Stimulus biophysique ont été utilisés pour stimuler la dynamique cellulaire et moléculaire dans différents tissus. Certaines études ont évalué l’impact des champs électriques et magnétiques dans différents types de cellules telles que les chondrocytes, les ostéoblastes et les fibroblastes, les implants tissulaires et les échafaudages. Bien que différents dispositifs stimulants aient été développés sous les caractéristiques spécifiques pour stimuler les tissus biologiques, il est nécessaire de confirmer les dispositifs électriques et magnétiques dans lesquels la tension et la fréquence pourraient être variées pour stimuler un large éventail d’échantillons biologiques.
La simulation computationnelle pour vérifier la distribution électrique sur le terrain a été réalisée en multiphysique COMSOL. Ici, une configuration axisymétrique a été utilisée pour simuler le système capacitif qui est composé de deux électrodes parallèles, l’air, notre plaque de puits de culture, le média de culture, et l’échantillon biologique, qui dans ce cas, a été représenté par un échafaudage. Les propriétés matérielles de chaque élément étaient la conductivité électrique et la permistivité relative.
La tension appliquée a été réglée à 100 volts, tandis que la fréquence a été réglée à 60 kilohertz sinusier Wien pour. Après l’introduction de tous les paramètres, le modèle est calculé pour observer la distribution du champ électrique sur toutes les surfaces. Pour observer plus en détail la distribution du champ électrique, il est possible de brancher le champ électrique dans le système complet, dans l’échafaudage, dans les médias culturels, dans l’air, dans la plaque de puits culturel et à l’extérieur des électrodes.
Le circuit générera les champs électriques, est basé sur l’oscillateur wien pont. Il s’agit d’une séquence rcnonthienne de puce du visage qui utilise à la fois la rétroaction positive et négative. L’oscillateur wien du pont est composé d’un réseau de laboratoire éclairé qui est une tension réactive divisée dans laquelle la tension d’entrée est divisée par la combinaison entre R5 et C2 en série et par la combinaison entre R6 et C3 en parallèle.
Pour calculer la fréquence, nous utilisons une équation de fréquence résonnante où F Sub-Zero est la fréquence R égale à R5 égale à R6 sont les résistances et C égal à C2 et C3 sont les condensateurs. Ce circuit est conçu de sorte que la tension résistive divisée augmente lorsque la sortie qui augmente en amplitude et la tension résistive divisée diminue quand ils la tension de sortie diminue en amplitude. Ainsi, le gain de tension de l’amplificateur commence automatiquement les changements d’amplitude du signal de sortie.
Ensuite, une combinaison de résistances a été calculée pour générer les quatre tensions supérieures. Enfin, une étape de rectification du signal a été mise en place avant d’amplifier le signal avec le transformateur. Une fois le circuit simulé, le circuit imprimé peint a été fabriqué en conséquence le signal sinusoïdien final généré par l’oscillateur est l’intrigue.
Une fois que le circuit est simulé, l’étape suivante consiste à construire l’oscillateur du pont wien dans une planche à pain ici, nous pouvons tester les quatre tensions de sortie et la fréquence qui génère le circuit. Ensuite, nous fabriquons dans un circuit imprimé l’oscillateur que nous avons fait pour reed curtis format et les résistants que nous utilisons pour les tensions que l’oscillateur générer. Et enfin nous avons ici l’assemblage final pour les indicateurs de circuit.
La première étape pour tester le dispositif stimulateur électrique est de vérifier la tension de sortie de l’alimentation pour ce faire, nous ajustons l’alimentation en parallèle et mesurons la tension de sortie de 12 et 12 volts entre le sol et les terminaux positifs et négatifs. Une fois la tension de sortie vérifiée, nous pouvons procéder à connecter chaque sortie de l’alimentation dans l’entrée actuelle de l’appareil stimulateur électrique. Le câble blanc est le sol.
Le câble noir est la tension négative. Et le câble rouge est la tension positive. Pour tester le signal de sortie qui génère le dispositif stimulateur électrique, nous localiseons une plaque de puits de culture au milieu des électrodes.
Par la suite, nous connectons les tensions de sortie générées par le dispositif de stimulateur électrique à chaque plaque parallèle. Étant donné que nous travaillons dans le courant alternatif, il n’y a pas d’ordre strict de connecter la tension de sortie de l’oscillateur aux terminaux de la plaque parallèle. Pour vérifier le signal de sortie, nous utilisons un Oscilloscope, qui est connecté directement à chaque électrode.
Lorsque le C neuf est capturé par l’Oscilloscope, nous avons modifié l’amplitude et la période du signal pour observer complètement l’onde. Dans cette étape, il est possible de vérifier les quatre tensions générées par le dispositif de stimulateur électrique. 50 volts, 100 volts, 150 volts et 200 volts à 60 kilo Hertz, forum sinusoïde.
Comme dans les champs électriques, une simulation computationnelle a été mise en place pour vérifier la distribution du champ magnétique. Une configuration axisymétrique a été utilisée pour simuler la bobine qui est composée par le fil de tonnelier et l’air. Ici, différentes propriétés matérielles ont été prises en compte et la fréquence appliquée a été fixée à 60 Hertz.
