Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for <em>ex vivo</em> Characterization

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, ...

Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center

Case Western Reserve University

Immunohistochemistry (IHC) remains among the most utilized methods for detection of inflammatory events occurring at the microelectrode-cortical tissue interface. It has further become a standard protocol to quantify the intensity of this resulting fluorescent signal, normalized to "background", as a measurement of the extent of inflammatory events. Unfortunately, several sources of autofluorescence could result in variations in this user-defined "background". Notably, we found that the presence of hemosiderin-laden macrophages (HLMs) at the interface resulted in a variable source of background in both green and red fluorescent channels. The HLM-derived autofluorescence prevented the reproducible detection of presumably low-level antigens at the interface. Here we show that treatment of the native cortical tissue for no less than 10 min, with a minimum of 0.5mM copper sulfate, resulted in at least a 70% reduction in native HLM autofluorescence in both green and red fluorescent channels. In the case of highly expressed antigens, such as glial fibrillar acidic protein (GFAP), treatment of immuno-labeled tissue with copper sulfate reduced tissue background, compared to standard IHC methodology, but did not result in significant differences in the quantification of normalized signal intensity. However, treatment with copper sulfate substantially enhanced the detection efficiency of weakly expressed antigens at the device-tissue interface. This study demonstrates that the inclusion of copper sulfate incubation during IHC tissue preparation significantly reduced HLM-derived autofluorescence, and allowed for more accurate detection and quantification of faintly expressed inflammatory markers at the device-tissue interface.

Reduction of autofluorescence at the microelectrode-cortical tissue interface improves antibody detection.

