Membran-Durchstoßversuche

Kundenbedarf und Problemstellung

ANDILOG hat in Zusammenarbeit mit Forschern aus der Medizinbranche eine Messlösung entwickelt, mit der Perforationstests an Plasmamembranen charakterisiert werden können. Das Ziel der Forscher war es, die strukturellen Bestandteile zu charakterisieren und zu quantifizieren. Sie benötigten:

• eine umfassende Messlösung, mit der Plasmamembranen getestet und charakterisiert werden können, um verschiedene Studien und Testreihen miteinander vergleichen zu können
• Eine Echtzeit-Charakterisierungsmethode, mit der die Perforation von Membranen simuliert werden kann

Es war entscheidend, dass das System in der Lage war, die Kraft bereits vor Beginn der Perforation zu messen, um das Zytoplasma charakterisieren zu können.

Anmerkung: Ähnliche Tests wurden auch an Geweben durchgeführt, um deren Festigkeit und Elastizität zu bestimmen und so die Mechanismen der Gewebereparatur besser zu verstehen.

Die von Andilog vorgeschlagene Lösung

Um diesem Projekt gerecht zu werden, hat ANDILOG folgende Lösungen vorgeschlagen:

• Eine STENTOR CC-Prüfmaschine, die Kraftmessungen präzise, wiederholbar und an einer großen Anzahl von Proben durchführen kann
• ein Perforationshalter, der als Probenhalter dient und für einen sicheren Halt während der Messungen sorgt
• Die Erfassungs-, Steuerungs- und Analysesoftware CALIFORT, mit der Daten zur späteren Auswertung erfasst werden können.

Ergebnisse

Die Forscher konnten die Durchdringungskraft der Membran eindeutig bestimmen, indem sie die Kraft des ersten Bruchpeaks maßen. Dieser Wert wurde an verschiedenen Arten von Zellen gemessen – gesunden, behandelten, geschädigten … Die im Rahmen des Testprotokolls gemessenen Werte waren: die maximale Kraft, die Bruchkraft und die Eindringtiefe.

Die Andilog-Instrumente

Andilog lieferte für dieses Projekt eine computergesteuerte Prüfmaschine vom Typ STENTOR CC samt der dazugehörigen Software CALIFORT sowie einen Perforationshalter, mit dem die Widerstandsfähigkeit der Probe gegen das Eindringen einer Sonde bestimmt wird.

• Der STENTOR CC ist eine Prüfmaschine, mit der Zug- und Druckmessungen bei konstanter Geschwindigkeit durchgeführt werden können. Der Kraftsensor lässt sich an die jeweiligen Messanforderungen anpassen und deckt einen Messbereich von einigen Newton bis zu 5.000 N ab.
• Die Perforationshalterung besteht aus einer Basis, auf der ein rutschfester Ring montiert ist, der die Probe während der Messungen in Position hält, wenn die Perforationssonde in die Membran eindringt. Je nach Bedarf können verschiedene Sonden verwendet werden: kugelförmige, flache oder nadelförmige Sonden mit Durchmessern, die an die Proben angepasst sind.
• Die Software CALIFORT steuert die Prüfmaschine und übernimmt die Datenerfassung sowie die Darstellung der Kurven. Die Prüfprotokolle werden über die Benutzeroberfläche der Software programmiert, und CALIFORT führt automatisch die für die Messungen erforderlichen Berechnungen durch.

Betriebsprinzip

• Das zu prüfende Prüfstück wird zu einem Quadrat von 3 x 3 Zoll zugeschnitten. Es muss sich um ein gleichmäßiges Prüfstück handeln.
• Das Prüfstück wird auf die Halterung gelegt und durch den oberen Ring fixiert.
• Die geeignete Durchstichsonde wird am Kraftsensor der Prüfmaschine montiert.
• Die Maschine beginnt sich abzusenken und übt eine geringe Kraft auf die Probe aus (<5 N); dies ist die Annäherungs- und Vorbelastungsphase.
• Anschließend führt die Maschine eine Nullstellung von Kraft und Position durch.
• Die Maschine setzt dann ihre Abwärtsbewegung mit konstanter Geschwindigkeit fort, bis die Probe bricht.
• Während der Abwärtsbewegung nimmt die Kraft zu, je tiefer die Sonde in die Probe eindringt.
• Im Moment des Bruchs der Probe fällt die Kraft abrupt ab.
• Der Bruch wird automatisch von der CALIFORT-Software erfasst.
• Der STENTOR CC bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung zurück, um wieder seine Ausgangsposition einzunehmen.

Die Vorteile dieser Lösung

Andilog hat den Forschern eine schlüsselfertige Lösung bereitgestellt, mit der sie Messungen schnell und wiederholbar durchführen können. Wir konnten mit Rat und Erfahrung dazu beitragen, rasch eine einzigartige Lösung zu entwickeln, die überzeugende Ergebnisse liefert. Die wichtigsten Vorteile dieser Lösung:

• Wiederholbare Ergebnisse mit vordefinierten Berechnungen
• Langsame Eindringgeschwindigkeit und schnelle Erfassungsgeschwindigkeit zur präzisen Charakterisierung der Proben
• Vollständige Rückverfolgbarkeit der Ergebnisse und Prüfkurven