Nová technika přípravy vzorků pro výzkum biomateriálů

Alucent Biomedical Inc. je biomedicínská společnost, která se zabývá vývojem své průlomové technologie Natural Vascular Scaffolding (NVS) pro léčbu cévních onemocnění. Bylo vyhodnoceno několik technik přípravy vzorků s cílem prozkoumat metodu, která by mohla zmírnit artefakty signálu způsobené pohybem vzorku během zahřívání. Přečtěte si, jak se vzorek připravuje, aby se dosáhlo přesných a reprodukovatelných termogramů biologické tkáně.

Justin Barrett a Kevin Warner, PhD, Alucent Biomedical, a Michael Hsu, NETZSCH Instruments North America

Alucent Biomedical, Inc. je biomedicínská společnost, která se zabývá vývojem své průlomové technologie Natural Vascular Scaffolding (NVS) pro léčbu cévních onemocnění. Systém NVS využívá fotoaktivované propojení bílkovin přirozených strukturálních bílkovin cévy (tj. kolagenu) k otevření cév při angioplastice a jejich udržení v otevřeném stavu - bez použití trvalých implantátů.

Využití DSC ve výzkumu vývoje produktů

Jedním z aspektů strategie vývoje produktu je Identify a vývoj metod pro charakterizaci fotoaktivovaných molekulárních změn v cévní stěně. Změny proteinů extracelulární matrix lze detekovat pomocí změny denaturační teploty. V zásadě vyšší denaturační teplota svědčí o zvýšené hustotě kovalentně vázané extracelulární matrix způsobené ošetřením NVS. Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) je zkoumána jako technika pro stanovení rozdílů v denaturační teplotě strukturních proteinů cév v nativních podmínkách oproti podmínkám ošetření. DSC se rutinně nepoužívá pro zkoumání biomateriálů, ale má význam pro charakterizaci biologických tkání, což napomáhá vývoji produktů. Přehled příslušné literatury obsahoval jen omezené diskuse o přípravě vzorků a vývoji metod pro zajištění spolehlivých a reprodukovatelných výsledků DSC.

Jak zmírnit artefakty signálu

Bylo hodnoceno několik technik přípravy vzorků s cílem prozkoumat metodu, která by mohla zmírnit artefakty signálu způsobené pohybem vzorku během zahřívání. Zkoumané techniky zahrnovaly těsné zabalení nakrájeného vzorku, konfiguraci kelímku (lisované víko, propíchnuté víko, nelisované víko, bez víka), velikost kelímku, použití disku vzorku odpovídajícího vnitřnímu průměru kelímku a skládání několika zmíněných disků vzorku na sebe. Všechny tyto zkoušky přinesly nekonzistentní výsledky, protože vzorek se během zahřívání mohl v kelímku volně pohybovat. V rámci boje proti tomuto jevu přišla společnost Alucent Biomedical Inc. na myšlenku, že namísto stohování několika kotoučů se vzorky by inertní předmět umístěný mezi hermeticky uzavřené víko a vzorek mohl lépe udržet vzorek přitisknutý a minimalizovat jeho pohyb. Velikost a morfologie vzorku i inertního předmětu byla zvolena tak, aby disk odpovídal vnitřnímu průměru kelímku, což by maximalizovalo kontaktní plochu povrchu vzorku se dnem kelímku a umožnilo optimální přenos tepla. Nakonec bylo nezbytné, aby inertní předmět neprodukoval žádné cizí energie DSC, které by mohly rušit základní signály vzorku. Z těchto důvodů byl vybrán safír, relativně levný, snadno dostupný kalibrační standard citlivosti bez energetiky v oblasti zájmu vzorků.

Dva kritické faktory pro přípravu vzorku

1) Velikost vzorku odpovídající vnitřnímu průměru misky DSC 2) Vyplnění prostoru v hlavě misky DSC inertním materiálem, aby se zabránilo pohybu vzorku během měření vyvolanému teplem Obrázek ukazuje termogramy z řezů stejné biologické tkáně připravené pomocí dvou různých technik přípravy vzorku. Termogram 1 na obrázku představuje biologickou tkáň připravenou rozřezáním vzorku na kousky a vložením do misky na vzorky. Termogram 2 na obrázku představuje biologickou tkáň připravenou výše popsaným způsobem, který zajišťuje minimalizaci pohybu vzorku.

Termogramy porovnávající dvě techniky přípravy vzorků pro zkoumání biomateriálů, zvýrazňující artefaktové píky ve výsledcích DSC.

Výsledky ukazují, že kritickým parametrem pro vytváření přesných a reprodukovatelných termogramů biologických tkání je metodika přípravy vzorku, která minimalizuje tepelně indukované pohyby vzorku. Přizpůsobení velikosti tkáně vnitřnímu průměru misky DSC a vyplnění prostoru v hlavě inertním materiálem může pomoci zabránit umělým signálům způsobeným pohybem vzorku v misce DSC. Aplikační poznámka je k dispozici zde!