На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


контрольная работа Перевод статьи «Revolutionizing biodegradable metals» из журнала Materials Today

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 08.07.2012. Сдан: 2010. Страниц: 7. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


     Федеральное агентство по образованию
     Муниципального  образовательного учреждения
     Высшего профессионального образования
     Тульский  Государственный  Университет 
 
 
 

     Кафедра «Физики металлов и материаловедения» 
 
 
 
 

     Контрольно  курсовая работа
     по  дисциплине «Электронная микроскопия»
     Перевод статьи «Revolutionizing biodegradable metals»
     из журнала Materials Today (октябрь 2009 | выпуск 12 | номер 10)
     авторов Yeoheung Yun, Zhongyun Dong, Namheon Lee, Yijun Liu и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      
     Выполнил:
     студент группы 430561             А.Н. Шаланина 

     Проверил:            С.А. Головин
     проф. 
 
 
 

     Тула 2010
materialstoday
october 2009 | volume 12 | number 10
                                                                                        Revolutionizing Biodegradable Metals 

Yeoheung Yun1, Zhongyun Dong2, Namheon Lee1, Yijun Liu1, Dingchuan Xue3, Xuefei Guo4, Julia Kuhlmann4, Amos Doepke4, H. Brian Halsall4, William Heineman4, Surya Sundaramurthy1, Mark J. Schulz1*, Zhangzhang Yin1, Vesselin Shanov3, Douglas Hurd1, Peter Nagy5, Weifeng Li1, and Curtis Fox6
1Mechanical Engineering Department, University of Cincinnati, USA
2Internal Medicine Department, University of Cincinnati, USA
3Chemistry Department, University of Cincinnati, USA
4Chemical and Materials Engineering Department, University of Cincinnati, USA
5Aerospace Engineering Department, University of Cincinnati, USA
*E-mail: mark.j.schulz@uc.edu 

     Совершенствование биоразлагаемых металлов
     Развитие  биоразлагаемых металлических  имплантатов - это сложная задача, потому что она сочетает в себе инженерные и медицинские требования к материалу. В этой статье рассматривается совершенствование зондирования и методов контроля  коррозии, которые могут помочь в разработке биоразлагаемых металлических имплантатов. 
Биоразлагаемые металлические имплантаты растворяются, после того как новая ткань формируется. Один из наиболее важных факторов при разработке биоразлагаемых имплантатов – это изучение активного интерфейса, который должен отслеживать и контролировать медицинские проблемы биосовместимости. Эти миниатюрные, на основе нанотехнологий датчики, измеряющие активность процесса деградации и формирования ткани, должны использоваться в искусственных и в естественных условиях эксперимента. Эти датчики могут контролировать химические компоненты и активность клеток, могут стать источником новых знаний о биоразлагаемых устройствах и о том, как наиболее полно контролировать интерфейс, чтобы обеспечить лучшую биологическую активность для регенерации новых тканей в течение короткого времени. Разработка новых сплавов, наноматериалов, миниатюрных датчиков, методов контроля над коррозией покрытий, а также вспомогательных разработок, таких как биоразлагаемые капсулы лекарств, как ожидается, откроют новую эру в технике материалов для медицины.
 
 
 

