nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, சமீபத்திய உலாவிப் பதிப்பைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை அணைக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். மேலும், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், இந்தத் தளத்தில் ஸ்டைல்கள் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இடம்பெறாது.
கதிர்வீச்சு சிகிச்சையின் போது உறுப்புகள் மற்றும் திசுக்களின் அசைவு, எக்ஸ்-கதிர்களை நிலைநிறுத்துவதில் பிழைகளுக்கு வழிவகுக்கும். எனவே, கதிர்வீச்சு சிகிச்சையை மேம்படுத்துவதற்காக உறுப்புகளின் அசைவைப் பிரதிபலிக்க, திசுக்களுக்கு இணையான இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்கள் தேவைப்படுகின்றன. இருப்பினும், அத்தகைய பொருட்களை உருவாக்குவது ஒரு சவாலாகவே உள்ளது. அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல்கள், செல்வெளி மேட்ரிக்ஸின் பண்புகளை ஒத்திருப்பதால், அவை திசுக்களுக்கு இணையான பொருட்களாகப் பயன்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இந்த ஆய்வில், விரும்பிய இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளைக் கொண்ட அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகள், அதே இடத்தில் Ca2+ வெளியீட்டின் மூலம் தொகுக்கப்பட்டன. வரையறுக்கப்பட்ட இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளைப் பெறுவதற்காக, காற்று-கனஅளவு விகிதம் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்டது. பொருட்களின் பேரளவு மற்றும் நுண்ணளவு உருவவியல் பண்புகள் ஆராயப்பட்டன, மேலும் அழுத்தத்தின் கீழ் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் நடத்தை ஆய்வு செய்யப்பட்டது. கதிரியக்கவியல் பண்புகள் கோட்பாட்டு ரீதியாக மதிப்பிடப்பட்டு, கணினிமயப்பட்ட டோமோகிராபியைப் பயன்படுத்தி சோதனை ரீதியாக சரிபார்க்கப்பட்டன. இந்த ஆய்வு, கதிர்வீச்சு சிகிச்சையின் போது கதிர்வீச்சு அளவை மேம்படுத்துவதற்கும் தரக்கட்டுப்பாட்டிற்கும் பயன்படுத்தக்கூடிய, திசுக்களுக்கு இணையான பொருட்களின் எதிர்கால வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது.
கதிர்வீச்சு சிகிச்சை என்பது புற்றுநோய்க்கான ஒரு பொதுவான சிகிச்சையாகும்¹. கதிர்வீச்சு சிகிச்சையின் போது உறுப்புகள் மற்றும் திசுக்களின் அசைவுகள், எக்ஸ்-கதிர்களை நிலைநிறுத்துவதில் பிழைகளுக்கு வழிவகுக்கின்றன². இது கட்டிக்கு குறைவான சிகிச்சை அளிக்கப்படுவதற்கும், சுற்றியுள்ள ஆரோக்கியமான செல்கள் தேவையற்ற கதிர்வீச்சுக்கு அதிகமாக வெளிப்படுவதற்கும் காரணமாகலாம். கட்டியின் இருப்பிடத்தைக் கண்டறிவதில் ஏற்படும் பிழைகளைக் குறைப்பதற்கு, உறுப்புகள் மற்றும் திசுக்களின் அசைவுகளைக் கணிக்கும் திறன் மிகவும் முக்கியமானதாகும். இந்த ஆய்வு நுரையீரல்களில் கவனம் செலுத்தியது, ஏனெனில் கதிர்வீச்சு சிகிச்சையின் போது நோயாளிகள் சுவாசிக்கும்போது அவை குறிப்பிடத்தக்க உருக்குலைவுகளுக்கும் அசைவுகளுக்கும் உள்ளாகின்றன. மனித நுரையீரல்களின் இயக்கத்தை உருவகப்படுத்த பல்வேறு வரையறுக்கப்பட்ட தனிம மாதிரிகள் உருவாக்கப்பட்டுப் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன³,⁴,⁵. இருப்பினும், மனித உறுப்புகள் மற்றும் திசுக்கள் சிக்கலான வடிவவியலைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் அவை நோயாளியைப் பெரிதும் சார்ந்துள்ளன. எனவே, கோட்பாட்டு மாதிரிகளைச் சரிபார்க்கவும், மேம்பட்ட மருத்துவ சிகிச்சையை எளிதாக்கவும், மற்றும் மருத்துவக் கல்வி நோக்கங்களுக்காகவும், திசுக்களுக்கு இணையான பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்கள் இயற்பியல் மாதிரிகளை உருவாக்க மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கின்றன.
சிக்கலான வெளிப்புற மற்றும் உள் கட்டமைப்பு வடிவவியல்களை அடைவதற்காக, மென்மையான திசுக்களைப் போன்ற பொருட்களை உருவாக்கும் முயற்சி அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. ஏனெனில், அவற்றின் உள்ளார்ந்த இயந்திரவியல் முரண்பாடுகள், இலக்கு பயன்பாடுகளில் தோல்விகளுக்கு வழிவகுக்கும்6,7. அதீத மென்மை, மீள் தன்மை மற்றும் கட்டமைப்பு நுண்துளைத்தன்மை ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைக்கும் நுரையீரல் திசுவின் சிக்கலான உயிரியல் இயக்கவியலை மாதிரியாக்குவது, மனித நுரையீரலைத் துல்லியமாக மீண்டும் உருவாக்கும் மாதிரிகளை உருவாக்குவதில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சவாலாக உள்ளது. சிகிச்சை தலையீடுகளில் நுரையீரல் மாதிரிகளின் செயல்திறன் மிக்க செயல்பாட்டிற்கு, இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளின் ஒருங்கிணைப்பும் பொருத்தமும் முக்கியமானவை. சேர்க்கை உற்பத்தி முறையானது, நோயாளிக்குத் தனிப்பட்ட மாதிரிகளை உருவாக்குவதில் பயனுள்ளதாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இது சிக்கலான வடிவமைப்புகளின் விரைவான முன்மாதிரி உருவாக்கத்தை சாத்தியமாக்குகிறது. ஷின் மற்றும் குழுவினர்8, 3D-அச்சிடப்பட்ட காற்றுப்பாதைகளுடன், மீண்டும் உருவாக்கக்கூடிய, உருமாற்றக்கூடிய நுரையீரல் மாதிரியை உருவாக்கினர். ஹசேலார் மற்றும் குழுவினர்9, கதிரியக்க சிகிச்சைக்கான படத் தர மதிப்பீடு மற்றும் நிலை சரிபார்ப்பு முறைகளுக்காக, உண்மையான நோயாளிகளைப் போன்ற ஒரு போலி மாதிரியை உருவாக்கினர். ஹாங் மற்றும் குழுவினர்10, அளவீட்டின் துல்லியத்தை மதிப்பிடுவதற்காக, பல்வேறு நுரையீரல் புண்களின் CT தீவிரத்தை மீண்டும் உருவாக்க, 3D அச்சிடுதல் மற்றும் சிலிக்கான் வார்ப்பு தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி ஒரு மார்பு CT மாதிரியை உருவாக்கினர். இருப்பினும், இந்த முன்மாதிரிகள் பெரும்பாலும் நுரையீரல் திசுக்களின் பண்புகளிலிருந்து மிகவும் வேறுபட்ட பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களால் செய்யப்படுகின்றன¹¹.
