSter膜狀生物材料雙軸拉伸測試分析系統(tǒng)(平面材料雙軸測試系統(tǒng))能測試的生物材料包括：皮膚、韌帶、血管、心臟的瓣膜、鞏膜、細(xì)胞膜、支架等及其替代組織。儀器緊湊、使用便捷，內(nèi)置強大的圖像跟蹤和分析軟件可以對數(shù)據(jù)、圖像和視頻進行同步處理。數(shù)據(jù)可以以電子表格的形式導(dǎo)出，或者導(dǎo)入到分析軟件中進行分析。

儀器特征：

1. 快速、準(zhǔn)確及可重復(fù)的樣本裝載;可以對平面組織進行單軸或雙軸拉力測量；

2. 測試樣本可以小到3X3毫米，大的可到15X15毫米;可以進行多模塊周期的、簡單的和松弛測試；

3. 實時的數(shù)據(jù)制圖、綜合圖像跟蹤包、測試期間的實時反饋及圖像分析軟件;用USB 接口快速地連接到帶有圖像和標(biāo)記跟蹤軟件的控制計算機;

4. 直覺測試設(shè)計、集成的高分辨率CCD 相機可以為動態(tài)成像提供同步視頻跟蹤（高達(dá)15 幀/秒）；

5. 緊湊型機械形狀系數(shù)；

• 4 個高精度力學(xué)加載裝置

• 基于高精度CCD成像的應(yīng)變測量方式

• 多種附件可供選擇，包括具有優(yōu)良技術(shù)的BioRakes——用于快速可靠的樣品安裝

• 集成化的溫度控制池

• 功能用戶界面軟件，操作簡單，實時反饋循環(huán)、松弛以及多模態(tài)測試

儀器參數(shù)：

該系統(tǒng)小測試樣本為 3×3mm，移動分辨率達(dá)到微米級，夾持系統(tǒng)有助于快速和的樣本固定，讓您的實驗更、更高效！您也可選擇針腳鉤子或直接夾住的固定系統(tǒng)，多種測試模式可選，并提供控溫浴槽，滿足您不同的實驗需求。

BioteSter膜狀生物材料雙軸拉伸測試分析系統(tǒng)(平面材料雙軸測試系統(tǒng))應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，可用于生物組織、醫(yī)療器械、紡織品、橡膠材料、塑料薄膜、金屬、復(fù)合材料的研究，在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，主要用于人工皮膚、人造血管、人心臟的瓣膜、人工角膜、人工鞏膜、人工肌腱、人工的韌帶、人工軟組織、人工椎間盤、人工纖維環(huán)等，這些膜狀結(jié)構(gòu)中的膜材料在體內(nèi)均為雙向拉伸狀態(tài)，因此傳統(tǒng)的單軸拉伸檢測試驗方法并不能如實反映材料在實際工程中的受力情況。

隨著新材料以及工業(yè)的發(fā)展，對于橡膠、塑料、紡織品、布匹、紙張、薄膜等高分子材料的各向同性或者各向異性需要深入研究和測試，因此平面材料雙軸拉伸測試系統(tǒng)也可以用于測量膜材強度、彈性模量等多種力學(xué)性質(zhì)。

研究背景：

在組織工程中，經(jīng)常運用工程科學(xué)的原理來制作仿生3D支架用于治療疾病。支架具有一些*的性質(zhì)，可以幫助細(xì)胞生長和再生，同時提供力學(xué)和結(jié)構(gòu)支撐。聚已內(nèi)酯是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛使用的生物兼容性合成材料。聚已內(nèi)酯是疏水性物質(zhì)，流變學(xué)和粘彈性性能*，經(jīng)常用于制作醫(yī)療設(shè)備和移植物。聚已內(nèi)酯降解緩慢，適于長時間藥物投遞和結(jié)構(gòu)支撐，且易于和其它高聚物混合，在3D組織工程中得到了廣泛的應(yīng)用。融化狀態(tài)的聚乙內(nèi)酯粘性較強，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在3D打印時需要使用高壓進行緩慢的打印，這是其缺點。除此之外，在工程支架中應(yīng)用藥物投遞系統(tǒng)需要支架具有一些生化性質(zhì)，以滿足藥物投遞的需要。

研究思路：

韌帶和肌腱損傷通常會引發(fā)一些炎癥反應(yīng)，制作帶有抗炎藥物的支架可以在損傷部位既提供長時間力學(xué)支撐又提供藥物治療，使用組織有足夠的時間修復(fù)和恢復(fù)。使用聚已內(nèi)酯打印3D支架，在其中摻入含吲哚美辛鈉的聚乙烯醇-聚丙烯酸水凝膠，同時實現(xiàn)更強的支撐和更特異、更有效的抗炎功能。

研究方法：

1、制備PCL混合物（PCL10:PCL80=40:60），100℃融化混勻后冷卻至室溫；

2、設(shè)計和打印PCL混合物支架；

3、測量PCL混合物各項性質(zhì)：未差掃描熱量計測量熱量計量特征；ASAP 2000 porositometer測量孔隙度；

4、制備含10 mg/mL 吲哚美辛的PVA-PAA水凝膠；

5、使用Elasto-SensTM Bio粘彈性分析儀測量水凝膠粘彈性；

6、使用傅利葉紅外變換分光鏡確定PCL混合物和水凝膠的結(jié)構(gòu)；

7、在生理培養(yǎng)基中對支架進行核磁共振成像；

8、使用CellScale的Biotester對支架進行應(yīng)變分析（圖1）；

圖1 PBS溶液中PCL支架單軸拉伸實驗。

9、紫外分光光度測定吲哚美辛鈉鹽釋放量與時間的關(guān)系。

結(jié)論：

聚已內(nèi)酯混合物具有良好的熱穩(wěn)定性，打印成的3D支架孔徑增加了水凝膠的粘附，水凝膠粘彈性強。聚乙烯醇-聚丙烯酸使支架的力學(xué)性能更強，滲透壓小，且能存在較長時間，可在移植問題持續(xù)釋放藥物。總之，這種方法可以快速打印出熱穩(wěn)定性好、孔徑和體積合適的藥物水凝膠系統(tǒng)，同時對損傷部位提供支撐作用。

參考文獻(xiàn)：[1]，[1]，庫馬爾，[1]，[1]打印，PVA?PAA水凝膠加載聚己內(nèi)酯支架遞送親水原位形成消炎痛鈉。材料（巴塞爾）。2018, 11(6).