     Важность  биоразлагаемых имплантов
     По  показателям маркетинговых исследований в США рынок биомедицинских имплантов  составляет около 27 миллиардов долларов, рынок биосовместимых материалов составляет 11 миллиардов долларов, рынок микроэлектронных медицинских имплантов составляет 12 миллиардов долларов, и эти рынки растут примерно на 9 % в год. Писатели и изобретатели, такие как Роберт Фрейтас, Джастин Раттнер, и Рэй Курцвейл описывают совмещение людей и машин. Планы национальные институтов здоровья и программы национального научного фонда привносят феноменальный прогресс в области биомедицинских исследований. Примеры повышенного внимания к разработке инженерных систем, которые могут взаимодействовать с человеческим телом, обещают улучшить качество жизни и снизить стоимость здравоохранения. Биологически системы, в частности, предлагают большие преимущества в сопутствующих разработках с имплантами, используемых сегодня. Обещают, что новые виды имплантатов на основе биоразлагаемых металлов, такие как магний и железо, могут адаптироваться к человеческому телу, в которое они имплантированы, и, в конечном итоге, растворяться, когда больше не нужны. Это помогло бы пациентам, например детям, страдающим волчьей пастью, с переломами, с угловой деформацией длинных костей или части конечностей, избавиться от боли за несколько процедур, используя импланты, затем удалить его, отремонтировать и заново имплантировать современное поколение устройств, если необходимо.  
           В качестве другого  примера рассмотрим металлические сетки стенты, которые в настоящее время используются миллионами людей для лечения закупорки коронарной артерии или других местах в системе кровообращения. В небольшом проценте случаев стент может вызвать иммунный ответ, что приводит к росту рубцовой ткани и формированию кровяных сгустков.
     Если  закупорка произошла снова, то такие  стенты сложно удалить, и должны быть вставлены новые стенты. Использование биологически стентов может предотвратить эту ситуацию и свести к минимуму число инвазивных процедур. Биоразлагаемые стенты, как и большинство биоразлагаемых имплантов будут иметь свои собственные цели и рынок, как например, в случае молодых пациентов имеющих врожденный порок сердца или взрослых пациентов, склонных к рестенозе.
     В этой статье рассмотрена теоретическая  составляющая, охватывающая широкую область назначения биоразлагаемых материалов, и практическая сторона проблемы. Включены новые технологии производства настраиваемых разлагаемых металлических имплантов, инновационные технологии покрытия для получения специальных функциональных поверхностей, новых материалов и методов разработки нонаустройств для управления имплантами.
     Коррозионный  контроль над имплантами
     Коррозионный  механизм
     Стандартный электродный потенциал магния (Mg) является -2,37 В, в сравнении со стандартным  водородным электродом, который дает стандартный электродный потенциал  равный ноль вольт. Этот стандартный  потенциал так отрицателен, что Mg широко использует анод для котодной защиты металла. Скорость коррозии Mg очень  низка на воздухе, но она возрастает в хлоридных и сульфатных растворах.
     Как показано на Pourbaix (потенциал-рН) диаграмме  на рис. 1, a, коррозией Mg можно управлять путем изменения местного рН или потенциала. Процесс разложения биоразлагаемого Mg-вого импланта – это комплекс. Mg распадается при коррозийной реакции с водой, образуя кристаллическую пленку гидроксида магния и водорода, также частицы Mg способствуют растрескиванию водорода. Рис. 1 (б) показывает схематическую реакцию коррозии Mg. Важнейший продуктами реакции для биологических разработок являются выделения водорода (Н2), гидроксильных групп (ОН--) и гидроксид магния (Mg(OH)2).
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 

     Сравнивая обычные металлы, такие как алюминий и железо, и их сплавы, Mg и магниевые сплавы, имеем необычное поведение коррозии. Например, Сонг и другие предложили другой коррозионный механизм Mg и сплавов назвали (Negative Difference Effect) Негативное Влияние Разницы, который описывает феномен, когда скорость выделения  Н2 возрастает с повышением анодной поляризацией магния. Кроме типичной эктрохимической коррозии, хорошо известно, что Mg роявляет физическое расслоение частей металла от анодного металла, этот эффект называется (Chunk Effect) Эффект Куска.  Джейн Чен и другие предложили, что гидрид Mg может быть подвержен хрупкому разрушению. Напряжение, вызванное давлением водорода, называется охрупчиванием водорода, происходит по границам зерен и дислокаций и может привести к хрупкому разрушению. Авторы статьи также подтвердили хрупкое поведение чистого Mg в процессе коррозии, как показано на рис. 2а. Проектирование металлических изделий, таких как магниевый винт, представленный на рис. 2б должно включать оценку сопротивляемости детали коррозии и разработке покрытий сплавов которые обеспечивают желаемую скорость коррозии и снижают сопротивляемость во времени.
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 
 
 

