Rat Fetora의 피질 뼈에서 Box-Cavity Defect 모델 생성

요약

여기에서는 쥐의 대퇴골 이형성증 조직에서 box-cavity 결손을 생성하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 모델은 생체역학적 스트레스 하에서 생체재료 성능을 평가하고 막내 골형성과 관련된 뼈 재생 메커니즘을 탐구할 수 있습니다.

초록

심각한 뼈 결손이나 복잡한 골절은 유합 불필요 또는 불충분한 뼈 치유와 같은 심각한 합병증을 초래할 수 있습니다. 세포, 골격 및 사이토카인의 적용과 관련된 조직 공학은 뼈 재생을 위한 유망한 솔루션으로 간주됩니다. 결과적으로, 뼈 결손을 시뮬레이션하는 다양한 동물 모델은 뼈 치유를 위한 조직 공학의 치료 잠재력을 탐구하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 연구에서 우리는 쥐의 대퇴골 중앙에 상자 모양의 대뇌 피질 뼈 결손 모델을 구축했으며, 이는 뼈 치유를 촉진하는 생체 재료의 기능을 평가하기 위한 이상적인 모델 역할을 할 수 있습니다. 이 상자 모양의 피질 뼈 결손은 구강 저속 핸드피스를 사용하여 뚫고 선반 바늘로 모양을 잡았습니다. 수술 후 micro-CT 분석을 즉시 실시하여 box-cavity cortical bone 결손의 성공적인 확립을 확인했습니다. 그런 다음 쥐의 수술한 쪽에 있는 대퇴골을 수술 후 여러 시점(0일, 2주, 4주 및 6주)에서 수확했습니다. 각 샘플의 결손 부위의 치유 과정은 micro-CT, hematoxylin 및 eosin(H&E) 염색, Masson 트리크롬 염색을 사용하여 평가되었습니다. 이러한 결과는 intramagranous ossification과 일치하는 치유 패턴을 보여주었으며, 치유는 본질적으로 6주까지 완료되었습니다. 이 동물 모델의 치유 과정의 분류는 뼈 조직 결손 치유 중 막내 골화를 표적으로 하는 새로운 생체 재료 및 약물을 조사하기 위한 효과적인 in vivo 방법을 제공합니다.

서문

골절 및 결손은 종종 외상, 종양, 염증 및 선천성 기형으로 인해 발생합니다 ^1,2. 젊고 건강한 사람의 뼈 조직은 일반적으로 강력한 재생 능력을 가지고 있지만3 전신 질환(예: 당뇨병, 골다공증 및 감염)으로 인한 임계 크기를 초과하는 결함이나 치유 장애는 여전히 뼈 불연속성 또는 치유 장애와 같은 합병증을 유발할 수 있습니다⁴. 이러한 임상적 문제를 해결하기 위해 뼈 이식 또는 생체 재료는 일반적으로 심각한 결함이 있는 뼈를 대체하거나 큰 뼈 부분을 재건하는 데 사용됩니다. 그러나 이러한 치료법에는 한계가 있습니다. 예를 들어, 자가 골 이식술은 황금 표준으로 간주되지만 기증자 공급이 제한되고 잠재적인 기증자 부위 합병증으로 어려움을 겪습니다 ^5,6. 동종이식은 또한 면역 매개 거부 반응, 질병의 잠재적 전염, 이식편의 생체역학적, 생물학적 특성에 대한 부정적인 영향과 같은 특정 위험을 제시한다⁷.

최근 ....

프로토콜

이 연구의 모든 동물 시술은 쓰촨 대학교 중국 서부 구강 학교 윤리 위원회(WCHSIRB-D-2021-597)에서 검토하고 승인했습니다. 본 연구에는 Sprague-Dawley 랫트(수컷, 체중 300g)가 사용되었습니다.

1. 수술 전 준비

1. 기기 준비
   1. 이 연구에 사용된 수술 기구에 대해서는 그림 1A 를 참조하십시오: 전기 면도기, 조직 가위, 안과 가위, 안과 겸자, 일회용 메스, 골막 분리기, 구강 저속 핸드피스, 구강 프로브, 일회용 세척 진공 청소기, 바늘 홀더, 3.0 봉합사.
   2. 구강 프로브를 준비하고 결함의 직경에 따라 마커 펜으로 프로브의 큰 구부러진 끝을 표시합니다(그림 1B). 이를 사용하여 수술 중 결함의 크기를 확인합니다.
   3. 사용하기 전에 시술을 수행하는 데 사용되는 모든 수술 재료와 기구를 멸균하십시오. 원하는 재료를 접힌 천이나 포장지에 포장하고 증기 멸균을 위해 오토클레이브 테이프로 밀봉합니다(125-135°C에서 20-25분 동안).
   4. 수술 부위 준비: 75% 알코올을 분사하여 수술대와 수술대 주변 환경을 소독합니다. 수술대에....

토론

전임상 동물 모델은 뼈 치유와 생체 재료가 뼈 재생에 미치는 영향을 조사하는 데 필수적입니다. 이 프로토콜은 임상적 골 재생과 관련된 막내 골 형성 과정을 복제하는 대퇴골 상자강 결손 모델을 보여줍니다. 결손 부위는 사전 표시된 구강 프로브를 사용하여 수술 중 표준화되었습니다. Micro-CT 및 조직병리학적 염색 결과, 6주에 걸쳐 점진적인 치유가 보였으며 골막이 두꺼워지고 새로운 섬유주 .......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.2 mm slow speed ball drill	Dreybird Medical Equipment Co., Ltd.	RA3-012	For preparation of box cavity defects
3.0 suture	Chengdu Shifeng Co., Ltd.	None	For suturing wounds
4% paraformaldehyde	Biosharp	BL539A	For fix the femoral specimens
Cotton balls	Haishi Hainuo Group Co.,  Ltd.	20120047	For skin sterilization and cleaning of surgical field
Cotton sticks	Lakong Medical Devices Co., Ltd.	M6500R	For skin disinfection
Dental technician grinding machine	Marathon	N3-140232	For preparation of box cavity defects
Disposable scalpel	Hangzhou Huawei Medical Supplies Co., Ltd.	20100227	For creating skin incisions as well as to sharply separate muscle tissue
Electric shaver	JASE	BM320210	Removal of hair tissue from the surgical area
Hematoxylin and Eosin Stain kit	Biosharp	C1005	For the histological analysis of the specimens
Masson’s Trichrome Stain Kit	Solarbio	G1340	For the histological analysis of the specimens
Micro CT	Scanco medical ag	µCT 45	For analyzing the healing of defects in femoral samples
Needle holder	Chengdu Shifeng Co., Ltd.	None	For suture-holding needles
Olympus Research Grade Whole Slide Scanning System VS200	Chengdu Knowledge Technology Co.	VS200	For analyzing the results of HE staining and Masson staining
Ophthalmic forceps	Chengdu Shifeng Co., Ltd.	None	For clamping skin, muscle tissue
Ophthalmic scissors	Chengdu Shifeng Co., Ltd.	None	For forming a skin incision approach
Oral low-speed handpiece	Marathon	Y221101003	For preparation of box cavity defects
Oral probe	Shanghai Sangda Medical Insurance Co., Ltd.	20000143	For measuring the diameter of defects
Periosteal separator	Chengdu Shifeng Co., Ltd.	None	For blunt separation of muscle tissue
Sprague–Dawley rats	Byrness Weil Biotech Ltd	None	For the establishment of femoral bone boxy cavitary defect
Tissue scissors	Chengdu Shifeng Co., Ltd.	None	For forming a skin incision approach