2020-09-14 17:18 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
原創 BPR 中國生物物理學會
供稿 ∣Biophysics Reports編輯部
責編 ∣吉 佳
近日，上海交通大學生物醫學工程學院、醫學影像先進技術研究院馮原實驗室，應用自行研發的儀器，基於小鼠模型建立了一套面向腦外傷研究的組織製備和測量方法。
粘彈特性是生物組織的一種典型生物力學屬性。已有研究表明，生物組織粘彈特性與大腦的生長發育和疾病有著顯著的相關性。因此，測量腦組織的粘彈特性對理解腦組織損傷相關特徵和機制具有重要意義。
腦外傷是一種常見的腦組織損傷疾病，給公眾健康帶來了挑戰。小鼠是研究腦外傷常用的動物模型。為了研究腦外傷情況下的腦組織粘彈特性，需要建立腦外傷模型來進行損傷組織的粘彈性參數測量。本文作者建立了一整套基於腦外傷的產生、樣本製備、生物力學參數測量的方法，並自製了兩套實驗儀器：可控皮層衝擊儀和壓痕測試儀。其中，小鼠腦外傷由可控皮層衝擊儀產生，損傷和未損傷腦組織的粘彈特性參數通過壓痕試驗儀測量。
可控皮層衝擊儀可以針對腦組織的特定位置區域進行打擊，通過調節打擊的角度、速度、深度和位置，可以對腦組織的特定區域產生不同程度的損傷（圖1）。壓痕測試儀通過測量下壓後組織的應力鬆弛，對損傷後組織的粘彈特性參數進行計算（圖2）。
圖 1｜ A 自製可控皮層衝擊儀器；B 儀器控制界面
圖 2｜A 自製壓痕測試儀；B 基於LABVIEW的儀器控制界面
作者進而基於自製的儀器和提出的測量方法，對典型小鼠模型的腦損傷組織開展了測量（圖3）。測量時採用可控皮層衝擊儀，在小鼠左腦的lambda和bregma區之間進行閉顱打擊，並在1小時後對小鼠的左右半腦的腦皮層（cortex）和海馬區（hippocampus）進行粘彈性參數測量。結果顯示，損傷1小時後，對比右腦的對照組織，損傷組織的瞬時剪切模量（G₀）顯著增加，表明組織在損傷後粘彈特性發生了變化（圖4）。
圖 3｜腦外傷產生、樣本製備、生物力學參數測量流程圖
該研究提出的損傷組織製備和粘彈性測量方法不僅可以用於腦組織，也可用於其他軟組織的損傷建模和生物力學特性測試。
該方法已發表在Biophysics Report 2020年第4期上，論文題目為「Measurement of viscoelastic properties of injured mouse brain after controlled cortical impact」，第一作者是研究生陳宇。
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https://link.springer.com/article/10.1007/s41048-020-00110-1
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原標題：《【科技前沿】小鼠腦損傷模型的製備及腦組織粘彈特性的測定》
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