     Типичные  характеристики магниевой коррозии описаны далее. Гидроксид магния называют молоком магнезии или брусита, который обладает низкой растворимостью в воде, может быть сформирован  после физического отрыва от поверхности металла магния. Также, пузырьки водорода начинают расти на местах коррозии. Эта пробелема, потому что водородный газ сложно выбросить в атмосферу (можно испотльзовать иглы), водород является причиной токсического действия на ткань. Во время коррозии 1 мл. Н2 выделяется на каждый 1 мг. Mg. Другая проблема – это увеличение локальных pH в импланте за счет гидроксильных групп. Высокий рН подавляет пролиферацию клеток и тканеобразование. В статичном растворе pH может увеличиваться до 10. Эти проблемы могут выглядеть серьезней в лабораторных условиях, нежели чем в теле. Что в действительности происходит в естественных условиях в сердечнососудистой системе, может быть смоделировано в пробирке с помощью электролита, имеющего соответствующий хлорид, фосфат, и концентрацию белка, применяя механическое возбуждение, и использования потоко-клеточной среды с конвекцией и диффузией. Увеличение рН на корродирующей поверхности может быть нейтрализовано в амортизирующих растворах и систематические потоки. Но увеличение скорости течения увеличивает и скорость коррозии биоразлагаемых имплантов, а механическое возбуждение создает коррозию под напряжением, пористость, и усталостную коррозию. Таким образом, тщательная оптимизация необходима для проектирования биоразлагаемых имплантов. В качестве примера проектирования магниевых сплавов, использование лития с магнием повышает pH, который стабилизирует пленку гидроксида магния на корродирующей поверхности. Измерения по потере веса после погружения металла в специальный раствор привел к главной идее, касаемо скорости коррозии. Скорость коррозии может быть контролируема путем введения в имплант или покрытие апатит, фосфат, силан или др. Обработка поверхностей, такая как электрлиз, анодизация, обработка ингибиторами, органическая обработка поверхности используются для защиты от коррозии.  

     Коррозионное  возбуждение
     Мультифизическое  программное обеспечение является очень полезным в анализе коррозионного  поведения, потери механических свойств, химических реакций путем диффузии и регенерации тканей. Полученные данные могут совместить внутриклеточные данные и сетевые модели, чтобы предположить биосовместимость имплантов и выявить величину токсичности.  
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 

     Рис. 3а иллюстрирует коррозионную модель, которая состоит из интерметаллических частиц (IMP), анодного металла Mg и изоляции.  ИМЧ играют роль катода в микро-гальванической магниевой коррозии, которая представлена диском радиуса 20 мкм, окружающий объем материала Mg. В реальном мире эта ситуация представляет собой интерметаллические частицы внедренные в большую магниевую матрицу, их источником могут быть примеси и легирующие элементы в базовом материале. Как показано на рис. 3б, концентрация ионов магния резко возрастает на границе между анодной и катодной областью, в то время как pH в растворе уменьшается. Это показывает, что Mg стремится к быстрой коррозии в растворе кислоты по сравнению с нейтральным или щелочным раствором. Миниатюрные датчики будут использоваться для измерения концентрации химических веществ во времени и пространстве, чтобы проверить результаты моделирования. 

     Датчики коррозии
     Миниатюрный потенциостат для измерения электрохимической  поляризации, поток коррозии и потенциальная  схема могут служить датчиком коррозии.  Рабочий электрод может быть встроен в биоразлагаемый металл, он может измерять ток, измерить потенциал цепи, поверхностное сопротивление и поверхностную емкость. Электрохимические методы могут применяться для измерения конкретных свойств коррозии, таких как скорость коррозии с течением времени, коррозии под напряжением  и коррозионного растрескивания. Кроме того, развитие покрывающих слоев и разрушение покрывающих слоев в биоразлагаемых имплантатах могут быть обнаружены. Датчики коррозии, основанные на оптике, были разработаны для конкретных материалов, таких как слой Ni-P или слой сплава Fe-C. Оптическая сила передачи снижается с утоньшением покрывающего слоя. Оптическая интерферометрия была также использована для измерения коррозии.
     Нанесение флуоресцентных покрытий на корродирующий  металл – это еще один способ визуализации процесса коррозии и изменения  локального pH. Портативные УФ-лампы могут быть использованы для иллюстрации истончения покрывающих слоев. Джули Левескью и другие разработали испытательную кабину для воспроизведения физиологических условий,  в которых происходит имплантация стентов в коронарные артерии. 
     Для оценки коррозионных свойств различных  металлов полезно использовать  (DC) поляризационное тестирование. Сравнение коррозии различных магниевых материалов после 48 часов погружения в моделирующую жидкость тела (SBF) показано на рис. 4а. 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 
 