&#x4F30;&#x8BA1;&#x4EC5;&#x5728;&#x7F8E;&#x56FD;&#x5C31;&#x6709; 2500 &#x4E07;&#x4EBA;&#x4F9D;&#x9760;&#x690D;&#x5165;&#x5F0F;&#x533B;&#x7597;&#x8BBE;&#x5907;&#xFF0C;&sim;2.5 &#x4E07;&#x5728;&#x4E2D;&#x67A2;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x5185;&#x690D;&#x5165;&#x3002;&#x5373;&#x4F7F;&#x8BB8;&#x591A;&#x8BBE;&#x5907;&#x5145;&#x5206;&#x6267;&#x884C;&#x591A;&#x5E74;&#xFF0C;&#x5BF9;&#x533B;&#x7597;&#x8BBE;&#x5907;&#x7684;&#x4E3B;&#x673A;&#x53CD;&#x5E94;&#x5F80;&#x5F80;&#x4E25;&#x91CD;&#x9650;&#x5236;&#x4E86;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x4E00;&#x4F53;&#x5316;&#x548C;&#x957F;&#x671F;&#x4E1A;&#x7EE9;&#x3002;&#x6B64;&#x4E3B;&#x673A;&#x54CD;&#x5E94;&#x88AB;&#x8BA4;&#x4E3A;&#x7279;&#x522B;&#x9650;&#x5236;&#x5728;&#x8111;&#x76AE;&#x8D28;&#x5185;&#x5FAE;&#x7535;&#x6781;&#xFF0C;&#x51E1;&#x5DF2;&#x663E;&#x793A;&#x80F6;&#x8D28;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5C01;&#x88C5;&#x548C;&#x672C;&#x5730;&#x5316;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7EC6;&#x80DE;&#x635F;&#x5931;&#x966A;&#x8111;&#x76AE;&#x8D28;&#x5185;&#x5FAE;&#x7535;&#x6781;&#x690D;&#x5165;&#x672F;&#x3002;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x5408;&#x594F;&#x5FC5;&#x987B;&#x5728; &sim;50 &micro; m &#x7684;&#x7535;&#x6781;&#x4EE5;&#x83B7;&#x53D6;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x5CF0;&#x503C;&#x548C;&#x5C40;&#x90E8;&#x573A;&#x7535;&#x4F4D;&#x5185;&#xFF0C;&#x53D1;&#x5C55;&#x66F4;&#x597D;&#x5730;&#x4E86;&#x89E3;&#x8BBE;&#x5907;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x754C;&#x9762;&#x7684;&#x5206;&#x5B50;&#x548C;&#x7EC6;&#x80DE;&#x73AF;&#x5883;&#x4EE5;&#x6765;&#x7684;&#x91CD;&#x5927;&#x7814;&#x7A76;&#x8BFE;&#x9898;&#x3002;&#x4E0D;&#x5E78;&#x7684;&#x662F;&#xFF0C;&#x4E0E;&#x8BBE;&#x5907;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x76F8;&#x5173;&#x6027;&#x7622;&#x75D5;&#x6210;&#x719F;&#x514D;&#x75AB;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x5316;&#x5B66;&#x7814;&#x7A76;&#x5C1A;&#x65E0;&#x5B9A;&#x8BBA;&#x3002;&#x56E0;&#x6B64;&#xFF0C;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x63D0;&#x51FA;&#x8BE6;&#x7EC6;&#x7684;&#x8702;&#x7A9D;&#x4E8B;&#x4EF6;&#x7684;&#x5B9A;&#x91CF;&#x7814;&#x7A76;&#x548C;&#x8840;&#x8111;&#x5C4F;&#x969C; (BBB) &#x8111;&#x76AE;&#x8D28;&#x5185;&#x5FAE;&#x7535;&#x6781;&#x690D;&#x5165;&#x672F;&#x548C;&#x6162;&#x6027;&#x751F;&#x5B58;&#x6A21;&#x578B;&#x4E2D;&#x7684;&#x76AE;&#x8D28;&#x523A;&#x4F24;&#x540E;&#x7684;&#x7A33;&#x5B9A;&#x6027;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x53D1;&#x73B0;&#x4E24;&#x4E2A;&#x660E;&#x663E;&#x9006;&#x591A;&#x914D;&#x7F6E;&#x6587;&#x4EF6;&#x4E3A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x5B58;&#x6D3B;&#x76F8;&#x6BD4;&#x523A;&#x53D7;&#x4F24;&#x52A8;&#x7269;&#x7684;&#x88C5;&#x7F6E;&#x690D;&#x5165;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x4E2D;&#x3002;&#x957F;&#x671F;&#x690D;&#x5165;&#x7684;&#x52A8;&#x7269;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x89C2;&#x5BDF;&#x5230;&#x53CC;&#x76F8;&#x8303;&#x5F0F;&#x4E4B;&#x95F4;&#x8840;-&#x6D3E;&#x751F;/&#x521B;&#x4F24;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x548C;&#x4E2D;&#x67A2;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x6D3E;&#x751F;&#x7684;&#x708E;&#x75C7;&#x6807;&#x8BB0;&#x7269;&#x5728;&#x754C;&#x9762;&#x4E0A;&#x9A7E;&#x9A76;&#x795E;&#x7ECF;&#x53D8;&#x6027;&#x3002;&#x76F8;&#x6BD4;&#x4E4B;&#x4E0B;&#xFF0C;&#x53D7;&#x4F24;&#x7684;&#x523A;&#x52A8;&#x7269;&#x8868;&#x660E;&#x4ECB;&#x5BFC;&#x4E2D;&#x67A2;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x795E;&#x7ECF;&#x9000;&#x884C;&#x6027;&#x73AF;&#x5883;&#x3002;&#x96C6;&#x4F53;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x6570;&#x636E;&#x63D0;&#x4F9B;&#x5B9D;&#x8D35;&#x7684;&#x89C1;&#x89E3;&#xFF0C;&#x6162;&#x6027; neuroinflammatory &#x4E8B;&#x4EF6;&#x7684;&#x591A;&#x4E2A;&#x89D2;&#x8272;&#x7684;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x5BF9;&#x8840;&#x8111;&#x5C4F;&#x969C;&#x7684;&#x7834;&#x574F;&#x548C;&#x5C40;&#x90E8;&#x795E;&#x7ECF;&#x53D8;&#x6027;&#xFF0C;&#x540C;&#x65F6;&#x8FD8;&#x5EFA;&#x8BAE;&#x8981;&#x8003;&#x8651;&#x591A; neuroinflammatory &#x52A8;&#x529B;&#x5B66;&#x7684;&#x6CBB;&#x7597;&#x7B56;&#x7565;&#x7A33;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x63A5;&#x53E3;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x4E2D;&#x7684;&#x91CD;&#x8981;&#x6027;&#x3002;

&#x5200;&#x4F24;&#x548C;&#x8BBE;&#x5907;&#x690D;&#x5165;&#x5927;&#x8111;&#x5185;&#x7684;&#x7ED3;&#x679C;&#x6210;&#x53CD;&#x6BD4;&#x591A; neuroinflammatory &#x548C;&#x795E;&#x7ECF;&#x9000;&#x884C;&#x6027;&#x53CD;&#x5E94;&#x3002;

An estimated 25 million people in the US alone rely on implanted medical devices, âˆ¼2.5 million implanted within the nervous system. Even though many devices perform adequately for years, the host response to medical devices often severely limits tissue integration and long-term performance. This host response is believed to be particularly limiting in the case of intracortical microelectrodes, where it has been shown that glial cell encapsulation and localized neuronal cell loss accompany intracortical microelectrode implantation. Since neuronal ensembles must be within âˆ¼50 Âµm of the electrode to obtain neuronal spikes and local field potentials, developing a better understanding of the molecular and cellular environment at the device-tissue interface has been the subject of significant research. Unfortunately, immunohistochemical studies of scar maturation in correlation to device function have been inconclusive. Therefore, here we present a detailed quantitative study of the cellular events and the stability of the blood-brain barrier (BBB) following intracortical microelectrode implantation and cortical stab injury in a chronic survival model. We found two distinctly inverse multiphasic profiles for neuronal survival in device-implanted tissue compared to stab-injured animals. For chronically implanted animals, we observed a biphasic paradigm between blood-derived/trauma-induced and CNS-derived inflammatory markers driving neurodegeneration at the interface. In contrast, stab injured animals demonstrated a CNS-mediated neurodegenerative environment. Collectively these data provide valuable insight to the possibility of multiple roles of chronic neuroinflammatory events on BBB disruption and localized neurodegeneration, while also suggesting the importance to consider multiphasic neuroinflammatory kinetics in the design of therapeutic strategies for stabilizing neural interfaces.

