Univert verbessert die Sicherheit von Gerüsten für die regenerative Medizin

Im Bauplan für den Aufbau menschlicher Gewebe spielen zelluläre Gerüste eine entscheidende Rolle. Diese Strukturen dienen nicht nur als Nährböden für das Zellwachstum, sondern auch als Leitgerüste für die Geweberegeneration. Wenn diesen Gerüsten jedoch die richtige mechanische Festigkeit fehlt – ähnlich wie bei minderwertigen Bauprojekten – können selbst die anspruchsvollsten zellulären Technologien unwirksam sein. Die entscheidende Frage ist: Wie können wir sicherstellen, dass diese Gerüste robust genug sind, um den mechanischen Herausforderungen des Zellwachstums und der Geweberekonstruktion standzuhalten?

Die Antwort liegt in präzisen Druckfestigkeitsprüfungen. Eine neue Generation von mechanischen Testsystemen im zellulären Maßstab ermöglicht es Forschern nun, wirklich zuverlässige Gerüste für die regenerative Medizin zu entwickeln.

UniVert: Entwickelt für die Kompressionsprüfung von Biomaterialien

Das UniVert-System ist mehr als ein herkömmlicher Kompressionstester – es ist ein Präzisionsinstrument, das speziell für die Charakterisierung von Biomaterialien entwickelt wurde. Seine Kernvorteile umfassen:

• Breiter Kraftbereich: Messungen von 0,5 N bis 10 kN, geeignet für alles von weichen Hydrogelen bis hin zu starren Keramikgerüsten.
• Biokompatibilität: Entwickelt mit Blick auf biologische Proben, unter Verwendung von Materialien, die die Lebensfähigkeit der Zellen nicht beeinträchtigen.
• Vielseitige Probenhandhabung: Mehrere Befestigungsoptionen, einschließlich Feder- und Schraubklemmen, gewährleisten stabile Testbedingungen für empfindliche biologische Proben.
• Anpassbare Testmodi: Durch modulare Komponenten führt das System Druck-, Zug- und Drei-Punkt-Biegeprüfungen durch.
• Kompakte Stellfläche: Mit nur 22 cm x 54 cm passt das Gerät problemlos in Laborumgebungen.

Druckprüfung: Der Schlüssel zum Verständnis der Gerüstleistung

Die Druckfestigkeit ist ein entscheidender Parameter zur Bewertung der Haltbarkeit von Gerüsten und gibt den Widerstand einer Struktur gegen Verformung und Versagen unter Druck an. Durch Druckprüfungen erhalten Forscher mehrere kritische Parameter:

• Druckfestigkeit: Die maximale Spannung, die ein Gerüst vor dem Versagen aushält.
• Streckgrenze: Die Spannung, bei der eine bleibende Verformung beginnt.
• Elastizitätsmodul (Young's Modulus): Ein Maß für die Steifigkeit während der elastischen Verformung.
• Poissonzahl: Das Verhältnis zwischen lateraler und longitudinaler Verformung unter Druck.

Diese Messungen sind unerlässlich für die Optimierung des Gerüstdesigns und die Vorhersage der In-vivo-Leistung. Beispielsweise erfordert die Knochengewebezüchtung Gerüste mit ausreichender Druckfestigkeit für tragende Anwendungen, während die Knorpelzüchtung spezifische elastische Eigenschaften erfordert, um das Verhalten von natürlichem Gewebe nachzuahmen.

Anwendungen: Von Gerüsten zu lebenden Geweben

Die Anwendungen des Systems erstrecken sich über mehrere Bereiche der Biomaterialforschung:

• Gerüstmaterialien: Prüfung von natürlichen (Kollagen, Hyaluronsäure) und synthetischen (PLGA, PCL) Materialien.
• Knochenersatzstoffe: Bewertung von Festigkeit und Steifigkeit für physiologische Tragfähigkeit.
• Hydrogele: Messung des Kompressionsmoduls und der Quellverhältnisse für Anwendungen in der Medikamentenabgabe.
• 3D-Kulturmodelle: Bewertung mechanischer Eigenschaften zur Untersuchung von Zell-extrazellulären Matrix-Interaktionen.
• Biologische Gewebe: Untersuchung des mechanischen Verhaltens von Weichteilen wie Sehnen und Bändern.

Fortschrittliche Software und Bildgebungsfunktionen

Das System umfasst eine hochentwickelte Software für die Echtzeit-Datenerfassung und automatisierte Analyse mit intuitiven Benutzeroberflächen, anpassbaren Protokollen und umfassenden Datenexportoptionen. Optionale Bildgebungssysteme ermöglichen die synchronisierte visuelle Aufzeichnung während der Tests, während die digitale Bildkorrelationstechnologie die Oberflächendehnungsverteilung abbildet – besonders wertvoll für die Untersuchung komplexer Materialverformungen.

Für die physiologische Simulation ermöglicht ein temperaturkontrolliertes Wasserbad Tests in flüssigen Umgebungen und erhält die Lebensfähigkeit der Probe während der Experimente. Lehrkits mit verschiedenen Proben und Protokollen erleichtern die Laborunterweisung.

Technische Spezifikationen

Zu den bemerkenswerten Merkmalen des Systems gehören:

• Kompakte Abmessungen, optimiert für Laborräume.
• Austauschbare Kraftsensormodule für vielfältige experimentelle Anforderungen.
• Umfassende Datenanalysesoftware mit Echtzeit-Grafiken.
• Optionale hochauflösende CCD-Bildgebung zur Dehnungsmessung.

Kompatible Probentypen reichen von synthetischen Polymeren und Keramiken bis hin zu biologischen Geweben wie Mäusesehnen, was das System vielseitig für verschiedene Forschungsanwendungen macht. Die integrierte Software verwaltet Testprotokolle und zeichnet Kraft-Weg-Beziehungen auf, mit intuitiven Datenvisualisierungswerkzeugen für die Analyse nach dem Experiment.