Name: electric and magnetic field devices for stimulation of biological tissues
Uploaded: 2021-05-15T15:00:00
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Les auteurs remercient le soutien financier apporté par « Fondo Nacional de Financiamiento para la Ciencia, la Tecnología, y la Innovación -Fondo Francisco José de Caldas- Minciencias » et Universidad Nacional de Colombia grâce à la subvention n° 80740-290-2020 et au soutien reçu par Valteam Tech - Recherche et Innovation pour fournir l’équipement et le soutien technique dans l’édition de la vidéo.

1. Simulation des FE et des MF
REMARQUE : La simulation des FE et des MF a été réalisée en multiphysique COMSOL.
<ol><li>Sélectionnez une configuration 2D axisymétrique pour représenter à la fois les domaines électriques et magnétiques.</li>
	<li>Dans la configuration physic, sélectionnez soit l’interface Courant électrique pour calculer les EF dans des électrodes parallèles, soit l’interface Champ magnétique pour calculer les MF autour de...

Les traitements utilisés pour guérir différentes pathologies qui affectent les tissus humains sont des thérapies pharmacologiques32 ou des interventionschirurgicales 33, qui cherchent à soulager la douleur localement ou remplacer les tissus affectés par des explantations ou des greffes. Récemment, la thérapie cellulaire autologue a été proposée comme thérapie alternative pour traiter les tissus blessés, où les cellules sont isolées du patient et élargies, pa...