Stab injury and device implantation within the brain results in inversely multiphasic neuroinflammatory and neurodegenerative responses.

Environ 25 millions de personnes dans les seuls &Eacute;tats-Unis s&#39;appuient sur des dispositifs m&eacute;dicaux implant&eacute;s, &sim;2.5 millions, implant&eacute;es au sein du syst&egrave;me nerveux. M&ecirc;me si de nombreux appareils effectuent ad&eacute;quatement pour les ann&eacute;es, la r&eacute;ponse de l&#39;h&ocirc;te aux dispositifs m&eacute;dicaux limite souvent fortement int&eacute;gration tissulaire et la performance &agrave; long terme. Cette r&eacute;ponse de l&#39;h&ocirc;te est cens&eacute;e &ecirc;tre limitant en particulier dans le cas des micro&eacute;lectrodes intracorticales, o&ugrave; il a &eacute;t&eacute; d&eacute;montr&eacute; que l&#39;encapsulation de cellules gliales et perte neuronale localis&eacute;e accompagneront implantation intracortical micro&eacute;lectrode. Puisque des ensembles neurones doivent se situer &sim;50 &micro;m de l&#39;&eacute;lectrode pour obtenir des pointes neuronales et potentiels de champs locaux, d&eacute;velopper une meilleure compr&eacute;hension de l&#39;environnement mol&eacute;culaire et cellulaire &agrave; l&#39;interface de p&eacute;riph&eacute;rique des tissus a &eacute;t&eacute; l&#39;objet d&#39;importantes recherches. Malheureusement, les &eacute;tudes immunohistochimiques de maturation de la cicatrice en corr&eacute;lation avec la fonction de l&#39;appareil ont &eacute;t&eacute; peu concluants. Par cons&eacute;quent, nous pr&eacute;sentons ici une &eacute;tude quantitative d&eacute;taill&eacute;e des &eacute;v&eacute;nements cellulaires et la stabilit&eacute; de la barri&egrave;re sang - enc&eacute;phalique (BHE) apr&egrave;s implantation intracortical micro&eacute;lectrode et l&eacute;sions corticales poignarder dans un mod&egrave;le de survie chronique. Nous avons trouv&eacute; deux profils multiphasiques distinctement inverse pour la survie neuronale dans le tissu de dispositif-implant&eacute; par rapport aux animaux bless&eacute;s-stab. Pour les animaux chroniquement implant&eacute;s, nous avons observ&eacute; un paradigme biphasique entre marqueurs inflammatoires sanguins d&eacute;riv&eacute;s/trauma-induite et d&eacute;riv&eacute;s CNS neurod&eacute;g&eacute;n&eacute;ration au volant &agrave; l&#39;interface. En revanche, animaux de la stab bless&eacute; ont d&eacute;montr&eacute; un environnement neurod&eacute;g&eacute;n&eacute;ratives m&eacute;di&eacute;e par les CNS. Collectivement ces donn&eacute;es renseignent pr&eacute;cieux &agrave; la possibilit&eacute; de multiples r&ocirc;les des &eacute;v&eacute;nements neuroinflammatoire chronique sur rupture de BBB et neurod&eacute;g&eacute;n&eacute;rescence localis&eacute;e, tout en sugg&eacute;rant &eacute;galement l&#39;importance afin d&#39;&eacute;tudier la cin&eacute;tique neuroinflammatoire multiphasiques dans la conception des strat&eacute;gies th&eacute;rapeutiques pour stabiliser des interfaces neuronales.

Implantation de blessure et dispositif coup de poignard dans le cerveau entra&icirc;ne inversement multiphasique des r&eacute;ponses th&eacute;rapeutiques et neurod&eacute;g&eacute;n&eacute;ratives.