தற்போது, ​​பெரும்பாலான நுரையீரல் மாதிரிகள் சிலிக்கான் அல்லது பாலியூரிதேன் நுரையால் செய்யப்படுகின்றன, அவை உண்மையான நுரையீரல் திசுக்களின் இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கப் பண்புகளுடன் பொருந்தவில்லை.¹²,¹³ அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல்கள் உயிரியல் இணக்கத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் அவற்றின் சரிசெய்யக்கூடிய இயந்திரவியல் பண்புகள் காரணமாக திசுப் பொறியியலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.¹⁴ இருப்பினும், நுரையீரல் திசுவின் மீள் தன்மை மற்றும் நிரப்பும் அமைப்பைத் துல்லியமாகப் பிரதிபலிக்கும் ஒரு நுரையீரல் மாதிரிக்குத் தேவையான, மிகவும் மென்மையான, நுரை போன்ற நிலைத்தன்மையை மீண்டும் உருவாக்குவது ஒரு சோதனைச் சவாலாகவே உள்ளது.
இந்த ஆய்வில், நுரையீரல் திசு ஒரு சீரான மீள் தன்மை கொண்ட பொருள் என்று கருதப்பட்டது. மனித நுரையீரல் திசுவின் அடர்த்தி (\(\:\rho\:\)) 1.06 கி/செ.மீ³ என்றும், காற்றடைக்கப்பட்ட நுரையீரலின் அடர்த்தி 0.26 கி/செ.மீ³¹⁵ என்றும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. பல்வேறு சோதனை முறைகளைப் பயன்படுத்தி நுரையீரல் திசுவின் யங் குணகத்தின் (MY) மதிப்புகள் பரந்த அளவில் பெறப்பட்டுள்ளன. லை-ஃபூக் மற்றும் குழுவினர்¹⁶, சீரான காற்றடைப்புடன் கூடிய மனித நுரையீரலின் YM-ஐ 0.42–6.72 kPa என அளவிட்டனர். காஸ் மற்றும் குழுவினர்¹⁷, காந்த ஒத்ததிர்வு மீள் வரைவியைப் பயன்படுத்தி 2.17 kPa YM-ஐப் பதிவு செய்தனர். லியு மற்றும் குழுவினர்¹⁸, நேரடியாக அளவிடப்பட்ட YM-ஐ 0.03–57.2 kPa எனப் பதிவு செய்தனர். இலெக்புசி மற்றும் குழுவினர்¹⁹, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட நோயாளிகளிடமிருந்து பெறப்பட்ட 4D CT தரவுகளின் அடிப்படையில் YM-ஐ 0.1–2.7 kPa என மதிப்பிட்டனர்.
நுரையீரலின் கதிரியக்கப் பண்புகளுக்காக, எக்ஸ்-கதிர்களுடன் நுரையீரல் திசுவின் இடைவினைப் பண்பை விவரிக்க, தனிமக் கலவை, எலக்ட்ரான் அடர்த்தி (\(\:{\rho\:}_{e}\)), பயனுறு அணு எண் (\(\:{Z}_{eff}\)), சராசரி கிளர்ச்சி ஆற்றல் (\(\:I\)), நிறைத் தணிப்புக் குணகம் (\(\:\mu\:/\rho\:\)) மற்றும் ஹவுன்ஸ்ஃபீல்டு அலகு (HU) உள்ளிட்ட பல அளவுருக்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; இதில் ஹவுன்ஸ்ஃபீல்டு அலகானது \(\:\mu\:/\rho\:\) உடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது.
எலக்ட்ரான் அடர்த்தி \(\:{\rho\:}_{e}\) என்பது ஓரலகு கனஅளவிற்கான எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை என வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் இது பின்வருமாறு கணக்கிடப்படுகிறது:
இதில் \(\:\rho\:\) என்பது பொருளின் அடர்த்தி (g/cm³), \(\:{N}_{A}\) என்பது அவகாட்ரோ மாறிலி, \(\:{w}_{i}\) என்பது நிறை பின்னம், \(\:{Z}_{i}\) என்பது அணு எண், மற்றும் \(\:{A}_{i}\) என்பது i-வது தனிமத்தின் அணு எடை ஆகும்.
அணு எண் என்பது பொருளுக்குள் நிகழும் கதிர்வீச்சு இடைவினையின் தன்மையுடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது. பல தனிமங்களைக் கொண்ட சேர்மங்கள் மற்றும் கலவைகளுக்கு (எ.கா., துணிகள்), பயனுறு அணு எண் \(\:{Z}_{eff}\) கணக்கிடப்பட வேண்டும். இந்த சூத்திரத்தை மூர்த்தி மற்றும் குழுவினர் 20 முன்மொழிந்தனர்:
சராசரி கிளர்ச்சி ஆற்றல் \(\:I\) என்பது, ஊடுருவும் துகள்களின் இயக்க ஆற்றலை இலக்குப் பொருள் எவ்வளவு எளிதாக உள்வாங்குகிறது என்பதை விவரிக்கிறது. இது இலக்குப் பொருளின் பண்புகளை மட்டுமே விவரிக்கிறது, துகள்களின் பண்புகளுடன் இதற்கு எந்தத் தொடர்பும் இல்லை. பிராக்கின் கூட்டல் விதியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் \(\:I\) ஐக் கணக்கிடலாம்:
நிறை தணிப்புக் குணகம் \(\:\mu\:/\rho\:\) என்பது இலக்குப் பொருளில் ஃபோட்டான்களின் ஊடுருவலையும் ஆற்றல் வெளியீட்டையும் விவரிக்கிறது. இதை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:
இதில், \(\:x\) என்பது பொருளின் தடிமன், \(\:{I}_{0}\) என்பது படுகின்ற ஒளியின் செறிவு, மற்றும் \(\:I\) என்பது பொருளுக்குள் ஊடுருவிய பிறகுள்ள ஃபோட்டானின் செறிவு ஆகும். \(\:\mu\:/\rho\:\) தரவுகளை NIST 12621 தரநிலைகள் குறிப்புத் தரவுத்தளத்திலிருந்து நேரடியாகப் பெறலாம். கலவைகள் மற்றும் சேர்மங்களுக்கான \(\:\mu\:/\rho\:\) மதிப்புகளை, கூட்டல் விதியைப் பயன்படுத்தி பின்வருமாறு வருவிக்கலாம்:
கணினிமயப்பட்ட டோமோகிராபி (CT) தரவுகளைப் பகுப்பாய்வு செய்வதில் கதிர் அடர்த்தியை அளவிடுவதற்கான ஒரு தரப்படுத்தப்பட்ட பரிமாணமற்ற அலகு HU ஆகும். இது அளவிடப்பட்ட தணிப்புக் குணகம் \(\:\mu\:\) இலிருந்து நேரியல் முறையில் உருமாற்றப்படுகிறது. இது பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறது:
இங்கு \(\:{\mu\:}_{water}\) என்பது நீரின் தணிப்புக் குணகம், மற்றும் \(\:{\mu\:}_{air}\) என்பது காற்றின் தணிப்புக் குணகம். எனவே, சூத்திரம் (6) இலிருந்து நீரின் HU மதிப்பு 0 என்றும், காற்றின் HU மதிப்பு -1000 என்றும் காண்கிறோம். மனித நுரையீரல்களுக்கான HU மதிப்பு -600 முதல் -70022 வரை இருக்கும்.