     Прототип  магния имеет более низкую первоначальную скорость коррозии, чем другие тестируемые  материалы. Дальнейшее тестирование показывает, подходит ли прототип на роль импланта. Потенциометр, использующийся в качестве датчика, может отслеживать коррозию с течением времени.  

     Беспроводной  коррозионный мониторинг
     Мониторинг  биомедицинских имплантов, пока они  корродируют в теле, может помочь понять процесс коррозии и проверить, что имплант разлагается не слишком  быстро и не слишком медленно для  конкретного человека. В идеале имплант  должен следовать по определенной реакции растворения. На начальных этапах имплант должен нести нагрузку и способствовать медленному восстановлению травмированных участков. По мере восстановления имплант должен постепенно разлагаться и передавать часть нагрузке телу до тех пор, пор пока он не восстановиться или не вылечится. Кроме того, скорость коррозии должна быть достаточно медленна, чтобы имплант не разрушился под тяжестью нагрузки, и концентрация побочных продуктов коррозии не привысила предельного значения, которое тело сможет вынести.
     Беспроводной  токовихревой мониторинг коррозии магниевых  имплантов сейчас разрабатывается. Такой подход является безопасным, простым и низкостоящим по сравнению  с Х-излучением или методов магнитной  резонансной томографии. Токовихревой метод построен на принципе использования переменного тока в первичной катушке, который генерирует магнитное поле внутри и вокруг катушки. Когда электрический проводник приходит вблизи с магнитным полем, электрические токи, называемые "вихревые токи" индуцируются в проводнике. Вихревые токи создают магнитное поле, которое выступает в качестве противовеса полю, которое создало вихревые токи. Влияние выхревых токов может быть измерено путем намотки вторичной обмотки (выход) внутри первичной обмотки (вход). Связь между двумя обмотками снижается, когда проводник проходит в магнитном поле. Обычно токовихревой метод используется, когда нужно найти трещину в алюминиевом самолете или коррозию в стальном трубопроводе. Был проведен эксперимент по мониторингу коррозии  импаланта в человеческом теле. Mg-Y 4% пластина размером 25.4 x 15.8 x 3.2 мм была взвешена и погружена в стакан, содержащий высокую (х10) концентрацию фосфат-солевого амортизирующего раствора, который ускоряет процесс коррозии.  
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 
 