Après l’introduction de tous les paramètres, le modèle a été calculé pour observer la distribution du champ magnétique. Enfin, un diagramme a été effectué pour observer comment le champ magnétique est réparti de manière homogène au centre de la bobine. L’équation du champ solénoïde, dérivée de la Loi d’Ampère, a été utilisée pour calculer le champ magnétique où se trouve la perméabilité magnétique du vide N’is le nombre de tours du fil Cooper.
Je suis le courant et h’qui sera classé à son diamètre, est la longueur de la bobine. Les valeurs de ces paramètres ont été choisies pour estimer un champ magnétique de deux millimètres. Le circuit pour générer les champs magnétiques a été simulé par calcul.
Ici, le transformateur est connecté directement à la prise. Une résistance variable a été utilisée pour corporel le courant et générer les champs magnétiques de 1 millimètre de long. Un fusible a été connecté pour protéger le circuit.
Une fois les calculs effectués, le support en méthacrylate polyméthyle et la bobine ont été construits Après la simulation a été effectuée, nous avons fabriqué un dispositif spécial pour s’assurer que les boîtes de Petri vont être situés au milieu du dispositif de stimulation. Après cela, nous fabriquons une pièce de monnaie avec 450 tours tonnelier fil dans un tube de PVC qui va être situé au milieu de la culture pour assurer un champ magnétique homogène au milieu de la bobine. Après cela, nous fabriquons un transformateur avec une puissance de six Volts et une Ampère pour dynamiser le circuit.
Pour tester le dispositif de simulateur magnétique, nous avons mesuré le courant que la bobine génère. Cette mesure est effectuée en connectant le multimètre en série avec la bobine. Une fois que nous avons vérifié que le courant est d’environ un Ampère le transformateur est connecté à la bobine pour fermer le circuit.
Par la suite, l’oscilloscope est relié aux sorties de la bobine afin de vérifier le signal sinusoïdal à 60 Hertz qui est généré par la stimulation magnétique. Lorsque les cultures cellulaires sont stimulées électriquement, il est pertinent de maintenir les conditions de stérilisation lorsque des changements de médias culturels sont effectués sur les échantillons biologiques, c’est pourquoi il est nécessaire d’introduire les électeurs dans la cabine. Une fois que les médias culturels ont changé la plaque de puits de culture est située au-dessus de l’électrode.
Pour retourner les cultures cellulaires dans l’incubateur, l’électrode inférieure est située sur une surface stable pour placer l’électrode supérieure sur le dessus de la culture cellulaire. Ensuite, les câbles de sortie du dispositif de simulateur électrique sont connectés au terminus de chaque électrode. Enfin, les électeurs sont soigneusement situés dans l’incubateur pour démarrer la stimulation électrique.
Des conditions stériles similaires sont envisagées lorsque les médias culturels sont changés en échantillons biologiques qui sont stimulés magnétiquement. Ici, des boîtes de Pétri de 35 millimètres sont utilisées pour la culture des cellules, des explants ou des échafaudages. Une fois que les médias culturels ont été modifiés, les cultures cellulaires doivent être situées dans le support polyméthylméthacrylate.
Ici, chaque boîte de Pétri est située l’une au-dessus de l’autre. Par la suite, la bobine est soigneusement située au-dessus du support pour couvrir les cultures cellulaires. Enfin, le dispositif de stimulateur magnétique est situé dans l’incubateur pour démarrer la stimulation magnétique.
Comme vous pouvez le voir, le dispositif de stimulateur électrique a été testé pour stimuler les chondrocytes et les ostéoblastes. Ici, nous avons évalué la prolifération et la synthèse moléculaire. Le stimulateur électrique a également été testé pour stimuler la chondroepiphysite, explants pour évaluer les changements morphologiques dans la plaque de croissance.
En outre, la culture, les cellules souches mésenchymales en acide uronique et hydrogels de gélatine ont été stimulés électriquement pour évaluer le potentiel de différenciation condrogenic. D’autre part, leur dispositif de stimulateur magnétique a été testé pour stimuler les chondrocytes pour évaluer à la fois la prolifération et la synthèse moléculaire. Les dispositifs que nous avons développés, dans cette étude éviter les problèmes de compatibilité compte par les électrodes quand ils sont en contact direct avec le matériel biologique.
En outre, ce genre d’appareils représentent un avantage parce qu’ils empêchent les changements dans le pH et la réduction des niveaux de gel de culture moléculaire. La tension et les fréquences sont des variables importantes à considérer au moment de stimuler les tissus biologiques. D’une part, il a été prouvé que la dynamique cellulaire comme la migration, la prolifération, l’expression des gènes entre autres, dépendent de l’aptitude de la tension appliquée.
D’autre part, il a été prouvé que les basses et hautes fréquences ont un effet sur les cellules en particulier dans l’ouverture et la fermeture des canaux de la membrane cellulaire, qui déclenchent différentes voies de signal à des niveaux supplémentaires et intracellulaires. Dans l’ensemble, ce dispositif similaire peut être extrapolé à des environnements cliniques pour améliorer les thérapies régénératrices telles que l’implantation alternative cellulaire. Ce type de traitement combine des techniques in vitro et in vivo pour la régénération des tissus.
Ici, les stimulateurs électriques et magnétiques pourraient jouer un rôle clé dans la stimulation des matériaux biologiques en améliorant les caractéristiques cellulaires et moléculaires des cellules, des tissus et des échafaudages avant d’être implantés chez le patient.
