03.06.2020 by Milena Riedl
Uusi tekniikka näytteiden valmistamiseksi biomateriaalitutkimuksia varten
Alucent Biomedical Inc. on biolääketieteellinen yritys, joka on sitoutunut kehittämään läpimurtoteknologiaansa Natural Vascular Scaffolding (NVS) -teknologiaa verisuonisairauksien hoitoon. Useita näytteen valmistustekniikoita arvioitiin sellaisen menetelmän löytämiseksi, jolla voitaisiin lieventää näytteen liikkeestä lämmityksen aikana johtuvia signaaliartefakteja. Lue, miten näyte valmistellaan, jotta saadaan tarkkoja ja toistettavia lämpökuvauksia biologisesta kudoksesta.
Justin Barrett ja Kevin Warner, PhD, Alucent Biomedical, ja Michael Hsu, NETZSCH Instruments North America
Alucent Biomedical, Inc. on biolääketieteellinen yritys, joka on omistautunut kehittämään läpimurtoteknologiaansa Natural Vascular Scaffolding (NVS) -teknologiaa verisuonisairauksien hoitoon. NVS käyttää valo-aktivoituja proteiinisidoksia verisuonten natiivien rakenneproteiinien (esim. kollageenin) avaamiseen verisuonten avaamiseksi pallolaajennuksen aikana ja niiden pitämiseksi auki - ilman pysyviä implantteja.
DSC:n käyttö tuotekehitystutkimuksessa
Yksi osa tuotekehitysstrategiaa on Identify ja kehittää menetelmiä, joilla voidaan karakterisoida verisuonten seinämän molekyylimuutoksia, jotka aktivoituvat valon vaikutuksesta. Solunulkoisen matriksin proteiineissa tapahtuvat muutokset voidaan havaita denaturointilämpötilan muutoksen perusteella. Periaatteessa korkeampi denaturointilämpötila on osoitus NVS-käsittelyn aiheuttamasta kovalenttisesti sidoksissa olevan solunulkoisen matriisin tiheyden lisääntymisestä. Differentiaalista pyyhkäisykalorimetriaa (DSC ) tutkitaan tekniikkana, jolla voidaan määrittää verisuonten rakenneproteiinien denaturointilämpötilojen erot natiivissa ja käsitellyssä tilassa. DSC:tä ei käytetä rutiininomaisesti biomateriaalitutkimuksissa, mutta sillä on arvoa biologisen kudoksen karakterisoinnissa tuotekehityksen tukemiseksi. Asiaa koskevan kirjallisuuden tarkastelussa käsiteltiin vain vähän näytteiden valmistusta ja menetelmän kehittämistä luotettavien ja toistettavien DSC-tulosten varmistamiseksi.
Kuinka lieventää signaalin artefakteja
Useita näytteen valmistustekniikoita arvioitiin sellaisen menetelmän löytämiseksi, jolla voitaisiin vähentää näytteen liikkeestä kuumentamisen aikana johtuvia signaaliartefakteja. Tutkittavia tekniikoita olivat muun muassa kuutioidun näytteen tiivis pakkaaminen, upokkaan kokoonpano (puristettu kansi, lävistetty kansi, puristamaton kansi, ei kantta), upokkaan koko, upokkaan sisähalkaisijaan sopivan näytekiekon käyttäminen ja useiden mainittujen näytekiekkojen pinoaminen. Kaikissa näissä testeissä saatiin epäjohdonmukaisia tuloksia, koska näyte saattoi edelleen liikkua vapaasti upokkaassa kuumennuksen aikana. Tämän ilmiön torjumiseksi Alucent Biomedical Inc. keksi, että useiden näytekiekkojen pinoamisen sijasta ilmatiiviisti suljetun kannen ja näytteen väliin sijoitettu inertti esine voisi pitää näytteen paremmin painettuna ja minimoida liikkeen. Sekä näytteen että inertin esineen koko ja morfologia valittiin siten, että levy vastasi upokkaan sisähalkaisijaa, mikä maksimoi näytteen ja upokasastian pohjan välisen kosketuspinnan, jotta lämmönsiirto olisi optimaalinen. Lisäksi oli välttämätöntä, että inertti esine ei tuota mitään ylimääräistä DSC-energiamäärää, joka voisi häiritä näytteen taustalla olevia signaaleja. Näistä syistä valittiin safiiri, joka on suhteellisen halpa ja helposti saatavilla oleva herkkyyskalibrointistandardi, jolla ei ole energioita näytteiden kiinnostavalla alueella.
Kaksi kriittistä tekijää näytteen valmistuksessa
1) Näytteen mitoitus DSC-astian sisähalkaisijan mukaiseksi 2) DSC-astian otsatilan täyttäminen inertillä materiaalilla näytteen lämmön aiheuttaman liikkeen estämiseksi mittauksen aikana Kuvassa on esitetty saman biologisen kudoksen leikkausten termogrammit, jotka on valmistettu kahdella eri näytteenvalmistustekniikalla. Kuvassa esitetty lämpökuva 1 edustaa biologista kudosta, joka on valmistettu leikkaamalla näyte paloiksi ja asettamalla se näyteastiaan. Kuvassa oleva lämpökuva 2 edustaa biologista kudosta, joka on valmistettu edellä kuvatulla tavalla sen varmistamiseksi, että näytteen liikkuminen on minimoitu.
Tulokset osoittavat, että biologisen kudoksen tarkkojen ja toistettavissa olevien lämpökuvausten tuottamisen kannalta kriittinen parametri on näytteenvalmistusmenetelmä, joka minimoi näytteen lämmön aiheuttaman liikkeen. Kudoksen koon sovittaminen DSC-astian sisähalkaisijaan ja lattiatilan täyttäminen inertillä materiaalilla voi auttaa estämään näytteen liikkumisesta DSC-astiassa johtuvat keinotekoiset signaalit. Sovellusmuistio on saatavilla täällä!