Il a été démontré que les FE et les MF modifient la dynamique cellulaire, stimulant la prolifération et augmentant la synthèse des principales molécules associées à la matrice extracellulaire des tissus1. Ces stimuli biophysiques peuvent être appliqués de différentes façons en utilisant des paramètres et des dispositifs spécifiques. En ce qui concerne les dispositifs de générer des FE, les stimulateurs de couplage direct utilisent des électrodes qui sont en contact avec des échantillons biologiques in vitro ou implantées directement dans les tissus des patients et des animaux in vivo2; cependant, il y a encore des limitations et des insuffisances qui incluent la biocompatibilité insuffisante par les électrodes en contact, les changements dans le pH et les niveaux moléculairesd’oxygène 1. Au contraire, les dispositifs indirects de couplage produisent des EF entre deux électrodes, qui sont placées en parallèle aux échantillonsbiologiques 3,permettant une technique alternative non invasive pour stimuler les échantillons biologiques et éviter le contact direct entre les tissus et les électrodes. Ce type d’appareil peut être extrapolé aux applications cliniques futures pour effectuer des procédures avec une invasion minimale au patient. En ce qui concerne les appareils qui génèrent des MF, les stimulateurs de couplage inductifs créent un courant électrique variable dans le temps, qui traverse une bobine qui se trouve autour des culturescellulaires 4,5. Enfin, il existe des dispositifs combinés, qui utilisent des FE et des MF statiques pour générer des champs électromagnétiques transitoires1. Étant donné qu’il existe différentes configurations pour stimuler les échantillons biologiques, il est nécessaire de tenir compte de variables telles que la tension et la fréquence lorsque des stimuli biophysiques sont appliqués. La tension est une variable importante, car elle influence le comportement des tissus biologiques; par exemple, il a été démontré que la migration cellulaire, l’orientation et l’expression des gènes dépendent de l’amplitude de la tensionappliquée 3,6,7,8,9,10. La fréquence joue un rôle important dans la stimulation biophysique, car il a été démontré que ceux-ci se produisent naturellement in vivo. Il a été démontré que les fréquences élevées et basses ont des effets bénéfiques sur les cellules; en particulier, dans les canaux calciques à barrière de tension de membrane cellulaire ou le réticulum endoplasmique, qui déclenchent différentes voies de signalisation au niveau intracellulaire1,7,11.
Selon ce qui précède, un dispositif pour générer des FE se compose d’un générateur de tension relié à deux condensateurs parallèles12. Ce dispositif a été mis en œuvre par Armstrong et coll. pour stimuler à la fois le taux prolifératif et la synthèse moléculaire des chondrocytes13. Une adaptation de cet appareil a été réalisée par Brighton et coll. qui ont modifié les plaques de puits de la culture cellulaire en perçant leurs couvercles supérieur et inférieur. Les trous ont été remplis par des glissières de couverture, où les verres du bas ont été utilisés pour la culture des tissus biologiques. Des électrodes ont été placées sur chaque glissière de couverture pour générer desFE 14. Ce dispositif a été employé pour stimuler électriquement des chondrocytes, des osteoblastes et des explants de cartilage, montrant une augmentation dela prolifération cellulaire 14,15,16 et synthèse moléculaire3,17. L’appareil conçu par Hartig et coll. se composait d’un générateur d’ondes et d’un amplificateur de tension, qui étaient reliés à des condensateurs parallèles. Les électrodes étaient faites d’acier inoxydable de haute qualité situé dans un étui isolant. Le dispositif a été employé pour stimuler des osteoblastes, montrant une augmentation significative de la prolifération et de la sécrétion deprotéine 18. L’appareil utilisé par Kim et coll. se composait d’une puce stimulateur biphasique du courant, qui a été construite à l’aide d’un procédé de fabrication de semi-conducteurs complémentaires d’oxyde métallique à haute tension. Une plaque de puits de culture a été conçue pour la culture des cellules sur une surface conductrice avec stimulation électrique. Les électrodes étaient recouvertes d’or sur des plaques desilicium 19. Ce dispositif a été employé pour stimuler des osteoblastes, montrant une augmentation de la prolifération et de la synthèse du facteur de croissance endothélial vasculaire19,et stimulant la production de l’activité alcaline de phosphatase, du dépôt de calcium et des protéines morphogenicd’os 20. De même, ce dispositif a été employé pour stimuler le taux prolifératif et l’expression du facteur de croissance endothélial vasculaire des cellules souches mésenchymales de moelleosseuse humaine 21. L’appareil conçu par Nakasuji et coll. était composé d’un générateur de tension relié à des plaques de platine. Des électrodes ont été construites pour mesurer le potentiel électrique à 24 points différents. Ce dispositif a été employé pour stimuler des chondrocytes, montrant que les EF n’ont pas modifié la morphologie cellulaire et la prolifération accrue et la synthèse moléculaire22. L’appareil utilisé par Au et coll. se composait d’une chambre en verre équipée de deux tiges de carbone reliées à un stimulateur cardiaque avec des fils de platine. Ce stimulateur a été employé pour stimuler des cardiomyocytes et des fibroblastes, améliorant l’allongement cellulaire et l’alignement de fibroblaste23.
Différents dispositifs MF ont été fabriqués à partir de bobines Helmholtz pour stimuler plusieurs types d’échantillons biologiques. Par exemple, les bobines d’Helmholtz ont été employées pour stimuler la prolifération et la synthèse moléculaire des chondrocytes24,25,pour augmenter la synthèse protéoglycane des explants 26 de cartilagearticulaire,pour améliorer l’upregulation de gène liée à la formation d’os des cellules osteoblast-like27,et pour augmenter la prolifération et l’expression moléculaire des cellules endothéliales28. Les bobines Helmholtz génèrent des MFs sur deux bobines situées l’une devant l’autre. Les bobines doivent être placées avec une distance égale au rayon des bobines pour assurer un MF homogène. L’inconvénient d’utiliser les bobines Helmholtz réside dans les dimensions de bobine, parce qu’elles doivent être assez grandes pour générer l’intensité MF requise. En outre, la distance entre les bobines doit être suffisante pour assurer une distribution homogène des MF autour des tissus biologiques. Pour éviter les problèmes causés par les bobines Helmholtz, différentes études ont été axées sur la fabrication de bobines solénoïdes. Les bobines de solénoïde sont basées sur un tube, qui est enroulé avec du fil de cuivre pour générer des MFs. Les entrées de fil de cuivre peuvent être reliées directement à la prise ou à une alimentation électrique pour dynamiser la bobine et créer des MFs au centre du solénoïde. Plus la bobine tourne, plus le MF généré. La magnitude MF dépend également de la tension et du courant appliqués pour dynamiser la bobine29. Bobines séloïdes ont été utilisés pour stimuler magnétiquement différents types de cellules telles que HeLa, HEK293 et MCF730 ou cellules souches mésenchymales31.
Les dispositifs utilisés par différents auteurs n’ont pas considéré ni la taille adéquate des électrodes ni la longueur correcte de la bobine pour distribuer homogènement les FE et les MF. En outre, les appareils génèrent des tensions et des fréquences fixes, limitant leur utilisation pour stimuler des tissus biologiques spécifiques. Pour cette raison, dans ce protocole, une ligne directrice de simulation computationnelle est effectuée pour simuler à la fois les systèmes capacitifs et les bobines afin d’assurer une distribution homogène des FE et des MF sur les échantillons biologiques, en évitant l’effet de bord. En outre, il est démontré que la conception de circuits électroniques génère des tensions et la fréquence entre les électrodes et la bobine, la création d’EFs et MFs qui surmonteront les limitations causées par l’impedance de la culture cellulaire bien plaques et de l’air. Ces modifications permettront la création de bioréacteurs non invasifs et adaptatifs pour stimuler tout tissu biologique.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Electrical stimulator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operational amplifier</td>
			<td>Motorola</td>
			<td>LF-353N</td>
			<td>---- 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>22 k&#937; 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>10 k&#937; 
			Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>2.6 k&#937; 
			Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>2.2 k&#937; 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>1 k&#937; 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>220 &#937; 
			Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>22 &#937; 
			Quantity: 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>10 &#937; 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>6.8 &#937; 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>3.3 &#937; 
			Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyester capacitors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>1 nF 
			Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyester capacitors</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>100 nF 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VHF Band Amplifier Transistor JFET</td>
			<td>Toshiba</td>
			<td>2SK161</td>
			<td>---- 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power transistor BJT NPN</td>
			<td>Mospec</td>
			<td>TIP 31C</td>
			<td>---- 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zener diode</td>
			<td>Microsemi</td>
			<td>1N4148</td>
			<td>---- 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Switch</td>
			<td>Toogle Switch</td>
			<td>SPDT - T13</td>
			<td>---- 
			Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toroidal ferrite core</td>
			<td>Caracol</td>
			<td>----</td>
			<td>T*22*14*8 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooper wire</td>
			<td>Greenshine</td>
			<td>----</td>
			<td>AWG &#8211; 24 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Relimate header with female housing</td>
			<td>ADAFRUIT</td>
			<td>----</td>
			<td>8 pin connectors 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Relimate header with female housing</td>
			<td>ADAFRUIT</td>
			<td>----</td>
			<td>2 pin connectors 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Female plug terminal connector</td>
			<td>JIALUN</td>
			<td>----</td>
			<td>4mm Lantern Plugs (Plug + Socket) 15 A 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum Heat Sink</td>
			<td>AWIND</td>
			<td>----</td>
			<td>For TIP 31C transistor 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Led</td>
			<td>CHANZON</td>
			<td>----</td>
			<td>5 mm red 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integrated circuit socket connector</td>
			<td>Te Electronics Co., Ltd.</td>
			<td>----</td>
			<td>Double row 8-pin DIP 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 pin connectors set</td>
			<td>STAR</td>
			<td>----</td>
			<td>JST PH 2.0 
			Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 pin screw connectors</td>
			<td>STAR</td>
			<td>----</td>
			<td>For PCB 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 pin screw connectors</td>
			<td>STAR</td>
			<td>----</td>
			<td>For PCB 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Banana connector test lead</td>
			<td>JIALUN</td>
			<td>----</td>
			<td>P1041 - 4 mm - 15 A 
			Quantity: 7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bullet connectors to banana plug charge lead</td>
			<td>JIALUN</td>
			<td>----</td>
			<td>4 mm male-male/female-female adapters - 15 A 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Case</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>ABS 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrodes</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>Stainless &#8211; steel 
			Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode support</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>Teflon 
			Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed circuit board</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stimulator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooper wire</td>
			<td>Greenshine</td>
			<td>----</td>
			<td>AWG &#8211; 18 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AC power plugs</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>120 V AC &#8211; 60 Hz 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Banana female connector test lead</td>
			<td>JIALUN</td>
			<td>----</td>
			<td>1Set Dual Injection - 4 mm &#8211; 15 A 
			Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Banana male connector test lead</td>
			<td>JIALUN</td>
			<td>----</td>
			<td>1Set Dual Injection - 4 mm 15 A 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture well plate support</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>PMMA 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fuse</td>
			<td>Bussmann</td>
			<td>2A</td>
			<td>---- 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transformer</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>1A &#8211; 6 V AC 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube</td>
			<td>----</td>
			<td>----</td>
			<td>PVC 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable rheostat</td>
			<td>MCP</td>
			<td>BXS150</td>
			<td>10 &#937; 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>General equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital dual source&#160;</td>
			<td>PeakTech</td>
			<td>DG 1022Z</td>
			<td>2 x 0 - 30 V / 0 - 5 A CC / 5 V / 3 A fijo 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Oscilloscope</td>
			<td>Rigol</td>
			<td>DS1104Z Plus</td>
			<td>100 MHz, bandwidth, 4 channels 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital multimeter</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>F179</td>
			<td>Voltage CC &#8211; CA (1000 V). Current CC &#8211; CA 10 A. Frequency 100 kHz 
			Quantity: 1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electric and magnetic field devices for stimulation of biological tissues

