Biyofiziksel uyaran, farklı dokulardaki hücre ve moleküler dinamikleri uyarmak için kullanılmıştır. Bazı çalışmalar elektrik ve manyetik alanların kondrositler, osteoblastlar ve fibroblastlar, doku implantları ve iskeleler gibi farklı hücre türlerindeki etkisini değerlendirmektedir. Biyolojik dokuları uyarmak için özel özellikler altında farklı uyarıcı cihazlar geliştirilmiş olsa da, çok çeşitli biyolojik örnekleri uyarmak için voltaj ve frekansın değişebileceği elektrikli ve manyetik cihazların onaylanması gerekir.
Elektrik alan dağılımını doğrulamak için hesaplama simülasyonı COMSOL Multiphysics'te gerçekleştirildi. Burada, iki paralel elektrot tarafından oluşturulan kapasitif sistemi simüle etmek için eksenetrik bir konfigürasyon kullanıldı, hava, kültür kuyu plakası, kültür medyası ve biyolojik örnek, bu durumda bir iskele ile temsil edildi. Her elemanın malzeme özellikleri elektrik iletkenliği ve göreceli izinlilikti.
Uygulanan voltaj 100 volt olarak ayarlanırken, frekans 60 kilohertz sinüs Wien olarak ayarlandı. Tüm parametreler tanıtıldıktan sonra, model tüm yüzeylerdeki elektrik alanı dağılımını gözlemlemek için hesaplanır. Elektrik alanı dağılımını daha ayrıntılı bir şekilde gözlemlemek için, elektrik alanını tam sisteme, iskeleye, kültür ortamına, havaya ve kültürel kuyu plakasına ve elektrotların dışına takmak mümkündür.
Devre elektrik alanlarını üretecek, köprü wien osilatöre dayanıyor. Bu, hem olumlu hem de olumsuz geri bildirim kullanan bir RCnonthian yüz çipi dizisidir. Köprü wien osilatör, giriş voltajı seri olarak R5 ve C2 kombinasyonu ve paralel olarak R6 ve C3 kombinasyonu ile bölünen reaktif bir voltaj olan bir aydınlatmalı laboratuvar ağı tarafından oluşur.
Frekansı hesaplamak için, F Sub-Zero'nun R6'ya eşit R5 frekansı olduğu bir rezonans frekans denklemi kullanıyoruz dirençler ve C2 ve C3'e eşit C kapasitörler. Bu devre, genlikte artan çıkış ve genlikte çıkış voltajı azaldığında bölünen direnç geriliminin azalması için tasarlanmıştır. Böylece, amplifikatörün voltaj kazancı, çıkış sinyalinin genlik değişimlerine otomatik olarak başlar.
Daha sonra dört üst gerilimi oluşturmak için dirençlerin bir kombinasyonu hesaplandı. Son olarak, transformatör ile sinyali yükseltmek için daha önce bir sinyal düzeltme aşaması uygulandı. Devre simüle edildikten sonra, boyalı devre kartı, osilatörün ürettiği son sinüzoidal sinyalin arsa olması sonucu üretildi.
Devre simüle edildikten sonra bir sonraki adım, wien köprüsü osilatörü burada bir ekmek tahtasında inşa etmektir, dört çıkış voltajını ve devreyi oluşturan frekansı test edebiliriz. Daha sonra Baskılı bir devre kartında Reed Curtis formatı için yaptığımız osilatörü ve osilatörün ürettiği voltajlar için kullandığımız dirençleri üretiyoruz. Ve son olarak devre göstergeleri için son montajı burada yapıyoruz.
Elektrik stimülatör cihazını test edişin ilk adımı, bunu yapmak için güç kaynağının çıkış voltajını doğrulamaktır, güç kaynağını paralel olarak ayarlıyoruz ve zemin ile pozitif ve negatif terminaller arasındaki 12 ve 12 voltluk çıkış voltajını ölçüyoruz. Çıkış voltajı doğrulandıktan sonra, elektrik stimülatör cihazının akım girişine güç kaynağının her çıkışını bağlamaya devam edebiliriz. Beyaz kablo zemindir.
Siyah kablo negatif voltajdır. Ve kırmızı kablo pozitif voltajdır. Elektrik stimülatör cihazını üreten çıkış sinyalini test etmek için elektrotların ortasında bir kültür kuyu plakası bularız.
Daha sonra, elektrik stimülatör cihazının ürettiği çıkış gerilimlerini her paralel plakaya bağlıyoruz. Alternatif akımda çalıştığımız göz önüne alındığında, osilatörün çıkış voltajını paralel plakanın terminallerine bağlamanın katı bir sırası yoktur. Çıkış sinyalini doğrulamak için her elektroda doğrudan bağlı olan bir Osiloskop kullanıyoruz.
C 9 Osiloskop tarafından yakalandığında, sinyalin genliğini ve süresini dalgayı tamamen gözlemlemek için değiştirdik. Bu adımda, elektrikli stimülatör cihazı tarafından üretilen dört voltajı doğrulamak mümkündür. 60 kilo Hertz'de 50 volt, 100 volt, 150 volt ve 200 volt, sinüs rüzgar forumu.
Elektrik alanlarına benzer şekilde, manyetik alan dağılımını doğrulamak için bir hesaplama simülasyonı uygulandı. Cooper teli ve hava tarafından oluşturulan bobini simüle etmek için eksenemetrik bir konfigürasyon kullanıldı. Burada farklı malzeme özellikleri göz önünde bulunduruldu ve uygulanan frekans 60 Hertz olarak belirlendi.