     Стенки стакана представляли кожу, а PBS раствор представлял среду человеческого тела. Внешняя поверхность стакана была обмотана гибкой катушкой, которая создавала магнитное поле, окружающее магниевый имплант. Расстояние между катушками и имплантом составляло 10 мм. Когда магниевую пластину в первый раз положили в электролит, то наблюдался максимум электропроводности и вихревых токов, возникающих в пластине, а выходное напряжение вторичной обмотки было наименьшим. По мере корродирования импланта выходное напряжение катушки постепенно увеличивается, потому что размер импланта уменьшается, а следовательно вихревых токов возникает меньше. Максимальное выходное напряжение наблюдается, когда имплант полностью растворен. Источник напряжения был отключен, когда измерения еще не были сделаны, потому что вихревые токи могли повлиять на скорость коррозии импланта. Схематическая экспериментальная установка показана на рисунке 5а. Зависимость изменение напряжения от уменьшения массы импланта представлена на рисунке 5б. Масса импланта немного увеличивается в начале испытания в связи с образованием на поверхности магния оксидной или гидроксидной пленки. Спустя 2 дня масса магниевой пластины начинает уменьшаться. По мере того как потери веса магниевой пластины увеличиваются, выходное напряжение катушки также увеличивается. Изменение напряжения (?V) было получено путем вычитания из выходного напряжения в начале эксперимента выходное напряжение, измеряемое каждый день в течение эксперимента. После этого испытания имплант может быть введен в человеческое тело, а напряжение зарегистрировано. Величина коррозии импланта может быть определена с помощью кривой, показанной на рисунке 5б. К тому же, другие аномалии, похожие на быструю или медленную коррозию или переломы импланта, могут быть обнаружены. Оставшийся срок службы импланта также может быть предсказан исходя из профиля коррозии. Точность этого метода зависит от того, на сколько точно были смоделирована среда человеческого тела в лабораторных условиях. Следующий шаг – это введение импланта в модель животного и измерение напряжения с течением времени, пока имплант разъедает. Рентгеновские снимки должны быть использованы для отображения процента коррозии импланта в животном. Дальнейшие исследования в области измерения явления коррозии будут сосредоточены на оптимизации геометрии катушки, например, использование больших катушек, использование меди в качестве материала катушки, увеличение токов для улучшения чувствительности измерений явления коррозии. Также необходимо представлять измерения, когда имплант помещен глубоко в тело. Оценка метода проведения мониторинга коррозии для различных магниевых сплавов, пористых материалов и различных покрытий для имплантов также планируется.  
 

     Химические  датчики для характеристики интерфейса импланта
     Биоразлагаемость  металлических имплантов таких  как сплавы Mg происходит химическим путем в соседних тканях и жидкостях. Большого размера датчики уже существуют для некоторых химических элементов, таких как ионы водорода (Н+), ионизированного магния (Mg 2+) и растворенного водорода, их состояние можно отслеживать в объеме раствора в течение процесса биоразложения. Несмотря на то, что такая информация может быть очень полезна в разработке соответствующих биоматериалов, до сих пор было сделано очень мало датчиков. Как уже было сказано, датчики, которые уже были продемонстрированы в других биологических исследованиях, также могут быть эффективны для использования в развивающихся биоразлагаемых металлических имплантах.  