Les champs électriques (FE) et les champs magnétiques (MF) ont été largement utilisés par l’ingénierie tissulaire pour améliorer la dynamique cellulaire comme la prolifération, la migration, la différenciation, la morphologie et la synthèse moléculaire. Cependant, des variables telles que la force de stimulus et les temps de stimulation doivent être considérées en stimulant des cellules, des tissus ou des échafaudages. Étant donné que les FE et les MF varient selon la réponse cellulaire, il n’est pas clair comment construire des dispositifs qui génèrent des stimuli biophysiques adéquats pour stimuler les échantillons biologiques. En fait, il y a un manque de preuves concernant le calcul et la distribution lorsque des stimuli biophysiques sont appliqués. Ce protocole est axé sur la conception et la fabrication d’appareils pour générer des FE et des MF et la mise en œuvre d’une méthodologie computationnelle pour prédire la distribution des stimuli biophysiques à l’intérieur et à l’extérieur des échantillons biologiques. Le dispositif EF était composé de deux électrodes parallèles en acier inoxydable situées au sommet et au bas des cultures biologiques. Les électrodes étaient reliées à un oscillateur pour générer des tensions (50, 100, 150 et 200 Vp-p) à 60 kHz. L’appareil MF était composé d’une bobine, qui a été dynamisé avec un transformateur pour générer un courant (1 A) et la tension (6 V) à 60 Hz. Un support en méthacrylate polyméthyle a été construit pour localiser les cultures biologiques au milieu de la bobine. La simulation computationnelle a élucidé la distribution homogène des FE et des MF à l’intérieur et à l’extérieur des tissus biologiques. Ce modèle informatique est un outil prometteur qui peut modifier des paramètres tels que les tensions, les fréquences, les morphologies tissulaires, les types de plaques de puits, les électrodes et la taille des bobines pour estimer les FE et les MF pour obtenir une réponse cellulaire.