Sch&auml;tzungsweise 25 Millionen Menschen allein in den USA verlassen sich auf implantierten medizinischen Ger&auml;ten, &sim;2.5 Millionen innerhalb des Nervensystems implantiert. Obwohl viele Ger&auml;te angemessen jahrelang durchf&uuml;hren, beschr&auml;nkt der Wirtsantwort medizinische Ger&auml;te oft schwer Gewebe Integration und langfristigen Unternehmenserfolg. Diese Host-Reaktion ist vermutlich vor allem bei intrakortikale Mikroelektroden, Begrenzung werden wo es bewiesen ist, dass die Gliazelle Kapselung und lokalisierte neuronale Zelle Verlust intrakortikale Mikroelektrode Einnistung begleiten. Neuronale Ensembles innerhalb &sim;50 &micro;m der Elektrode neuronale Spikes und lokales Feld Potenziale zu erhalten sein m&uuml;ssen, seit ein besseres Verst&auml;ndnis der molekularen und zellul&auml;ren Umgebung an der Ger&auml;t-Gewebe-Schnittstelle erhebliche Forschungen. Immunhistochemische Untersuchungen der Narbe Reifung in Korrelation zu Device-Funktion wurden leider nicht schl&uuml;ssig. Daher stellen wir hier eine detaillierte quantitative Studie &uuml;ber die zellul&auml;re Ereignisse und die Stabilit&auml;t der Blut - Hirn-Schranke (BBB) nach intrakortikale Mikroelektrode Einnistung und kortikale Stich-Verletzungen in einem chronischen &uuml;berleben-Modell. Wir fanden zwei deutlich inverse Multiphasic Profile f&uuml;r neuronale &Uuml;berleben im Ger&auml;t implantiert Gewebe im Vergleich zu Stich verletzte Tiere. F&uuml;r chronisch implantierten Tieren beobachteten wir eine biphasische Paradigma zwischen Blut abgeleitet/Trauma-induziert und CNS-abgeleitete entz&uuml;ndliche Marker, die Neurodegeneration an der Schnittstelle zu fahren. Im Gegensatz dazu zeigte Stich verletzte Tiere eine CNS-vermittelte Neurodegenerative-Umgebung. Gemeinsam liefern diese Daten wertvolle Hinweise auf die M&ouml;glichkeit der Multifunktionalit&auml;t der chronischen neuroinflammatorische Ereignisse auf BBB St&ouml;rungen und lokalisierte Neurodegeneration, zwar auch vorgeschlagen die Bedeutung Multiphasic neuroinflammatorische Kinetik in der Gestaltung der therapeutischen Strategien zur Stabilisierung neuronaler Schnittstellen zu betrachten.

Stich-Verletzungen und Ger&auml;t Einnistung im Gehirn f&uuml;hrt umgekehrt Multiphasic neuroinflammatorische und Neurodegenerative Antworten.

Circa 25 milioni di persone nei soli Stati Uniti si basano su dispositivi medici impiantati, &sim;2.5 milioni impiantato all&#39;interno del sistema nervoso. Anche se molti dispositivi di eseguono adeguatamente per anni, risposta dell&#39;ospite ai dispositivi medici limita spesso gravemente tessuto integrazione e prestazioni a lungo termine. Questa risposta ospite &egrave; creduta per essere particolarmente limitante nel caso di microelettrodi intracorticali, dove &egrave; stato dimostrato che incapsulamento delle cellule gliali e perdita di cellule neuronali localizzate accompagnano l&#39;impianto microelettrodo intracorticali. Poich&eacute; Ensemble neuronale devono essere all&#39;interno di &micro;m &sim;50 dell&#39;elettrodo per ottenere picchi neuronali e potenziali di campo locale, lo sviluppo di una migliore comprensione dell&#39;ambiente molecolare e cellulare presso l&#39;interfaccia del dispositivo-tessuto &egrave; stato oggetto di ricerche significative. Purtroppo, gli studi di immunohistochemical di maturazione della cicatrice in correlazione alla funzione del dispositivo sono state inconcludenti. Pertanto, qui di seguito presentiamo un dettagliato studio quantitativo degli eventi cellulari e la stabilit&agrave; della barriera emato - encefalica (BBB) seguendo l&#39;impianto intracorticali microelettrodo e lesioni corticali pugnalata in un modello di sopravvivenza cronica. Abbiamo trovato due profili multiphasic distintamente inversa per la sopravvivenza neuronale in tessuto impiantato dispositivo rispetto agli animali feriti stab. Per animali cronicamente impiantati, abbiamo osservato un paradigma bifasico tra i marcatori infiammatori sangue derivati/trauma-indotta e CNS-derivato guida neurodegenerazione all&#39;interfaccia. Al contrario, gli animali ferito pugnalata ha dimostrato un ambiente neurodegenerative CNS-mediata. Collettivamente questi dati forniscono informazioni preziose per la possibilit&agrave; di pi&ugrave; ruoli di neuroinflammatory cronica eventi su perturbazione BBB e neurodegenerazione localizzata, mentre anche suggerendo l&#39;importanza di considerare multiphasic neuroinflammatory cinetica nella progettazione di strategie terapeutiche per stabilizzare le interfacce neurali.

L&#39;impianto lesioni e dispositivo pugnalata all&#39;interno del cervello si traduce in inversamente multiphasic risposte neuroinflammatory e neurodegenerative.