Tüm parametreler tanıtıldıktan sonra, model manyetik alan dağılımını gözlemlemek için hesaplandı. Son olarak, manyetik alanın bobinin ortasına homojen bir şekilde nasıl dağıtıldığını gözlemlemek için bir diyagram gerçekleştirildi. Ampere Yasası'ndan türetilen solenoid alan denklemi, Cooper telinin dönüş sayısının vakum N' olduğu manyetik alanı hesaplamak için kullanıldı.
Ben akımdır ve çapına göre derecelendirilecek olan bobinin uzunluğudur. Bu parametrelerin değerleri, iki milimetrelik bir manyetik alanı tahmin etmek için seçildi. Manyetik alanları oluşturan devre hesaplamalı olarak simüle edildi.
Burada transformatör doğrudan prize bağlanır. Akımı gövdek ve 1 milimetre uzunluğunda manyetik alanlar oluşturmak için değişken bir direnç kullanıldı. Devreyi korumak için bir sigorta bağlandı.
Hesaplamalar yapıldıktan sonra polimetil methakrilat desteği ve bobin üretildi Simülasyon yapıldıktan sonra Petri kaplarının stimülasyon cihazının ortasında bulunmasını sağlamak için özel bir cihaz ürettik. Bundan sonra, bobinin ortasında homojen bir manyetik alan sağlamak için kültürün ortasında yer alacak bir PVC tüpte 450 dönüşlü tel cooper ile bir madeni para üretiyoruz. Bundan sonra, devreye enerji vermek için altı Volt ve bir Amper çıkışlı bir transformatör üretiyoruz.
Manyetik simülatör cihazını test etmek için bobinin ürettiği akımı ölçtük. Bu önlem, seri olarak multimetre bobin ile bağlanarak gerçekleştirilir. Akımın yaklaşık bir Amper olduğunu doğruladıktan sonra transformatör devreyi kapatmak için bobine bağlanır.
Bundan sonra, osiloskop, manyetik stimülasyon tarafından oluşturulan 60 Hertz'deki sinüs sinyalini doğrulamak için bobinin çıkışlarına bağlanır. Hücre kültürleri elektriksel olarak uyarılırken, biyolojik örneklere kültür medyası değişiklikleri yapılırken steril koşulları korumak önemlidir, bu nedenle seçmenleri kabine sokmak gerekir. Kültür medyası değiştikten sonra kültür kuyu plakası elektronun üzerinde bulunur.
Hücre kültürlerini inkübatöre geri döndürmek için alt elektrot, üst elektrot hücre kültürünün üstüne yerleştirmek için kararlı bir yüzeyin üzerinde bulunur. Daha sonra, elektrik simülatörü cihazının çıkış kabloları her elektrotunun terminüsüne bağlanır. Son olarak, seçmenler elektriksel stimülasyonu başlatmak için inkübatöre dikkatlice yerleştirilmiştir.
Kültürel medya manyetik olarak uyarılan biyolojik örneklere değiştirildiğinde benzer steril koşullar göz önünde bulundurulmaktadır. Burada, 35 milimetrelik Petri yemekleri hücreleri, eksplantları veya iskeleleri kültüre etmek için kullanılır. Kültür ortamı değiştirildikten sonra, hücre kültürlerinin polimetillmethacrylate desteğine yer edilmesi gerekir.
Burada her Petri kabı birbiri üzerinde yer almaktadır. Bundan sonra, bobin hücre kültürlerini kapsayacak şekilde desteğin üzerinde dikkatlice bulunur. Son olarak, manyetik stimülasyona başlamak için manyetik stimülatör cihazı inkübatöre yerleştirilmiştir.
Gördüğünüz gibi, elektrikli stimülatör cihazı kondrositleri ve osteoblastları uyarmak için test edilmiştir. Burada çoğalma ve moleküler sentezi değerlendirdik. Elektrikli stimülatör ayrıca kondroepifizit uyarmak için test edilmiştir, büyüme plakasındaki morfolojik değişiklikleri değerlendirmek için eksplantlar.
Ek olarak, kültür, mezenkimal STEM hücreleri üronik asit ve jelatin hidrojeller kondrojenik farklılaşma potansiyelini değerlendirmek için elektriksel olarak uyarılmıştır. Öte yandan, manyetik stimülatör cihazları, hem çoğalma hem de moleküler sentezi değerlendirmek için kondrositleri uyarmak için test edilmiştir. Geliştirdiğimiz cihazlar, bu çalışmada uyumluluk sorunlarını önler, biyolojik malzemeyle doğrudan temas halinde olduklarında elektrotlar tarafından sayılır.
Ayrıca, bu tür cihazlar pH'daki değişiklikleri ve moleküler kültür jel seviyelerinin azaltılmasını önlediği için bir avantajı temsil eder. Gerilim ve frekanslar biyolojik dokuların uyarılması anında dikkate alınması gereken önemli değişkenlerdir. Bir yandan göç, çoğalma, gen ekspresyözü gibi hücre dinamiklerinin uygulanan voltajın yeteneğine bağlı olduğu kanıt olmuştur.
Öte yandan, özellikle hücre zarı kanallarının açılıp kapanmasında düşük ve yüksek frekansların hücreler üzerinde etkili olduğu, bunun da hücre içi ve hücre içi seviyelerde farklı sinyal yollarını tetiklediği kanıtlanmıştır. Genel olarak, bu benzer cihaz hücresel alternatif implantasyon gibi rejeneratif tedavileri iyileştirmek için klinik ortamlara tahmin edilebilir. Bu tür bir tedavi doku yenilenmesi için in vitro ve in vivo teknikleri birleştirir.
Burada, elektrik ve manyetik uyarıcılar, hastaya implante edilmeden önce hücrelerin, dokuların ve iskelelerin hücresel ve moleküler özelliklerini geliştirerek biyolojik malzemelerin uyarılmasında önemli bir rol oynayabilir.