     pH – датчики
     Местный pH – это важнейший параметр в коррозии биоразлагаемых металлических имплантов, поскольку рН на или вблизи границы металл/ткань влияет на скорость коррозии и предоставляет информацию о самом процессе. Поэтому для металлических имплантов требуется надежный и свободно имплантируемый  рН датчик. Ионы водорода влияют на большинство жизненных процессов, поэтому были разработаны различные пути измерения рН в отдельных клетках и плазме. Здесь мы обсуждаем некоторые виды рН датчиков и их возможность к зондированию импланта.
     Стеклянные  рН электроды были изучены более 70 лет назад, благодаря их отличной избирательности они стали стандартными РН датчиками для объемов растворов. Тем не менее, стеклянные электроды  хрупкие, непластичные, склонны к  врастанию в биологическую массу, что ограничивает их использование  в естественных условиях и обычно стеклянные рН датчики используются в лабораторных условиях. С 1960-х, оксидо-электродные системы известные как избирательные электроды с твердыми ионами, были изучены для измерения рН. Каммили и другие описали рН электрод на базе иридий/оксид иридия и имплантировали его в правый желудочек крыс. Стабильный рН ответ поддерживался в течение 40 дней имплантации. Однако, металл/оксид металла являются предметом вмешательства других электроактивных элементов в крови, таких как аскорбиновая кислота и мочевая кислота. С 1970 транзисторы с ионо чувчтвительными полями (ISFETs) стали новым типом электродов химического зондирования. ISFET – это транзистор с полупроводником из оксида металла, в котором составляющая из оксида металла заменена ионочувствительной мембраной. Вместо измерения разности потенциалов, ISFET использует потенциал для контроля тока между «истоком» и «стоком». Таким образом, ток используется для мониторинга активности. ISFET может быть простым и миниатюрным или массового производства, в качестве нескольких чувствительных элементов объединенных в один чип. В насоящее время большинство имплантируемых ISFET используются для мониторинга электролитов (K+, Ca2+ и Na+) в крови. Коммерциализация имплантируемых ISFET создает проблемы, которые могут потребовать значительных усилий для организации подобающей упаковки, «горящих» периодов или исправления оплошностей в течении непрерывного мониторинга в естественных условиях.
     Оптические  и волоконно-оптические датчики  рН имеют преимущества перед стеклянными  электродами в том, что они  защищены от электрических помех, могут  быть миниатюрными,  могут быть использован  для дистанционного зондирования и  в естественных условиях испытаний. Большинство оптических рН датчиков основаны на рН  показателях, встроенных на в твердые подложки, и изготовлены  в виде мембран или тонких твердых прозрачных покрывающих пленок. Однако, большинство волоконно-оптических датчиков рН изготавливаются путем присоединения чувствительных элементов на кончик оптического волокна, или путем прямого покрытия. Такой вид оптического рН датчика бал использован для измерений внутриклеточного рН внутри индивидуальных биологических клеток и в крови для клинических тестов. Коммерческие имплантируемые оптические рН микродатчики были разработаны PreSens Precision Sensing Company и основывались на стекловолоконном наконечнике. Этот вид датчиков имеет длинный кабель, связывающий датчик и наконечник, что не удобно.
     Развитие  углеродных нанотрубок (CNTs)  с 1991 года положило начало их использованию в  широм спектре разработок, включая  наноэлектронику и различные  виды датчиков. CNT с карбоксильной группой (-COOH) на стеклоуглеродном электроде были использованы для выявления рН Вебером. Квон сделал распыляющийся CNT датчик, который показывает амперометрический ответ на амортизирующие растворы различных рН. В 2007 Ло были разработаны слоистые CNT-  полиэлектролитные тонкие пленки, которые могут выдерживать экстремальные нагрузки. Ли докладывал о датчиках для многослойных тонких пленок, рН-зависимых CNT. Другие рН зонды, основанные на CNT, включают скрепленные рН чувствительные молекулы CNT и дополняют их флуоресцентными молекулами. Графен, аллотроп углерода, привлекал к себе интерес в последнее время из-за его потенциального применения в ультрабыстрой электронике. Зависимость чувствительности графена от поверхностного заряда или плотности ионов позволяет сделать рН датчик.  

       Зондирование выделения газа водорода из магниевых имплантов
     На  протяжении процесса коррозии магния в водо- и хлоридосодержащей среде, такой как человеческое тело, выделившиеся электроны уменьшают количество воды и выделяется катодный газ водорода. Такой процесс предпочтителен, потому что благодаря нему можно измерить количество водорода в организме, чтобы определить какие уровни токсичности были сформированы. Было создано достаточно много методов обнаружения водорода для транспорта, нефтехимии, аэрокосмической области и энергетики, но они не подходят для выполнения измерений в биологических образцах. Однако, с конца 1950 водород был использован в качестве индикаторного вещества для измерения локального кровотока организма в естественных условиях. Хайманом разработана методика для измерения количества водорода в кровяном потоке. На фоне этого датчик для измерения выделения водорода рядом с имплантом может быть разработан. 

     Mg 2+ датчики
     Ионо-селективные  магниевые электроды являются эффективными в отслеживании Mg2+  в биологической матрице, позволяют отслеживать деградацию выбранных имплантов в реальном времени. Не менее важен мониторинг скоплений Mg2+  вблизи или в области, прилегающей к импланту для экспериментов по посеву клеток в естественных условиях.  В этой ситуации могут быть использованы очень маленькие имплантируемые датчики. Эти электроды должны располагаться вблизи живой ткани. Большинство магниевых  ионо-селективного электродных (ISE) технологий используют жидкую мембрану,  пропитанную ионофором, который чувствителен к Mg2+. Внутриклеточные измерения Mg2+ находятся в центре внимания на протяжении большей части исследований, связанных с микро (ISE) ИСЭ. Микро ионо-селективные электроды сделаны из стеклянных капилляров с жидкой мембраной, которые реагируют на Mg2+ , существуют с конца 1960-х; большинство исследований сосредоточено на использовании их в биологических разработках. Большие жидкие мембраны ISE используются обычно в клинической химических анализаторах, которые контролируют соответствующие ионов в крови.
     Хотя  прогрессом было уже создания ISE, есть еще некоторые проблемы, связанные  с традиционными жидкими мембранами ISE.
       
