膜状生物材料双轴拉伸测试分析

膜状生物材料双轴拉伸测试分析     膜状生物材料测试仪

BioTester高分辨率双轴薄膜拉伸测试分析系统

系统概况：

BioteSter膜状生物材料双轴拉伸测试分析系统(平面材料双轴测试系统)是一套简单易用的对软组织和生物材料进行定性研究的测试系统，它可实时捕捉材料的动态图像并同步显示，分析力与位移以及同步视频图像用于分析结果和验证，所得数据可轻松输出为标准的电子表格，让您的实验结果一目了然！

BioteSter膜状生物材料双轴拉伸测试分析系统(平面材料双轴测试系统)是用于测试小的生物材料样本的材料力学特性，并对测试的图像和数据进行分析的完整系统。

BioteSter膜状生物材料双轴拉伸测试分析系统(平面材料双轴测试系统)能测试的生物材料包括：皮肤、韧带、血管、心脏的瓣膜、巩膜、细胞膜、支架等及其替代组织。仪器紧凑、使用便捷，内置强大的图像跟踪和分析软件可以对数据、图像和视频进行同步处理。数据可以以电子表格的形式导出，或者导入到分析软件中进行分析。

仪器特征：

1. 快速、准确及可重复的样本装载;可以对平面组织进行单轴或双轴拉力测量；

2. 测试样本可以小到3X3毫米，大的可到15X15毫米;可以进行多模块周期的、简单的和松弛测试；

3. 实时的数据制图、综合图像跟踪包、测试期间的实时反馈及图像分析软件;用USB 接口快速地连接到带有图像和标记跟踪软件的控制计算机;

4. 直觉测试设计、集成的高分辨率CCD 相机可以为动态成像提供同步视频跟踪（高达15 帧/秒）；

5. 紧凑型机械形状系数；

• 4 个高精度力学加载装置

• 基于高精度CCD成像的应变测量方式

• 多种附件可供选择，包括具有优良技术的BioRakes——用于快速可靠的样品安装

• 集成化的温度控制池

• 功能用户界面软件，操作简单，实时反馈循环、松弛以及多模态测试

仪器参数：

该系统小测试样本为 3×3mm，移动分辨率达到微米级，夹持系统有助于快速和的样本固定，让您的实验更、更高效！您也可选择针脚钩子或直接夹住的固定系统，多种测试模式可选，并提供控温浴槽，满足您不同的实验需求。

BioteSter膜状生物材料双轴拉伸测试分析系统(平面材料双轴测试系统)应用领域非常广泛，可用于生物组织、医疗器械、纺织品、橡胶材料、塑料薄膜、金属、复合材料的研究，在生物医学研究领域，主要用于人工皮肤、人造血管、人心脏的瓣膜、人工角膜、人工巩膜、人工肌腱、人工的韧带、人工软组织、人工椎间盘、人工纤维环等，这些膜状结构中的膜材料在体内均为双向拉伸状态，因此传统的单轴拉伸检测试验方法并不能如实反映材料在实际工程中的受力情况。

随着新材料以及工业的发展，对于橡胶、塑料、纺织品、布匹、纸张、薄膜等高分子材料的各向同性或者各向异性需要深入研究和测试，因此平面材料双轴拉伸测试系统也可以用于测量膜材强度、弹性模量等多种力学性质。

研究背景：

在组织工程中，经常运用工程科学的原理来制作仿生3D支架用于治疗疾病。支架具有一些*的性质，可以帮助细胞生长和再生，同时提供力学和结构支撑。聚已内酯是生物医学领域广泛使用的生物兼容性合成材料。聚已内酯是疏水性物质，流变学和粘弹性性能*，经常用于制作医疗设备和移植物。聚已内酯降解缓慢，适于长时间药物投递和结构支撑，且易于和其它高聚物混合，在3D组织工程中得到了广泛的应用。融化状态的聚乙内酯粘性较强，结构稳定，在3D打印时需要使用高压进行缓慢的打印，这是其缺点。除此之外，在工程支架中应用药物投递系统需要支架具有一些生化性质，以满足药物投递的需要。

研究思路：

韧带和肌腱损伤通常会引发一些炎症反应，制作带有抗炎药物的支架可以在损伤部位既提供长时间力学支撑又提供药物治疗，使用组织有足够的时间修复和恢复。使用聚已内酯打印3D支架，在其中掺入含吲哚美辛钠的聚乙烯醇-聚丙烯酸水凝胶，同时实现更强的支撑和更特异、更有效的抗炎功能。

研究方法：

1、制备PCL混合物（PCL10:PCL80=40:60），100℃融化混匀后冷却至室温；

2、设计和打印PCL混合物支架；

3、测量PCL混合物各项性质：未差扫描热量计测量热量计量特征；ASAP 2000 porositometer测量孔隙度；

4、制备含10 mg/mL 吲哚美辛的PVA-PAA水凝胶；

5、使用Elasto-SensTM Bio粘弹性分析仪测量水凝胶粘弹性；

6、使用傅利叶红外变换分光镜确定PCL混合物和水凝胶的结构；

7、在生理培养基中对支架进行核磁共振成像；

8、使用CellScale的Biotester对支架进行应变分析（图1）；

图1 PBS溶液中PCL支架单轴拉伸实验。

9、紫外分光光度测定吲哚美辛钠盐释放量与时间的关系。

结论：

聚已内酯混合物具有良好的热稳定性，打印成的3D支架孔径增加了水凝胶的粘附，水凝胶粘弹性强。聚乙烯醇-聚丙烯酸使支架的力学性能更强，渗透压小，且能存在较长时间，可在移植问题持续释放药物。总之，这种方法可以快速打印出热稳定性好、孔径和体积合适的药物水凝胶系统，同时对损伤部位提供支撑作用。

参考文献：[1]，[1]，库马尔，[1]，[1]打印，PVA⁻PAA水凝胶加载聚己内酯支架递送亲水原位形成消炎痛钠。材料（巴塞尔）。2018, 11(6).