பல திசு சமமான பொருட்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. கிரிஃபித் மற்றும் குழுவினர்²³, மனித நுரையீரல் உட்பட பல்வேறு மனித உறுப்புகளின் நேரியல் தணிப்புக் குணகங்களை உருவகப்படுத்துவதற்காக, பாலியூரிதேன் (PU) கொண்டு செய்யப்பட்ட மனித உடற்பகுதியின் திசு சமமான மாதிரியை உருவாக்கினர், அதில் பல்வேறு செறிவுகளில் கால்சியம் கார்பனேட் (CaCO₃) சேர்க்கப்பட்டது, மேலும் அந்த மாதிரிக்கு கிரிஃபித் எனப் பெயரிடப்பட்டது. டெய்லர்²⁴, லாரன்ஸ் லிவர்மோர் தேசிய ஆய்வகத்தால் (LLNL) உருவாக்கப்பட்ட இரண்டாவது நுரையீரல் திசு சமமான மாதிரியை முன்வைத்தார், அதற்கு LLLL1 எனப் பெயரிடப்பட்டது. ட்ராப் மற்றும் குழுவினர்²⁵, செயல்திறன் மேம்படுத்தியாக 5.25% CaCO₃ ஐக் கொண்ட ஃபோமெக்ஸ் XRS-272 ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு புதிய நுரையீரல் திசு மாற்றீட்டை உருவாக்கினர், அதற்கு ALT2 எனப் பெயரிடப்பட்டது. அட்டவணைகள் 1 மற்றும் 2, மனித நுரையீரல் (ICRU-44) மற்றும் மேற்கூறிய திசு சமமான மாதிரிகளுக்கான ρ, ρ₀, ρ₁eff, I மற்றும் நிறை தணிப்புக் குணகங்களின் ஒப்பீட்டைக் காட்டுகின்றன.
சிறந்த கதிரியக்கப் பண்புகள் அடையப்பட்ட போதிலும், கிட்டத்தட்ட அனைத்து மாதிரிப் பொருட்களும் பாலிஸ்டிரீன் நுரையால் செய்யப்படுகின்றன. இதன் பொருள், இந்தப் பொருட்களின் இயந்திரவியல் பண்புகள் மனித நுரையீரல்களின் பண்புகளை நெருங்க முடியாது என்பதாகும். பாலியூரிதேன் நுரையின் யங் குணகம் (YM) சுமார் 500 kPa ஆகும், இது சாதாரண மனித நுரையீரல்களுடன் (சுமார் 5-10 kPa) ஒப்பிடும்போது சிறந்ததிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது. எனவே, உண்மையான மனித நுரையீரல்களின் இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கப் பண்புகளைப் பூர்த்தி செய்யக்கூடிய ஒரு புதிய பொருளை உருவாக்குவது அவசியமாகிறது.
திசுப் பொறியியலில் ஹைட்ரோஜெல்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அதன் அமைப்பும் பண்புகளும் புற உயிரணுப் படலத்தை (ECM) ஒத்திருப்பதோடு, அவற்றை எளிதில் மாற்றியமைக்கவும் முடியும். இந்த ஆய்வில், நுரைகளைத் தயாரிப்பதற்கான உயிரிப் பொருளாகத் தூய சோடியம் அல்கினேட் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல்கள் உயிரிகளுடன் இணக்கமானவை மற்றும் அவற்றின் மாற்றியமைக்கக்கூடிய இயந்திரவியல் பண்புகளின் காரணமாகத் திசுப் பொறியியலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சோடியம் அல்கினேட்டின் (C6H7NaO6)n தனிமக் கலவையும், Ca2+ அயனிகளின் இருப்பும், அதன் கதிரியக்கவியல் பண்புகளைத் தேவைக்கேற்ப சரிசெய்ய அனுமதிக்கின்றன. மாற்றியமைக்கக்கூடிய இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளின் இந்தக் கலவையானது, அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல்களை நமது ஆய்வுக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக ஆக்குகிறது. நிச்சயமாக, அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல்களுக்கும் சில வரம்புகள் உள்ளன, குறிப்பாக உருவகப்படுத்தப்பட்ட சுவாசச் சுழற்சிகளின் போது அவற்றின் நீண்டகால நிலைத்தன்மையில். எனவே, இந்த வரம்புகளை நிவர்த்தி செய்ய, எதிர்கால ஆய்வுகளில் மேலும் மேம்பாடுகள் தேவைப்படுகின்றன மற்றும் எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன.
இந்த ஆய்வில், மனித நுரையீரல் திசுவைப் போன்ற, கட்டுப்படுத்தக்கூடிய ரோ மதிப்புகள், மீள்தன்மை மற்றும் கதிரியக்கப் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைப் பொருளை நாங்கள் உருவாக்கினோம். இந்த ஆய்வு, சரிசெய்யக்கூடிய மீள்தன்மை மற்றும் கதிரியக்கப் பண்புகளுடன் திசு போன்ற போலி மாதிரிகளை உருவாக்குவதற்கான ஒரு பொதுவான தீர்வை வழங்கும். இந்தப் பொருளின் பண்புகளை எந்தவொரு மனித திசு மற்றும் உறுப்புக்கும் ஏற்றவாறு எளிதாக மாற்றியமைக்க முடியும்.