&#x57CB;&#x3081;&#x8FBC;&#x307F;&#x578B;&#x533B;&#x7642;&#x6A5F;&#x5668;&#x3001;&sim;2.5 &#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x5185;&#x6CE8;&#x5165;&#x767E;&#x4E07;&#x63A8;&#x5B9A; 2500 &#x4E07;&#x4EBA;&#x306F;&#x3001;&#x7C73;&#x56FD;&#x3060;&#x3051;&#x306B;&#x983C;&#x308B;&#x3002;&#x9577;&#x5E74;&#x591A;&#x304F;&#x306E;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x304C;&#x9069;&#x5207;&#x306B;&#x5B9F;&#x884C;&#x3059;&#x308B;&#x306B;&#x3082;&#x304B;&#x304B;&#x308F;&#x3089;&#x305A;&#x3001;&#x533B;&#x7642;&#x6A5F;&#x5668;&#x3078;&#x306E;&#x30DB;&#x30B9;&#x30C8;&#x306E;&#x5FDC;&#x7B54;&#x306F;&#x3001;&#x3057;&#x3070;&#x3057;&#x3070;&#x6DF1;&#x523B;&#x306A;&#x7D44;&#x7E54;&#x7D71;&#x5408;&#x3068;&#x9577;&#x671F;&#x7684;&#x306A;&#x30D1;&#x30D5;&#x30A9;&#x30FC;&#x30DE;&#x30F3;&#x30B9;&#x5236;&#x9650;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x30DB;&#x30B9;&#x30C8;&#x5FDC;&#x7B54;&#x76AE;&#x8CEA;&#x5185;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x96FB;&#x6975;&#x3069;&#x3053;&#x305D;&#x308C;&#x306F;&#x30B0;&#x30EA;&#x30A2;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x30AB;&#x30D7;&#x30BB;&#x30EB;&#x5316;&#x3068;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BA;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x640D;&#x5931;&#x306F;&#x3001;&#x76AE;&#x8CEA;&#x5185;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x96FB;&#x6975;&#x306E;&#x6CE8;&#x5165;&#x3092;&#x540C;&#x884C;&#x306B;&#x793A;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x5834;&#x5408;&#x306F;&#x3001;&#x7279;&#x306B;&#x5236;&#x9650;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x3068;&#x8003;&#x3048;&#x3089;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x795E;&#x7D4C;&#x30A2;&#x30F3;&#x30B5;&#x30F3;&#x30D6;&#x30EB;&#x795E;&#x7D4C;&#x30B9;&#x30D1;&#x30A4;&#x30AF;&#x3068;&#x5C40;&#x6240;&#x96FB;&#x754C;&#x96FB;&#x4F4D;&#x3092;&#x53D6;&#x5F97;&#x3059;&#x308B;&#x96FB;&#x6975;&#x306E; &sim;50 &mu; m &#x4EE5;&#x5185;&#x3067;&#x306A;&#x3051;&#x308C;&#x3070;&#x306A;&#x308A;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x306E;&#x3067;&#x3001;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x7D44;&#x7E54;&#x754C;&#x9762;&#x306E;&#x5206;&#x5B50;&#x30FB;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x74B0;&#x5883;&#x306E;&#x7406;&#x89E3;&#x3092;&#x6DF1;&#x3081;&#x308B;&#x958B;&#x767A;&#x306E;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x30C6;&#x30FC;&#x30DE;&#x304C;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6B8B;&#x5FF5;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x3001;&#x50B7;&#x8DE1;&#x6210;&#x719F;&#x76F8;&#x95A2;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x6A5F;&#x80FD;&#x3078;&#x306E;&#x514D;&#x75AB;&#x7D44;&#x7E54;&#x5316;&#x5B66;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x306F;&#x6C7A;&#x5B9A;&#x7684;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x3001;&#x643A;&#x5E2F;&#x96FB;&#x8A71;&#x306E;&#x30A4;&#x30D9;&#x30F3;&#x30C8;&#x306E;&#x8A73;&#x7D30;&#x306A;&#x91CF;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x3068;&#x8840;&#x6DB2;&#x8133;&#x95A2;&#x9580; &#xFF08;BBB&#xFF09; &#x76AE;&#x8CEA;&#x5185;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x96FB;&#x6975;&#x6CE8;&#x5165;&#x3068;&#x76AE;&#x8CEA;&#x523A;&#x3059;&#x50B7;&#x5BB3;&#x6162;&#x6027;&#x751F;&#x5B58;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x6B21;&#x306E;&#x5B89;&#x5B9A;&#x3092;&#x63D0;&#x793A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x523A;&#x3059;&#x8CA0;&#x50B7;&#x52D5;&#x7269;&#x3068;&#x6BD4;&#x8F03;&#x3057;&#x3066;&#x88C5;&#x7F6E;&#x3092;&#x79FB;&#x690D;&#x7D44;&#x7E54;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x751F;&#x5B58;&#x306E;&#x305F;&#x3081; 2 &#x3064;&#x306E;&#x306F;&#x3063;&#x304D;&#x308A;&#x3068;&#x9006;&#x5065;&#x8A3A;&#x30D7;&#x30ED;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30EB;&#x3092;&#x898B;&#x3064;&#x3051;&#x305F;&#x3002;&#x6162;&#x6027;&#x7684;&#x306B;&#x7559;&#x7F6E;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x52D5;&#x7269;&#x3001;&#x4E8C;&#x76F8;&#x6027;&#x30D1;&#x30E9;&#x30C0;&#x30A4;&#x30E0; &#x30A4;&#x30F3;&#x30BF;&#x30FC;&#x30D5;&#x30A7;&#x30A4;&#x30B9;&#x3067;&#x5909;&#x6027;&#x3092;&#x904B;&#x8EE2;&#x8840;-&#x6D3E;&#x751F;/&#x5916;&#x50B7;&#x8A98;&#x5C0E;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x4E2D;&#x67A2;&#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x7531;&#x6765;&#x306E;&#x708E;&#x75C7;&#x30DE;&#x30FC;&#x30AB;&#x30FC;&#x9593;&#x3092;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x5BFE;&#x7167;&#x7684;&#x306B;&#x3001;&#x8CA0;&#x50B7;&#x523A;&#x3059;&#x52D5;&#x7269;&#x4E2D;&#x67A2;&#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x305F;&#x795E;&#x7D4C;&#x5909;&#x6027;&#x74B0;&#x5883;&#x3092;&#x5B9F;&#x8A3C;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x7DCF;&#x79F0;&#x3057;&#x3066;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30C7;&#x30FC;&#x30BF;&#x6162;&#x6027;&#x30A2;&#x30DF;&#x30ED;&#x30A4;&#x30C9;&#x306E;&#x30A4;&#x30D9;&#x30F3;&#x30C8;&#x306E;&#x8907;&#x6570;&#x306E;&#x5F79;&#x5272;&#x306E;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x306B;&#x8CB4;&#x91CD;&#x306A;&#x6D1E;&#x5BDF;&#x529B; BBB &#x4E2D;&#x65AD;&#x3068;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BA;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x795E;&#x7D4C;&#x5909;&#x6027;&#x795E;&#x7D4C;&#x30A4;&#x30F3;&#x30BF;&#x30FC;&#x30D5;&#x30A7;&#x30FC;&#x30B9;&#x3092;&#x5B89;&#x5B9A;&#x5316;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x6CBB;&#x7642;&#x6226;&#x7565;&#x306E;&#x8A2D;&#x8A08;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x5065;&#x8A3A;&#x30A2;&#x30DF;&#x30ED;&#x30A4;&#x30C9;&#x52D5;&#x614B;&#x3092;&#x8003;&#x616E;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306E;&#x91CD;&#x8981;&#x6027;&#x3092;&#x793A;&#x5506;&#x3057;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x3082;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x8133;&#x5185;&#x3067;&#x523A;&#x3059;&#x50B7;&#x5BB3;&#x3068;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x6CE8;&#x5165;&#x5065;&#x8A3A;&#x30A2;&#x30DF;&#x30ED;&#x30A4;&#x30C9;&#x3068;&#x795E;&#x7D4C;&#x5909;&#x6027;&#x53CD;&#x5FDC;&#x306B;&#x53CD;&#x6BD4;&#x4F8B;&#x7D50;&#x679C;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#xBBF8;&#xAD6D; &#xC5D0;&#xC11C;&#xB9CC; &#xC57D;&#xB41C; 25, 000, 000 &#xBA85; &#xC774;&#xC2DD;&#xB41C; &#xC758;&#xB8CC; &#xAE30;&#xAE30;, &sim;2.5 &#xBC31;&#xB9CC; &#xC2E0; &#xACBD;&#xACC4; &#xB0B4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC774;&#xC2DD;&#xC5D0; &#xC758;&#xC874; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBE44;&#xB85D; &#xB9CE;&#xC740; &#xC7A5;&#xCE58; &#xB3D9;&#xC548; &#xC801;&#xC808; &#xD558; &#xAC8C; &#xC218;&#xD589;, &#xC758;&#xB8CC; &#xAE30;&#xAE30;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xD638;&#xC2A4;&#xD2B8; &#xC751;&#xB2F5; &#xC870;&#xC9C1; &#xD1B5;&#xD569; &#xBC0F; &#xC7A5;&#xAE30; &#xC131;&#xB2A5; &#xC790;&#xC8FC; &#xC2EC;&#xAC01; &#xD558; &#xAC8C; &#xC81C;&#xD55C; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xD638;&#xC2A4;&#xD2B8; &#xC751;&#xB2F5; &#xC5B4;&#xB514; &#xBCF4;&#xC600;&#xB2E4; glial &#xC138;&#xD3EC; &#xCEA1;&#xC290;&#xD654; &#xBC0F; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; &#xB41C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC; &#xC190;&#xC2E4; intracortical microelectrode &#xC774;&#xC2DD; &#xB3D9;&#xBC18; intracortical microelectrodes&#xC758; &#xACBD;&#xC6B0; &#xD2B9;&#xD788; &#xC81C;&#xD55C; &#xB420; &#xC5EC;&#xACA8;&#xC9C4;&#xB2E4;. &#xC774;&#xD6C4; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC559;&#xC0C1;&#xBE14; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC2A4;&#xD30C;&#xC774;&#xD06C; &#xBC0F; &#xB85C;&#xCEEC; &#xD544;&#xB4DC; &#xC804;&#xC704; &#xC804;&#xADF9;&#xC758; &sim;50 &micro; m &#xC774;&#xB0B4; &#xC5EC;&#xC57C;, &#xBD84;&#xC790; &#xBC0F; &#xC138;&#xD3EC; &#xD658;&#xACBD; &#xC7A5;&#xCE58;-&#xC870;&#xC9C1; &#xC778;&#xD130;&#xD398;&#xC774;&#xC2A4;&#xC5D0;&#xC11C;&#xC758; &#xB354; &#xB098;&#xC740; &#xC774;&#xD574;&#xB97C; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC758; &#xB300;&#xC0C1;&#xC774; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBD88;&#xD589; &#xD558; &#xAC8C;&#xB3C4;, &#xC7A5;&#xCE58; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC0C1;&#xAD00; &#xAD00;&#xACC4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD749;&#xD130; &#xC131;&#xC219;&#xC758; immunohistochemical &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB294; &#xACB0;&#xC815;&#xC801;&#xC774; &#xB418;&#xC5C8;&#xB2E4; &#xC788;&#xB2E4;. &#xB530;&#xB77C;&#xC11C;, &#xC5EC;&#xAE30;&#xC5D0; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xD604;&#xC7AC; &#xC140;&#xB8F0;&#xB7EC; &#xC774;&#xBCA4;&#xD2B8;&#xC758; &#xC790;&#xC138;&#xD55C; &#xC815;&#xB7C9;&#xC801; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC640; &#xD608;&#xC561;-&#xB1CC; &#xC7A5;&#xBCBD; (BBB) intracortical microelectrode &#xC8FC;&#xC785; &#xBC0F; &#xB9CC;&#xC131; &#xC0DD;&#xC874; &#xBAA8;&#xB378;&#xC5D0; &#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; &#xCC14; &#xB7EC; &#xBD80;&#xC0C1; &#xC548;&#xC815;&#xC131;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC7A5;&#xCE58; &#xC774;&#xC2DD; &#xC870;&#xC9C1;&#xC744; &#xCC14; &#xB7EC; &#xC190;&#xC0C1; &#xB41C; &#xB3D9;&#xBB3C;&#xC5D0; &#xBE44;&#xD574; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC0DD;&#xC874;&#xC744; &#xC704;&#xD574; &#xB450; &#xBD84;&#xBA85;&#xD788; &#xC5ED; multiphasic &#xD504;&#xB85C;&#xD544; &#xBC1C;&#xACAC;. &#xB9CC;&#xC131; &#xC774;&#xC2DD;&#xB41C; &#xB3D9;&#xBB3C;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xD608;&#xC561;-&#xD30C;&#xC0DD;/&#xC678;&#xC0C1;-&#xC720;&#xB3C4; &#xBC0F; CNS &#xD30C;&#xC0DD; &#xB41C; &#xC5FC;&#xC99D; &#xC131; &#xB9C8;&#xCEE4; &#xC778;&#xD130;&#xD398;&#xC774;&#xC2A4; neurodegeneration &#xC6B4;&#xC804; &#xC0AC;&#xC774; &#xB098;&#xC544;&#xC84C;&#xB2E4; &#xD328;&#xB7EC;&#xB2E4;&#xC784;&#xC744; &#xAD00;&#xCC30; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBC18;&#xBA74;, &#xC790;&#xC0C1; &#xBD80;&#xC0C1; &#xB3D9;&#xBB3C; CNS &#xC911;&#xC7AC; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD1F4;&#xD589; &#xC131; &#xD658;&#xACBD; &#xC2DC;&#xC5F0;. &#xCD1D;&#xCE6D; &#xD558; &#xC5EC; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xB370;&#xC774;&#xD130; &#xB610;&#xD55C; multiphasic neuroinflammatory &#xC18D;&#xB3C4; &#xB860; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC778;&#xD130;&#xD398;&#xC774;&#xC2A4; &#xC548;&#xC815;&#xD654;&#xB97C; &#xC704;&#xD55C; &#xCE58;&#xB8CC; &#xC804;&#xB7B5;&#xC758; &#xC124;&#xACC4;&#xC5D0; &#xACE0;&#xB824; &#xD558;&#xB294; &#xC911;&#xC694;&#xC131;&#xC744; &#xC81C;&#xC548; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; BBB &#xC911;&#xB2E8; &#xBC0F; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; neurodegeneration &#xB9CC;&#xC131; neuroinflammatory &#xC774;&#xBCA4;&#xD2B8;&#xC758; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xC5ED;&#xD560; &#xAC00;&#xB2A5;&#xC131;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xAC12;&#xC9C4; &#xD1B5;&#xCC30;&#xB825;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xB1CC; &#xB0B4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xCC14; &#xB7EC; &#xC0C1;&#xD574; &#xBC0F; &#xC7A5;&#xCE58; &#xC774;&#xC2DD; &#xBC18;&#xBE44;&#xB840; multiphasic neuroinflammatory &#xBC0F; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD1F4;&#xD589; &#xC131; &#xC751;&#xB2F5; &#xBC1C;&#xC0DD;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Aproximadamente 25 millones de personas en los Estados Unidos solamente dependen de dispositivos m&eacute;dicos implantados, &sim;2.5 millones implantado dentro del sistema nervioso. A pesar de que muchos dispositivos realizan adecuadamente durante a&ntilde;os, la respuesta del hu&eacute;sped a dispositivos m&eacute;dicos limita a menudo severamente tejido integraci&oacute;n y rendimiento a largo plazo. Esta respuesta del hu&eacute;sped parece ser particularmente limitantes en el caso de microelectrodos intracortical, donde se ha demostrado que la encapsulaci&oacute;n de c&eacute;lulas gliales y p&eacute;rdida de c&eacute;lulas neuronales localizados acompa&ntilde;an implantaci&oacute;n del microelectrodo intracortical. Desde conjuntos neuronales deben estar dentro de &sim;50 &micro;m del electrodo para obtener picos neuronales y potenciales de campo local, desarrollando una mejor comprensi&oacute;n del entorno molecular y celular en la interfaz de dispositivo-tejido ha sido objeto de investigaci&oacute;n. Lamentablemente, los estudios immunohistochemical de maduraci&oacute;n de la cicatriz en correlaci&oacute;n con la funci&oacute;n de dispositivo han sido concluyentes. Por lo tanto, aqu&iacute; te presentamos un detallado estudio cuantitativo de los eventos celulares y la estabilidad de la barrera blood - brain (BBB) tras la implantaci&oacute;n del microelectrodo intracortical y lesiones corticales pu&ntilde;alada en un modelo de supervivencia cr&oacute;nica. Encontramos dos perfiles claramente inversa multif&aacute;sicos para la supervivencia neuronal en el tejido implantado por el dispositivo comparado con animales heridos de arma blanca. Para los animales cr&oacute;nicamente implantados, observamos un paradigma bif&aacute;sico entre marcadores inflamatorios sangre-derivados/trauma-inducida y derivados del CNS conducci&oacute;n neurodegeneraci&oacute;n en la interfaz. Por el contrario, animales herido de arma blanca demostraron un entorno neurodegenerativas CNS-mediada. Colectivamente estos datos proporcionan valiosa informaci&oacute;n a la posibilidad de m&uacute;ltiples funciones de eventos capensis cr&oacute;nica sobre interrupci&oacute;n de BBB y neurodegeneraci&oacute;n localizada, mientras tambi&eacute;n, lo que sugiere la importancia de considerar multiphasic capensis cin&eacute;tica en el dise&ntilde;o de estrategias terap&eacute;uticas para estabilizar interfaces neurales.

