La configurazione di flessione a sbalzo delineata in questo protocollo crea un approccio riproducibile per generare fratture del collo del femore, che sono più clinicamente rilevanti e possono essere utilizzate negli studi murini per esaminare l'osteoporosi. Questo protocollo crea una piattaforma di test che migliora la riproducibilità, portando a una diminuzione del coefficiente di variazione nelle misure di risultato. Pertanto, riduce al minimo la dimensione del campione necessaria per studi robusti.
Inizia tagliando sezioni di tubi di lunghezza da 1/2 pollice a 1 pollice utilizzando tubi in alluminio quadrati da 1/4 di pollice per 1/4 di pollice. Etichettare ogni segmento di alluminio con gli ID campione con uno strumento di incisione. Riempire metà dei segmenti del tubo con stucco e metterli in un dispositivo per tenerli in posizione verticale.
Posizionare i femori puliti in piano sul piano di lavoro in modo che la superficie anteriore sia rivolta verso l'alto. Quindi, posiziona la guida stampata in 3D direttamente sotto il terzo trocantere, dove il diametro dell'albero diventa coerente. Tieni le estremità prossimale e distale con una mano.
Premere con decisione il femore sul banco da lavoro e, usando l'altra mano, posizionare la guida stampata in 3D sull'albero centrale del femore per evitare che il femore ruoti sul lato laterale o mediale. Quindi, posizionali davanti ai segmenti di alluminio corrispondenti. Riempire i segmenti di alluminio con cemento osseo fino a quasi pieno, lasciando un po 'di spazio per lo spostamento.
Posizionare i femori con le guide nel segmento di alluminio corretto e consentire al cemento osseo di fissarsi. Dopo che il cemento osseo si è indurito, posizionare i campioni in una capsula di Petri con PBS a temperatura ambiente e lasciarli reidratare per due ore. Utilizzare un sistema di test meccanico per collegare e calibrare una cella di carico con una risoluzione inferiore a 1 Newton.
Attaccare un dispositivo con una fessura quadrata per tenere saldamente i segmenti di alluminio con i campioni. Fissare le viti impostate ai due lati del dispositivo di fissaggio per tenere saldamente i campioni in posizione. Quindi, collegare una piastra di carico nell'attuatore.
Posizionare uno stereomicroscopio su una superficie direttamente di fronte all'MTS. Posizionare le sorgenti luminose attorno al sistema se è necessaria un'illuminazione aggiuntiva per vedere la configurazione attraverso il microscopio. Nel software MTS, iniziare la creazione di un nuovo protocollo di flessione.
Assicurarsi che il protocollo funzioni nel controllo degli spostamenti. Impostare la velocità di caricamento del protocollo su 0,5 millimetri al secondo. Se il software ha un'impostazione per i tasti soft, aggiungere i soft key Balance e Zero Extension al protocollo.
Assicurarsi che il programma software registri il tempo in secondi, il carico in Newton e l'estensione o lo spostamento in millimetri a una frequenza di campionamento minima di 100 hertz. Salvare il nuovo protocollo e tornare alla schermata principale del programma software per iniziare il test di un nuovo set di campioni. Ottenere un'immagine a raggi X dei campioni nei vasi di alluminio.
È possibile creare immagini di più campioni contemporaneamente. Assicurarsi che la vista anteriore dei campioni venga acquisita per consentire misurazioni di verifica dell'angolo di invasatura. Posizionare un segmento di alluminio con campione nel dispositivo di fissaggio e stringere le viti impostate.
Abbassare l'attuatore fino a quando non si trova a pochi millimetri dalla testa del femore. Utilizzare lo stereomicroscopio per regolare lo stadio biassiale per allineare la posizione della testa del femore direttamente sotto la piastra di carico. Bloccare lo stadio biassiale in posizione.
Nel software MTS, azzerare la posizione dell'attuatore e bilanciare la cella di carico utilizzando i tasti soft aggiunti Balance ed Zero Extension. Quindi, iniziare il protocollo di caricamento. A seconda di quanto spazio è rimasto tra la piastra di carico e il campione, il test richiederà solo da 10 a 30 secondi.
Dopo il test, acquisire un'altra radiografia anteriore del campione. Questo sarà usato per discernere e documentare la modalità di frattura. I coefficienti di variazione, o COV, dalle proprietà di flessione misurate dei colli femorali di topo sono presentati qui.
Il COV rappresenta il rapporto tra la deviazione standard e la media di un set di dati e la sua diminuzione indica un raggruppamento più stretto dei singoli punti dati attorno alla media. Questo protocollo ha ridotto il COV per il carico massimo rispetto ad altre pubblicazioni che eseguono test simili. Per derivare la rigidità e il punto di snervamento viene utilizzata una curva di spostamento della forza rappresentativa che mostra un adattamento lineare con offset dello 0,2%.
Le misure di risultato selezionate vengono tracciate, visualizzando la deviazione media e standard, incluso il carico massimo in caso di guasto, la rigidità, lo spostamento massimo in caso di guasto e il lavoro fino al guasto. Gli asterischi indicano differenze significative determinate utilizzando un t-test spaiato a una coda. I colli femorali per i topi maschi erano significativamente più forti e più rigidi rispetto ai campioni di topi femmina.
Inoltre, i colli femorali femminili hanno subito deformazioni più significative e lavorano al fallimento rispetto ai campioni di topi maschi. Ciò è coerente con la minore densità minerale ossea nelle femmine e sottolinea la sensibilità del test per rilevare differenze fisiologicamente rilevanti. Le misure di esito biomeccanico, tra cui carico massimo, rigidità, spostamento massimo e lavoro fino al fallimento, sono state tracciate rispetto all'angolo di invasatura e correlate utilizzando una semplice regressione lineare per la coorte maschile, la coorte femminile e tutti i campioni raggruppati insieme.
Le linee nere continue mostrano la regressione lineare dei campioni di gruppo e le linee tratteggiate indicano gli intervalli di confidenza. La variabilità dell'angolo di invasatura non ha influenzato in modo significativo il carico massimo, lo spostamento massimo o il lavoro di guasto. Tuttavia, con l'aumentare dell'angolo di invasatura, la rigidità è aumentata.
La cosa più importante da ricordare durante il tentativo di questo protocollo è mantenere la procedura di invasatura e le velocità di caricamento uguali per confrontare meglio i risultati con i dati pubblicati in precedenza. Se si utilizza un'alternativa al cemento osseo, come una lega di bismuto che può essere ammorbidita per rimuovere il campione dopo il test, i campioni possono essere sottoposti ad altre procedure, come la spettroscopia Raman, DEXA o piegatura a tre punti, per chiarire ulteriori proprietà meccaniche, chimiche e strutturali.