ஹைட்ரோஜெல் நுரையின் இலக்கு காற்று-கனஅளவு விகிதமானது, மனித நுரையீரல்களின் HU வரம்பை (-600 முதல் -700 வரை) அடிப்படையாகக் கொண்டு கணக்கிடப்பட்டது. அந்த நுரையானது, காற்று மற்றும் செயற்கை அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல் ஆகியவற்றின் ஒரு எளிய கலவை என்று கருதப்பட்டது. தனித்தனி கூறுகளின் எளிய கூட்டல் விதியான \(\:\mu\:/\rho\:\)-ஐப் பயன்படுத்தி, காற்றின் கனஅளவுப் பின்னத்தையும், செயற்கையாக உருவாக்கப்பட்ட அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெலின் கனஅளவு விகிதத்தையும் கணக்கிட முடிந்தது.
சிக்மா-ஆல்ட்ரிச் நிறுவனம், செயின்ட் லூயிஸ், MO-விலிருந்து வாங்கப்பட்ட சோடியம் அல்கினேட் (பகுதி எண். W201502), CaCO3 (பகுதி எண். 795445, மூலக்கூறு எடை: 100.09), மற்றும் GDL (பகுதி எண். G4750, மூலக்கூறு எடை: 178.14) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகள் தயாரிக்கப்பட்டன. 70% சோடியம் லாரில் ஈதர் சல்பேட் (SLES 70) ரெனோன்ட் டிரேடிங் LLC-யிடமிருந்து வாங்கப்பட்டது. நுரை தயாரிப்புச் செயல்பாட்டில் அயனியகற்றப்பட்ட நீர் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஒருபடித்தான மஞ்சள் நிற ஒளிபுகும் கரைசல் கிடைக்கும் வரை, சோடியம் அல்கினேட் அறை வெப்பநிலையில் அயனியகற்றப்பட்ட நீரில் தொடர்ந்து (600 rpm) கலக்கப்பட்டு கரைக்கப்பட்டது. ஜெல் உருவாக்கத்தைத் தொடங்க, CaCO3 ஆனது GDL உடன் இணைந்து ஒரு Ca2+ மூலமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஹைட்ரோஜெலுக்குள் ஒரு நுண்துளை அமைப்பை உருவாக்க, SLES 70 ஒரு சர்பாக்டான்டாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. அல்கினேட்டின் செறிவு 5% ஆகவும், Ca2+:-COOH மோலார் விகிதம் 0.18 ஆகவும் பராமரிக்கப்பட்டது. நடுநிலையான pH-ஐப் பராமரிப்பதற்காக, நுரை தயாரிப்பின் போது CaCO3:GDL மோலார் விகிதமும் 0.5 ஆகப் பராமரிக்கப்பட்டது. அதன் மதிப்பு 26 ஆகும். அனைத்து மாதிரிகளிலும் கன அளவில் 2% SLES 70 சேர்க்கப்பட்டது. கரைசல் மற்றும் காற்றின் கலப்பு விகிதத்தைக் கட்டுப்படுத்த மூடியுடன் கூடிய ஒரு பீக்கர் பயன்படுத்தப்பட்டது. பீக்கரின் மொத்தக் கன அளவு 140 மிலி ஆகும். கோட்பாட்டுக் கணக்கீட்டு முடிவுகளின் அடிப்படையில், கலவையின் வெவ்வேறு கன அளவுகள் (50 மிலி, 100 மிலி, 110 மிலி) காற்றுடன் கலப்பதற்காக பீக்கரில் சேர்க்கப்பட்டன. 50 மிலி கலவையைக் கொண்ட மாதிரியானது போதுமான காற்றுடன் கலக்குமாறு வடிவமைக்கப்பட்டது, அதே சமயம் மற்ற இரண்டு மாதிரிகளில் காற்றின் கன அளவு விகிதம் கட்டுப்படுத்தப்பட்டது. முதலில், SLES 70 அல்ஜினேட் கரைசலில் சேர்க்கப்பட்டு, முழுமையாகக் கலக்கும் வரை மின்சாரக் கலக்கி மூலம் கலக்கப்பட்டது. பின்னர், CaCO3 கூழ்மக் கரைசல் கலவையில் சேர்க்கப்பட்டு, அதன் நிறம் வெள்ளையாக மாறும் வரை, கலவை முழுமையாகக் கலக்கும் வரை தொடர்ந்து கலக்கப்பட்டது. இறுதியாக, கூழ்மமாதலைத் தொடங்குவதற்காக GDL கரைசல் கலவையில் சேர்க்கப்பட்டது, மேலும் இந்த செயல்முறை முழுவதும் இயந்திரக் கலக்கல் பராமரிக்கப்பட்டது. 50 மிலி கலவை கொண்ட மாதிரியில், கலவையின் கன அளவு மாறுவதை நிறுத்தியபோது இயந்திரக் கலக்குதல் நிறுத்தப்பட்டது. 100 மிலி மற்றும் 110 மிலி கலவை கொண்ட மாதிரிகளில், கலவை பீக்கரை நிரப்பியபோது இயந்திரக் கலக்குதல் நிறுத்தப்பட்டது. நாங்கள் 50 மிலி மற்றும் 100 மிலிக்கு இடைப்பட்ட கன அளவில் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளைத் தயாரிக்கவும் முயன்றோம். இருப்பினும், நுரையானது முழுமையான காற்றுக் கலப்பு நிலைக்கும் காற்றுக் கன அளவு கட்டுப்பாட்டு நிலைக்கும் இடையில் ஊசலாடியதால், அதன் கட்டமைப்பு உறுதியற்ற தன்மை காணப்பட்டது. இது சீரற்ற கன அளவு கட்டுப்பாட்டிற்கு வழிவகுத்தது. இந்த உறுதியற்ற தன்மை கணக்கீடுகளில் நிச்சயமற்ற தன்மையை ஏற்படுத்தியது, எனவே இந்தக் கன அளவு வரம்பு இந்த ஆய்வில் சேர்க்கப்படவில்லை.
ஒரு ஹைட்ரோஜெல் நுரை மாதிரியின் நிறை \(\:m\) மற்றும் கனஅளவு \(\:V\) ஆகியவற்றை அளவிடுவதன் மூலம், அந்த ஹைட்ரோஜெல் நுரையின் அடர்த்தி \(\:rho\:\) கணக்கிடப்படுகிறது.
Zeiss Axio Observer A1 கேமராவைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் ஒளியியல் நுண்ணோக்கிப் படங்கள் பெறப்பட்டன. பெறப்பட்ட படங்களின் அடிப்படையில், ஒரு மாதிரியின் குறிப்பிட்ட பகுதியில் உள்ள துளைகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் அளவுப் பரவலைக் கணக்கிட ImageJ மென்பொருள் பயன்படுத்தப்பட்டது. துளைகளின் வடிவம் வட்டமாக இருப்பதாகக் கருதப்படுகிறது.
அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் இயந்திரவியல் பண்புகளை ஆய்வு செய்ய, டெஸ்ட்ரிசோர்சஸ் 100 தொடர் இயந்திரத்தைப் பயன்படுத்தி ஒரு-அச்சு அமுக்கச் சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. மாதிரிகள் செவ்வக வடிவத் தொகுதிகளாக வெட்டப்பட்டு, அவற்றின் பரிமாணங்கள் அளவிடப்பட்டு, அழுத்தங்களும் திரிபுகளும் கணக்கிடப்பட்டன. கிராஸ்ஹெட் வேகம் 10 மிமீ/நிமிடம் என அமைக்கப்பட்டது. ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் மூன்று மாதிரிகள் சோதிக்கப்பட்டு, முடிவுகளிலிருந்து சராசரி மற்றும் திட்ட விலக்கம் கணக்கிடப்பட்டன. சுவாசச் சுழற்சியின் ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டத்தில் நுரையீரல் திசு அமுக்க விசைகளுக்கு உட்படுவதால், இந்த ஆய்வு அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் அமுக்க இயந்திரவியல் பண்புகளில் கவனம் செலுத்தியது. குறிப்பாக நுரையீரல் திசுவின் முழுமையான இயக்க நடத்தையைப் பிரதிபலிக்க, நீளும்தன்மை நிச்சயமாக மிக முக்கியமானது, மேலும் இது எதிர்கால ஆய்வுகளில் ஆராயப்படும்.
தயாரிக்கப்பட்ட ஹைட்ரோஜெல் ஃபோம் மாதிரிகள், சீமென்ஸ் சோமாடோம் டிரைவ் டூயல்-சேனல் CT ஸ்கேனரில் ஸ்கேன் செய்யப்பட்டன. ஸ்கேனிங் அளவுருக்கள் பின்வருமாறு அமைக்கப்பட்டன: 40 mAs, 120 kVp மற்றும் 1 மிமீ ஸ்லைஸ் தடிமன். இதன் விளைவாகக் கிடைத்த DICOM கோப்புகள், ஒவ்வொரு மாதிரியின் 5 குறுக்குவெட்டுகளின் HU மதிப்புகளைப் பகுப்பாய்வு செய்வதற்காக, மைக்ரோடைகாம் DICOM வியூவர் மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யப்பட்டன. CT மூலம் பெறப்பட்ட HU மதிப்புகள், மாதிரிகளின் அடர்த்தித் தரவுகளின் அடிப்படையிலான கோட்பாட்டுக் கணக்கீடுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டன.
மென்மையான பொருட்களைப் பொறியியல் முறையில் வடிவமைப்பதன் மூலம், தனிப்பட்ட உறுப்பு மாதிரிகள் மற்றும் செயற்கை உயிரியல் திசுக்களின் உருவாக்கத்தில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்துவதே இந்த ஆய்வின் நோக்கமாகும். மருத்துவப் பயிற்சியை மேம்படுத்துதல், அறுவை சிகிச்சைத் திட்டமிடல் மற்றும் கதிர்வீச்சு சிகிச்சைத் திட்டமிடல் போன்ற இலக்கு சார்ந்த பயன்பாடுகளுக்கு, மனித நுரையீரலின் செயல்பாட்டு இயக்கவியலுடன் பொருந்தக்கூடிய இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களை உருவாக்குவது முக்கியமானது. படம் 1A-வில், மனித நுரையீரல் மாதிரிகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் எனக் கருதப்படும் மென்மையான பொருட்களின் இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளுக்கு இடையிலான வேறுபாட்டை நாங்கள் வரைபடமாகக் காட்டியுள்ளோம். இன்றுவரை, விரும்பிய கதிரியக்கவியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்தும் பொருட்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் அவற்றின் இயந்திரவியல் பண்புகள் விரும்பிய தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதில்லை. நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட மனித நுரையீரல் மாதிரிகளை உருவாக்க, பாலியூரிதேன் நுரை மற்றும் ரப்பர் ஆகியவை மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களாகும். பாலியூரிதேன் நுரையின் இயந்திரவியல் பண்புகள் (யங் குணகம், YM) பொதுவாக சாதாரண மனித நுரையீரல் திசுக்களின் பண்புகளை விட 10 முதல் 100 மடங்கு அதிகமாகும். விரும்பிய இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகள் இரண்டையும் வெளிப்படுத்தும் பொருட்கள் இன்னும் அறியப்படவில்லை.
(A) பல்வேறு மென்பொருட்களின் பண்புகளின் திட்ட வரைபடம் மற்றும் அடர்த்தி, யங் குணகம் மற்றும் கதிரியக்கப் பண்புகளின் (HU-வில்) அடிப்படையில் மனித நுரையீரலுடன் அதன் ஒப்பீடு. (B) 5% செறிவு மற்றும் 0.18 Ca2+:-COOH மோலார் விகிதத்தைக் கொண்ட \(\:\mu\:/\rho\:\) அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெலின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புப் பிரதிபலிப்பு வடிவம். (C) ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளில் உள்ள காற்றுப் பருமன் விகிதங்களின் வரம்பு. (D) வெவ்வேறு காற்றுப் பருமன் விகிதங்களைக் கொண்ட அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் திட்ட வரைபடம்.
5% செறிவு மற்றும் 0.18 Ca2+:-COOH மோலார் விகிதத்தைக் கொண்ட அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல்களின் தனிமக் கலவை கணக்கிடப்பட்டது, மேலும் முடிவுகள் அட்டவணை 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. முந்தைய சூத்திரத்தில் (5) உள்ள கூட்டல் விதியின்படி, அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெலின் நிறை தணிப்பு குணகம் \(\:\:\mu\:/\rho\:\) படம் 1B இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி பெறப்படுகிறது.
காற்று மற்றும் நீருக்கான \(\:\mu\:/\rho\:\) மதிப்புகள் NIST 12612 தரநிலைகள் குறிப்புத் தரவுத்தளத்திலிருந்து நேரடியாகப் பெறப்பட்டன. எனவே, படம் 1C, மனித நுரையீரலுக்கான -600 மற்றும் -700 க்கு இடையில் HU சமமான மதிப்புகளைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளில் கணக்கிடப்பட்ட காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் காட்டுகிறது. கோட்பாட்டு ரீதியாகக் கணக்கிடப்பட்ட காற்று கன அளவு விகிதமானது, 1 × 10−3 முதல் 2 × 101 MeV வரையிலான ஆற்றல் வரம்பில் 60–70% க்குள் நிலையானதாக உள்ளது. இது, கீழ்நிலை உற்பத்தி செயல்முறைகளில் ஹைட்ரோஜெல் நுரையைப் பயன்படுத்துவதற்கான நல்ல சாத்தியக்கூறுகளைக் குறிக்கிறது.