Simulation computationnelle Les distributions de FE et de MF sont indiquées à la figure 3. D’une part, il a été possible d’observer la répartition homogène des FE dans le système capacitif (figure 3A). L’EF a été tracé pour observer en détail l’ampleur du champ à l’intérieur de l’échantillon biologique( figure 3B). Cette simulation a été utile pour paramétiser la taille des électrode...

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Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Ce protocole décrit le processus étape par étape pour construire des stimulateurs électriques et magnétiques utilisés pour stimuler les tissus biologiques. Le protocole comprend une ligne directrice pour simuler les champs électriques et magnétiques informatiques et la fabrication d’appareils stimulateurs.

Dispositifs électriques et magnétiques de champ pour la stimulation des tissus biologiques

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...

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.

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Mass spectrometry imaging (MSI) provides untargeted molecular information with the highest specificity and spatial resolution for investigating biological ...

Detection of Exosomal Biomarker by Electric Field-induced Release and Measurement (EFIRM)

Detection of Exosomal Biomarker by Electric Field-induced Release and Measurement EFIRM

Détection de biomarqueurs exosomales par déclenchement électrique induite par champ et évaluation (EFIRM)

Exosomes are microvesicular structures that play a mediating role in intercellular communication. It is of interest to study the internal cargo of ...

Electrotaxis Studies of Lung Cancer Cells using a Multichannel Dual-electric-field Microfluidic Chip

Électrotaxie l&#39;étude des cellules du cancer du poumon à l&#39;aide d&#39;un double-Multichannel champ électrique microfluidique Chip

The behavior of directional cell migration under a direct current electric-field (dcEF) is referred to as electrotaxis. The significant role of ...

Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

Magnétique alternatif microgels de gélatine hybride sensible au champ de libération contrôlée de médicaments

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

High-throughput Identification of Bacteria Repellent Polymers for Medical Devices

Haut-débit Identification des bactéries Polymères répulsifs pour les dispositifs médicaux

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as ...

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

Automatisé de robotique Liquid Handling assemblage de dispositifs modulaires ADN

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

Metabolic Support of Excised, Living Brain Tissues During Magnetic Resonance Microscopy Acquisition

Soutien métabolique des excisées, les tissus de cerveau vivants lors de l’Acquisition de la microscopie par résonance magnétique

This protocol describes the procedures necessary to support normal metabolic functions of acute brain slice preparations during the collection of magnetic ...

High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

Haute résolution en utilisant deux Modes de Jet électrohydrodynamique le Patterning : Drop on Demand et contigu électrofilage

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...