神经体外培养与轴突牵拉装置的研制

发布时间：2017-09-20 21:06

  本文关键词：神经体外培养与轴突牵拉装置的研制

  更多相关文章： 外周神经接口 神经培养 轴突牵拉生长 微位移 背根神经节

【摘要】：神经接口是一种建立人体神经系统与外部设备信息交互机制的通道,将其用于神经功能修复可实现残障人士的机能补偿与功能重建,其中基于组织工程技术的双向外周神经接口成为了该领域的研究热点。双向外周神经接口通过体外培养和机械牵拉等方法培养神经轴突,再进行生物电刺激与神经移植诱导其功能修复,同时将采集到的神经信号用于控制假肢运动,并把假肢信号传递到大脑皮层,建立双向信息传输通路,从而实现残障者对假肢的闭环自主控制。由于神经轴突需要严格的体外培养条件以及机械牵拉的高精度要求,目前商用的神经培养装置不能提供轴突牵拉的实验手段。为此,本文设计了一套神经体外培养与轴突牵拉装置,从而使轴突生长地更长更定向,可为双向外周神经接口研究搭建实验平台,也为神经体外培养提供新方法与新技术。该实验平台由体外培养牵拉装置和微位移控制平台组成。利用SolidWorks软件对旧装置进行结构改造,并选用PTFE材料加工成型,使装置内微环境获得更好的生物兼容性。微位移控制平台包括机械系统和控制系统:控制系统主要实现神经轴突牵拉的控制,包括PC机和控制器等;机械系统包含步进电机和滚珠丝杆,共同作为控制系统的执行器。根据现有实验条件,将机械系统和培养牵拉装置置于CO2培养箱内进行培养和牵拉。本文还选用Renishaw XL-80激光干涉仪对实验平台进行微位移测量校准,来获取装置的位移输出信息,并用MATLAB软件进行曲线拟合分析。测量结果表明,步距1μm和2μm行驶的位移精度符合误差测量基本要求,满足本实验的牵拉需求。最后,选用1-3天SD大鼠背根神经节进行实验验证。实验初步设定以每100秒1μm微位移进行牵拉,最终得到3个时间段的牵拉长度,计算出平均每次行驶的微位移都符合位移测量的误差范围。实验结果表明,该系统能初步实现神经轴突的牵拉生长,具有良好的稳定性和可靠性。
【关键词】：外周神经接口 神经培养 轴突牵拉生长 微位移 背根神经节
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 论文的主要内容14-16
• 2 神经体外培养技术16-22
• 2.1 神经元的基本结构与功能16-17
• 2.2 外周神经损伤后的变性和再生17-18
• 2.3 神经体外培养原理18-20
• 2.4 机械力促进轴突生长机制20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 神经培养与轴突牵拉装置设计22-47
• 3.1 设计思路22-23
• 3.2 培养牵拉装置结构设计23-28
• 3.3 牵拉微位移控制平台28-37
• 3.4 微位移测量校准37-41
• 3.5 微位移校准测量结果与分析41-45
• 3.6 本章小结45-47
• 4 实验验证47-57
• 4.1 实验前的准备工作47-49
• 4.2 背根神经节的提取和分离49-51
• 4.3 轴突培养与牵拉实验51-53
• 4.4 实验结果与分析53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 总结与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录（攻读学位期间发表论文目录）64

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本文编号：890373