படம் 1D தயாரிக்கப்பட்ட அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரை மாதிரியைக் காட்டுகிறது. அனைத்து மாதிரிகளும் 12.7 மிமீ விளிம்பு நீளம் கொண்ட கனசதுரங்களாக வெட்டப்பட்டன. ஒருபடித்தான, முப்பரிமாணத்தில் நிலையான ஹைட்ரோஜெல் நுரை உருவானதை முடிவுகள் காட்டின. காற்று கன அளவு விகிதத்தைப் பொருட்படுத்தாமல், ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் தோற்றத்தில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் எதுவும் காணப்படவில்லை. ஹைட்ரோஜெல் நுரையின் சுய-நிலைத்தன்மை, ஹைட்ரோஜெலுக்குள் உருவாகும் வலைப்பின்னல், நுரையின் எடையைத் தாங்கும் அளவுக்கு வலிமையானது என்பதைக் காட்டுகிறது. நுரையிலிருந்து சிறிதளவு நீர் கசிவைத் தவிர, அந்த நுரை பல வாரங்களுக்கு தற்காலிக நிலைத்தன்மையையும் வெளிப்படுத்தியது.
நுரை மாதிரியின் நிறை மற்றும் கன அளவை அளவிடுவதன் மூலம், தயாரிக்கப்பட்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரையின் அடர்த்தி \(\:\rho\:\) கணக்கிடப்பட்டது, மேலும் அதன் முடிவுகள் அட்டவணை 4-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. இந்த முடிவுகள், காற்றின் கன அளவு விகிதத்தைப் பொறுத்து \(\:\rho\:\)-இன் சார்புநிலையைக் காட்டுகின்றன. 50 மிலி மாதிரியுடன் போதுமான அளவு காற்று கலக்கப்படும்போது, ​​அடர்த்தி மிகக் குறைவாக 0.482 கி/செமீ³ ஆகிறது. கலக்கப்படும் காற்றின் அளவு குறையும்போது, ​​அடர்த்தி 0.685 கி/செமீ³ ஆக அதிகரிக்கிறது. 50 மிலி, 100 மிலி மற்றும் 110 மிலி குழுக்களுக்கு இடையேயான அதிகபட்ச p மதிப்பு 0.004 < 0.05 ஆக இருந்தது, இது முடிவுகளின் புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தைக் குறிக்கிறது.
கட்டுப்படுத்தப்பட்ட காற்று கன அளவு விகிதத்தைப் பயன்படுத்தி கோட்பாட்டு ரீதியான \(\:\rho\:\) மதிப்பும் கணக்கிடப்படுகிறது. அளவிடப்பட்ட முடிவுகள், \(\:\rho\:\) ஆனது கோட்பாட்டு மதிப்பை விட 0.1 g/cm³ குறைவாக இருப்பதைக் காட்டுகின்றன. ஜெல் உருவாக்கும் செயல்முறையின் போது ஹைட்ரோஜெலில் உருவாகும் உள் அழுத்தத்தால் இந்த வேறுபாட்டை விளக்க முடியும். இந்த அழுத்தம் வீக்கத்தை ஏற்படுத்தி, அதன் விளைவாக \(\:\rho\:\) இல் குறைவுக்கு வழிவகுக்கிறது. படம் 2 (A, B மற்றும் C) இல் காட்டப்பட்டுள்ள CT படங்களில் ஹைட்ரோஜெல் நுரைக்குள் சில இடைவெளிகள் காணப்பட்டதன் மூலம் இது மேலும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது.
வெவ்வேறு காற்று கன அளவு உள்ளடக்கங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் ஒளியியல் நுண்ணோக்கிப் படங்கள் (A) 50, (B) 100, மற்றும் (C) 110. அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரை மாதிரிகளில் உள்ள செல்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் துளை அளவுப் பரவல் (D) 50, (E) 100, (F) 110.
படம் 3 (A, B, C) வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் ஃபோம் மாதிரிகளின் ஒளியியல் நுண்ணோக்கிப் படங்களைக் காட்டுகிறது. இந்த முடிவுகள் ஹைட்ரோஜெல் ஃபோம்-இன் ஒளியியல் கட்டமைப்பை விளக்குவதோடு, வெவ்வேறு விட்டங்களைக் கொண்ட துளைகளின் படங்களையும் தெளிவாகக் காட்டுகின்றன. துளைகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் விட்டத்தின் பரவல் ImageJ-ஐப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டது. ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் ஆறு படங்கள் எடுக்கப்பட்டன; ஒவ்வொரு படமும் 1125.27 μm × 843.96 μm அளவுடையதாக இருந்தது, மேலும் ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட மொத்தப் பரப்பளவு 5.7 mm² ஆகும்.
(A) வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் அமுக்க விசை-திரிபு நடத்தை. (B) அடுக்குக்குறிப் பொருத்தம். (C) வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் அமுக்கம் E0. (D) வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் இறுதி அமுக்க விசை மற்றும் திரிபு.
படம் 3 (D, E, F) துளை அளவுப் பரவல் பத்து மைக்ரோமீட்டர்கள் முதல் சுமார் 500 மைக்ரோமீட்டர்கள் வரை ஒப்பீட்டளவில் சீராக இருப்பதைக் காட்டுகிறது. துளை அளவு அடிப்படையில் சீராக உள்ளது, மேலும் காற்றின் கன அளவு குறையும்போது அது சிறிதளவு குறைகிறது. சோதனைத் தரவுகளின்படி, 50 மிலி மாதிரியின் சராசரி துளை அளவு 192.16 μm, இடைநிலை 184.51 μm, மற்றும் ஓரலகு பரப்பிற்கான துளைகளின் எண்ணிக்கை 103 ஆகும்; 100 மிலி மாதிரியின் சராசரி துளை அளவு 156.62 μm, இடைநிலை 151.07 μm, மற்றும் ஓரலகு பரப்பிற்கான துளைகளின் எண்ணிக்கை 109 ஆகும்; 110 மிலி மாதிரியின் தொடர்புடைய மதிப்புகள் முறையே 163.07 μm, 150.29 μm மற்றும் 115 ஆகும். பெரிய துளைகள் சராசரி துளை அளவின் புள்ளிவிவர முடிவுகளில் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்பதையும், இடைநிலை துளை அளவு துளை அளவின் மாற்றப் போக்கை சிறப்பாகப் பிரதிபலிக்கிறது என்பதையும் தரவுகள் காட்டுகின்றன. மாதிரியின் கன அளவு 50 மில்லியிலிருந்து 110 மில்லியாக அதிகரிக்கும்போது, ​​துளைகளின் எண்ணிக்கையும் அதிகரிக்கிறது. இடைநிலை துளை விட்டம் மற்றும் துளை எண்ணிக்கை ஆகியவற்றின் புள்ளிவிவர முடிவுகளை இணைத்துப் பார்க்கும்போது, ​​கன அளவு அதிகரிக்கும்போது, ​​மாதிரியின் உள்ளே சிறிய அளவிலான அதிக துளைகள் உருவாகின்றன என்று முடிவு செய்யலாம்.