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 

     Время жизни жидких мембранных электродов коротко (несколько дни) по сравнению  со стеклянными мембранными электродами (рН), которые могут существовать годами. Как правило, магниевые ISEs страдают от вмешательства щелочных и щелочноземельных металлических ионов, с двухвалентными катионами, которые вызывают наибольшие затруднения. В качестве альтернативы жидким мембранным электродам служат твердые ISEs , разрабатывающиеся в настоящее время, чтобы избежать некоторых проблем, связанных с жидкими мембранными электродами. Твердые электроны легки в обслуживании и имеют долгий срок эксплуатации, в оличие от традиционных капиллярных электродов. Кроме того, твердые ISEs легче миниатюризировать, чем традиционные капиллярные электроды. Использование CNT видимо революционизирует размер твердыч ISE и поставит предел  миниатюризации.  

    Датчики использующиеся в сканировании электрохимической микроскопией
     Сканирование  электрохимической микроскопией (SECM) - это электрохимический метод, аналогичный атомно-силовой микроскопии (AFM), но использующий миниатюрные датчики, чтобы определить нахождение концентраций ионов, прилегающих к поверхности. Миниатюрные датчики для Mg 2+ и рН позволяют SECM использоваться для исследования ионных градиентов и деградации имплантатов микро масштабах. Ламака и другие продемонстрировали использование ISE  Mg 2+ и рН для определения расположения ионной концентрации до деградации магниевого образца. Техника дает детальную картину растворения образцов магниевых имплантов в микромасштабе. Изучение начала микро коррозии металлов – это область, где SECM оказывается полезным. Биопокрытия, которые выводят лекарства и остатки разложившегося импланта, считается, будут неотъемлемыми для разлагающихся имплантов. Действие биоразлагающихся покрытий на имплант и прилегающие клетки и минерализации на скорость растворения Mg должны быть исследованы с использованием SECM. Использование SECM в качестве инструмента для исследования тонких пленок и их взаимодействия с металлическим поверхностям было опубликовано. Разрешение SECM ограничено размером электрода. Таким образом, в процессе миниатюризации датчиков важно, что несмотря на микро размеры ISE детализация данных, полученных с помощью SECM, должна увеличиваться. Для всех типов датчиков, описанных выше, развитие CNT электродов как показано на рис. 6 может предоставить преимущества, такие как инертное поведение,  хорошая прочность, малый размер, и большая площадь поверхности при малом объеме.
     Датчики, основанные на клетках  для изучения токсичности
     В экспериментальных условиях необходимо определить среду клетки и то, будет ли она прилегать к поверхности импланта или нет. Если клетка не похожа на  биоразлагаемый имплант, она будет мигрировать от своего положения в любом другом направлении, клетка погибнет либо из-за апоптоза (программируемая клеточная смерть) или от некроза. В случае некроза, клетка теряет целостность мембран и умирает быстро, как при лизисе клеток. В случае апоптоз, клетка прекращает расти и активирует сетевой ген, благодаря которому происходит контролируемая клеточная гибель. Анализы на апоптоз и некроз коммерчески доступны. Также степень пролиферации и цитотоксичности на начальной стадии можно сделать с помощью коммерческой методов анализа. Широко используются полная внутренняя флюорография, двухфотонная микроскопия, микропластинное считывание и конфокальная микроскопия. Потоковая цитометрия для клеточного разделения, (FRET) флуоресцентный резонансный перенос энергии и радиометрические красители для внутриядерного мембранного потенциала, рН, Ca2 и Mg2 доступны сегодня.  Эти методы основаны на колориметрии и флуоресценции, они нуждаются в очистке забуференной
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.