Implantaci&oacute;n de lesiones y dispositivo de pu&ntilde;alada dentro del cerebro da lugar a respuestas capensis y neurodegenerativas de inversamente multif&aacute;sicos.

The current study seeks to elucidate a biological mechanism which may mediate neuroinflammation, and decreases in both blood-brain barrier stability and neuron viability at the intracortical microelectrode-tissue interface. Here, we have focused on the role of pro-inflammatory reactive oxygen species. Specifically, adult rats implanted within intracortical microelectrodes were systemically administered the anti-oxidant, resveratrol, both the day before and the day of surgery. Animals were sacrificed at two or four weeks post-implantation for histological analysis of the neuroinflammatory and neurodegenerative responses to the microelectrode. At two weeks post-implantation, we found animals treated with resveratrol demonstrated suppression of reactive oxygen species accumulation and blood-brain barrier instability, accompanied with increased density of neurons at the intracortical microelectrode-tissue interface. Four weeks post-implantation, animals treated with resveratrol exhibited indistinguishable levels of markers for reactive oxygen species and neuronal nuclei density in comparison to untreated control animals. However, of the neurons that remained, resveratrol treated animals were seen to display reductions in the density of degenerative neurons compared to control animals at both two and four weeks post-implantation. Initial mechanistic evaluation suggested the roles of both anti-oxidative enzymes and toll-like receptor 4 expression in facilitating microglia activation and the propagation ofÂ neurodegenerative inflammatory pathways. Collectively, our data suggests that short-term attenuation of reactive oxygen species accumulation and blood-brain barrier instability can result in prolonged improvements in neuronal viability around implanted intracortical microelectrodes, while also identifying potential therapeutic targets to reduce chronic intracortical microelectrode-mediated neurodegeneration.

Kelsey A. Potter

Advanced Platform Technology Center,
Rehabilitation Research and Development,
Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development

Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

Kelsey A. Potter

.css-o250i3{font-size:18px;font-family:Open Sans,sans-serif;line-height:21.6px;}Advanced Platform Technology Center,Rehabilitation Research and Development,Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development

Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

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