இயந்திரவியல் சோதனைத் தரவுகள் படங்கள் 4A மற்றும் 4D-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. படம் 4A, வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட, தயாரிக்கப்பட்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் அமுக்க அழுத்த-இழுவைப் பண்பைக் காட்டுகிறது. அனைத்து மாதிரிகளும் ஒரே மாதிரியான நேரியல் அல்லாத அழுத்த-இழுவைப் பண்பைக் கொண்டுள்ளன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. ஒவ்வொரு மாதிரிக்கும், இழுவை அதிகரிக்கும்போது அழுத்தம் வேகமாக அதிகரிக்கிறது. ஹைட்ரோஜெல் நுரையின் அமுக்க அழுத்த-இழுவைப் பண்பிற்கு ஒரு அடுக்குக்குறி வளைவு பொருத்தப்பட்டது. ஹைட்ரோஜெல் நுரைக்கு தோராய மாதிரியாக அடுக்குக்குறிச் சார்பைப் பயன்படுத்திய பிறகு கிடைத்த முடிவுகளைப் படம் 4B காட்டுகிறது.
வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளுக்கு, அவற்றின் அமுக்க குணகமும் (E0) ஆய்வு செய்யப்பட்டது. ஹைட்ரோஜெல்களின் பகுப்பாய்வைப் போலவே, அமுக்க யங் குணகமும் 20% ஆரம்ப திரிபு வரம்பில் ஆராயப்பட்டது. அமுக்க சோதனைகளின் முடிவுகள் படம் 4C-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. படம் 4C-இல் உள்ள முடிவுகள், மாதிரி 50-இலிருந்து மாதிரி 110-க்கு காற்று கன அளவு விகிதம் குறையும்போது, ​​அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரையின் அமுக்க யங் குணகம் E0, 10.86 kPa-இலிருந்து 18 kPa-ஆக அதிகரிக்கிறது என்பதைக் காட்டுகின்றன.
இதேபோல், ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் முழுமையான அழுத்த-இழுவிசை வளைவுகள், அத்துடன் இறுதி அமுக்க அழுத்தம் மற்றும் இழுவிசை மதிப்புகளும் பெறப்பட்டன. படம் 4D, அல்ஜினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் இறுதி அமுக்க அழுத்தம் மற்றும் இழுவிசையைக் காட்டுகிறது. ஒவ்வொரு தரவுப் புள்ளியும் மூன்று சோதனை முடிவுகளின் சராசரியாகும். வாயுவின் அளவு குறையக் குறைய, இறுதி அமுக்க அழுத்தம் 9.84 kPa-விலிருந்து 17.58 kPa-வாக அதிகரிக்கிறது என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இறுதி இழுவிசை சுமார் 38% அளவில் நிலையாக உள்ளது.
படம் 2 (A, B, மற்றும் C) முறையே மாதிரிகள் 50, 100, மற்றும் 110-க்குரிய, வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் CT படங்களைக் காட்டுகிறது. உருவான ஹைட்ரோஜெல் நுரை ஏறக்குறைய ஒருபடித்தானதாக இருப்பதை இப்படங்கள் காட்டுகின்றன. மாதிரிகள் 100 மற்றும் 110-ல் ஒரு சிறிய எண்ணிக்கையிலான இடைவெளிகள் காணப்பட்டன. ஜெல் உருவாக்கும் செயல்முறையின் போது ஹைட்ரோஜெலில் உருவாகும் உள் அழுத்தத்தின் காரணமாக இந்த இடைவெளிகள் உருவாகியிருக்கலாம். ஒவ்வொரு மாதிரியின் 5 குறுக்கு வெட்டுப் பகுதிகளுக்கும் நாங்கள் HU மதிப்புகளைக் கணக்கிட்டு, அவற்றுடன் தொடர்புடைய கோட்பாட்டு கணக்கீட்டு முடிவுகளையும் அட்டவணை 5-ல் பட்டியலிட்டுள்ளோம்.
அட்டவணை 5, வெவ்வேறு காற்று கன அளவு விகிதங்களைக் கொண்ட மாதிரிகள் வெவ்வேறு HU மதிப்புகளைப் பெற்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. 50 மிலி, 100 மிலி மற்றும் 110 மிலி குழுக்களுக்கு இடையேயான அதிகபட்ச p மதிப்பு 0.004 < 0.05 ஆக இருந்தது, இது முடிவுகளின் புள்ளிவிவர முக்கியத்துவத்தைக் குறிக்கிறது. சோதிக்கப்பட்ட மூன்று மாதிரிகளில், 50 மிலி கலவையைக் கொண்ட மாதிரியானது மனித நுரையீரலின் கதிரியக்கப் பண்புகளுக்கு மிக நெருக்கமான பண்புகளைக் கொண்டிருந்தது. அட்டவணை 5-இன் கடைசி நெடுவரிசையானது, அளவிடப்பட்ட நுரை மதிப்பான \(\:\rho\:\)-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட கோட்பாட்டுக் கணக்கீட்டின் மூலம் பெறப்பட்ட முடிவாகும். அளவிடப்பட்ட தரவுகளைக் கோட்பாட்டு முடிவுகளுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம், CT ஸ்கேனிங் மூலம் பெறப்பட்ட HU மதிப்புகள் பொதுவாகக் கோட்பாட்டு முடிவுகளுக்கு நெருக்கமாக இருப்பதைக் காணலாம், இது படம் 1C-இல் உள்ள காற்று கன அளவு விகிதக் கணக்கீட்டு முடிவுகளை உறுதிப்படுத்துகிறது.
மனித நுரையீரல்களின் இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளுக்கு ஒப்பான பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு பொருளை உருவாக்குவதே இந்த ஆய்வின் முக்கிய நோக்கமாகும். மனித நுரையீரல்களின் பண்புகளுக்கு முடிந்தவரை நெருக்கமாக இருக்கும், திசுக்களுக்கு நிகரான இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கவியல் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு ஹைட்ரோஜெல் அடிப்படையிலான பொருளை உருவாக்குவதன் மூலம் இந்த நோக்கம் அடையப்பட்டது. கோட்பாட்டுரீதியான கணக்கீடுகளின் வழிகாட்டுதலின்படி, சோடியம் அல்கினேட் கரைசல், CaCO3, GDL மற்றும் SLES 70 ஆகியவற்றை இயந்திரவியல் முறையில் கலப்பதன் மூலம், வெவ்வேறு காற்று-பருமன் விகிதங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரோஜெல் நுரைகள் தயாரிக்கப்பட்டன. உருவவியல் பகுப்பாய்வில், ஒரு சீரான முப்பரிமாண நிலையான ஹைட்ரோஜெல் நுரை உருவானது தெரியவந்தது. காற்று-பருமன் விகிதத்தை மாற்றுவதன் மூலம், நுரையின் அடர்த்தி மற்றும் நுண்துளைத்தன்மையை விருப்பப்படி மாற்றியமைக்க முடியும். காற்று-பருமன் உள்ளடக்கம் அதிகரிக்கும்போது, ​​நுண்துளைகளின் அளவு சற்றே குறைந்து, நுண்துளைகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கிறது. அல்கினேட் ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளின் இயந்திரவியல் பண்புகளைப் பகுப்பாய்வு செய்ய அமுக்கச் சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. அமுக்கச் சோதனைகளிலிருந்து பெறப்பட்ட அமுக்க குணகம் (E0), மனித நுரையீரல்களுக்கு உகந்த வரம்பில் உள்ளது என்பதை முடிவுகள் காட்டின. காற்று-பருமன் விகிதம் குறையும்போது E0 அதிகரிக்கிறது. தயாரிக்கப்பட்ட மாதிரிகளின் கதிரியக்கப் பண்புகளின் (HU) மதிப்புகள், மாதிரிகளின் CT தரவுகளின் அடிப்படையில் பெறப்பட்டு, கோட்பாட்டுக் கணக்கீடுகளின் முடிவுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டன. முடிவுகள் சாதகமாக இருந்தன. அளவிடப்பட்ட மதிப்பு, மனித நுரையீரலின் HU மதிப்பிற்கு நெருக்கமாகவும் உள்ளது. மனித நுரையீரலின் பண்புகளைப் பிரதிபலிக்கும் இயந்திரவியல் மற்றும் கதிரியக்கப் பண்புகளின் சிறந்த கலவையுடன், திசுக்களைப் போன்ற ஹைட்ரோஜெல் நுரைகளை உருவாக்குவது சாத்தியம் என்பதை இந்த முடிவுகள் காட்டுகின்றன.
நம்பிக்கையூட்டும் முடிவுகள் இருந்தபோதிலும், கோட்பாட்டுக் கணக்கீடுகள் மற்றும் உண்மையான மனித நுரையீரல்களின் கணிப்புகளுடன் உலகளாவிய மற்றும் உள்ளூர் அளவுகளில் பொருந்துமாறு, காற்று கன அளவு விகிதம் மற்றும் நுண்துளைத்தன்மையை சிறப்பாகக் கட்டுப்படுத்த தற்போதைய உற்பத்தி முறைகள் மேம்படுத்தப்பட வேண்டும். தற்போதைய ஆய்வு, அமுக்க இயக்கவியலைச் சோதிப்பதோடு மட்டுமே நின்றுவிடுவதால், இந்த மாதிரிப் பொருளின் சாத்தியமான பயன்பாட்டை சுவாசச் சுழற்சியின் அமுக்கக் கட்டத்திற்கு மட்டுப்படுத்துகிறது. மாறும் சுமை நிலைகளின் கீழ் சாத்தியமான பயன்பாடுகளை மதிப்பிடுவதற்கு, இழுவிசைச் சோதனையையும், பொருளின் ஒட்டுமொத்த இயந்திர நிலைத்தன்மையையும் ஆராய்வது எதிர்கால ஆராய்ச்சிக்குப் பயனளிக்கும். இந்த வரம்புகள் இருந்தபோதிலும், மனித நுரையீரலைப் பிரதிபலிக்கும் ஒரே பொருளில் கதிரியக்க மற்றும் இயந்திரப் பண்புகளை இணைப்பதற்கான முதல் வெற்றிகரமான முயற்சியாக இந்த ஆய்வு விளங்குகிறது.
தற்போதைய ஆய்வின் போது உருவாக்கப்பட்ட மற்றும்/அல்லது பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட தரவுத்தொகுப்புகள், தகுந்த கோரிக்கையின் பேரில் தொடர்புடைய ஆசிரியரிடமிருந்து பெற்றுக்கொள்ளலாம். சோதனைகளும் தரவுத்தொகுப்புகளும் மீண்டும் செய்யக்கூடியவை.
சாங், ஜி., மற்றும் பலர். புற்றுநோய் கதிர்வீச்சு சிகிச்சைக்கான புதுமையான நானோ தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் மேம்பட்ட பொருட்கள். அட்வான்ஸ்டு மெட்டீரியல்ஸ் 29, 1700996. https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (2017).
கில், பி.ஜே., மற்றும் பலர். கதிர்வீச்சு புற்றுநோயியலில் சுவாச இயக்க மேலாண்மை குறித்த AAPM 76a பணிக்குழுவின் அறிக்கை. மெட். ஃபிஸ். 33, 3874–3900. https://doi.org/10.1118/1.2349696 (2006).
அல்-மாயா, ஏ., மோஸ்லி, ஜே., மற்றும் பிராக், கே.கே. மனித நுரையீரலில் இடைமுகம் மற்றும் பொருள் நேரியல் அல்லாத தன்மைகளை மாதிரியாக்குதல். இயற்பியல் மற்றும் மருத்துவம் மற்றும் உயிரியல் 53, 305–317. https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (2008).
வாங், எக்ஸ்., மற்றும் பலர். 3D பயோபிரிண்டிங் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட கட்டி போன்ற நுரையீரல் புற்றுநோய் மாதிரி. 3. உயிரித் தொழில்நுட்பம். 8 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (2018).
லீ, எம்., மற்றும் பலர். நுரையீரல் உருக்குலைவை மாதிரியாக்குதல்: உருக்குலையக்கூடிய படப் பதிவு நுட்பங்களையும் இடஞ்சார்ந்து மாறுபடும் யங் குணக மதிப்பீட்டையும் இணைக்கும் ஒரு முறை. மெட். ஃபிஸ். 40, 081902. https://doi.org/10.1118/1.4812419 (2013).
குய்மரேஸ், சி.எஃப். மற்றும் பலர். உயிருள்ள திசுக்களின் விறைப்புத்தன்மையும் திசுப் பொறியியலுக்கான அதன் தாக்கங்களும். நேச்சர் ரிவியூஸ் மெட்டீரியல்ஸ் அண்ட் என்விரான்மென்ட் 5, 351–370 (2020).