저자는 지속적인 재정 지원을 Biomet는 3I에게 감사하고, 사용자 정의 부품의 설계 및 제조에 도움을 특히 랜디 굿맨 것이다. 스펜서 종은 국립 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회 (NSERC)에서 제공하는 산업 대학원 장학금받는 사람입니다. 우리는 또한 원고 준비하는 동안 자신의 매우 귀중한 의견을 닥터 존 Brunski에게 감사의 말씀을 전합니다.

1. 이식 디자인, 제조 및 표면 처리 <ol><li> 상용 순수 티타늄 (cpTi)에서, (길이 x 폭 x 높이 크기 4mm X 2.5 mm X 1.3 mm) 직사각형 임플란트 제조. 수술 부위 및 후속 기계적 시험 (도 1) 내에서 초기 임플란트 안정성을 촉진하기 위하여 중앙에서 임플란트 (직경 = 0.7 mm)의 장축의 아래 구멍을 드릴. </li><li> 임플란트의 상부 및 하부 표면을 치료. <ol><li> , 두 가지면을 만들 microtopographically 복잡한 표면을 생성하기 위해 표준 모래 분사 (GB) 처리를 사용합니다. 또한 인산 칼슘 (CAP)를 중첩하여 임플란트의 절반을 수정하는 것은 nanotopographically 복잡한 표면을 생성하는 나노 입자. </li></ol></li></ol> 각종 화학 또는 기계적 처리가 원하는 표면 지형 및 / 또는 화학 물질을 생성하기 위해 적용 할 수 있고, 이러한 실험 questi의 성질에 의존 할 것이다 : 참고해결해야하기에. 복잡한 microtopography을 만들 수 - 감산 과정 - 여기에 제공된 예에서, 상업적으로 순수 티타늄 (cpTi) 임플란트의 한 그룹이 모래 분사 (GB)을 실시 하였다. 임플란트의 절반은 다음 추가로 최고 부과 나노 토포 그래피 (GB-DCD)을 만들 인산 칼슘 (캡) 나노 결정의 추가에 의해 수정되었습니다. 참고 : 모래 폭파 마이크로 표면을 볼 때, 수정 된 나노 표면에 비해 10,000 배 확대, 표면 특성에 명백한 차이가 없습니다. 10 X 배율에서 볼 경우에는, 차이는 (그림 2) 매우 분명됩니다. 이것은 이전과 같은 표면 변화가 osteoconduction 14에 깊은 영향을 미칠 것으로 나타났습니다. 2. 동물 모델 및 수술 <ol><li> 이 모델에 대한 젊은 남성의 Wistar 쥐 (200-250그램)를 사용합니다. 모든 절차는 지역 동물 보호 컴의 승인을 받아야한다mittees. 동물에게 물과 쥐 차우에 무료로 액세스 할 수 있습니다. 주 : 쥐의 다른 변종이 채용 될 수 있지만 위 스타 쥐가, 때문에 쥐의이 긴장과 사전 경험이 절차를 선택했다. 음식 및 물에 대한 접근은 어드레스되는 실험 질문의 특성에 따라 변경 될 수있다. </li> <li> 진정 코 콘 통해 관리 흡입 마취를 사용하여 쥐 : 유도 1 LO 2 / 분에서 4 % 이소 플루 란, 1 L의 질소 산화물 및 유지 보수 0.6 LO 2 / 분에서 2 % 이소 플루 란. 절차를 계속 진행하기 전에 효과적인 진정 작용을 보장하기 위해 표준 발가락 핀치 테스트를 실시한다. </li><li> 진통 전 및 수술 후 0.01 ~ 0.05 ㎎ / ㎏ 부 프레 노르 핀의 피하 주사를 통해 관리 할 수​​ 있습니다. </li><li> 일부 무작위로 임플란트를 지정하고 쥐 대퇴골의 말단 metaphyses에 양측 배치합니다. 이것은 다른 표면 지형의 선택에서 다른 임플란트에 하나씩 비교 할 수 있습니다D, 반대측 대퇴골에서, 통계 분석을 최적화 할 수 있습니다. </li><li> 10 % 베타 딘 각 뒷다리의 전후면 측면 측면을 면도하고 청소 동물을 준비합니다. 저체온증을 방지하기 위해, 마취 된 쥐의 아래에 따뜻한 물 순환 패드를 배치합니다. </li><li> # 15 수술 메스를 사용하여 근육을 노출 허벅지의 측면 측면을 따라 피부를 통해 절개를합니다. 최소 침습적 방법으로 근육의 시체를 편향 무딘 절개를 사용하여 대퇴골 노출. </li><li> 완전히 드릴링 피질골을 노출, 골막 엘리베이터를 사용 대퇴골을 덮는 골막의 얇은 층을 얻어 긁어. 케어는 무딘 절개와 골막 제거하는 동안 무릎 관절의 성장판이나 관절 연골이 손상되지 않도록주의해야합니다. </li><li> 일단 청소 및 검사, 대퇴골 원위부 (그림 3A)의 전방 측면을 노출 옆으로 대퇴골 회전. </li><li> 수술 부위를 준비하려면, 드릴둘 피질을 통해 뼈의 미들 bicortical 직사각형 슬롯. 조직의 과열을 방지하기 위해 염분 관개 수술 조수 드릴링 동안 유지해야합니다. 세 단계로 훈련을 실​​시 : <ol><li> 첫째, 떨어져 대퇴골의 중간 선을 따라 두 개의 구멍 2.5 mm를 만들 수있는 치과 핸드 피스에 장착 된 1.3 mm 치과 버를 사용하여 절개에 의해 노출되는 전방 피질을 통해 드릴. </li><li> 다음으로, bicortical 병렬 구멍의 결과로, 상대 피질을 통해 이러한 구멍을 확장하기 위해 두 번째 드릴 비트 (트위스트 1.3 mm 치과 버)를 사용합니다. </li><li> 마지막으로, 임플란트 (도 3B)에 대한 사이트를 형성하는 근위-말단 방향으로 제 지정 사이드 절단 숫돌을 사용하여 구멍을 조인. </li></ol></li><li> 부착 된 바늘을 이용하여 골 결손을 통해 생분해 성 봉합사를 통과하고, 외부 대퇴 피질의 주위에 돌아갑니다. </li><li> w, 봉합사의 자유 단부를 통해 임플란트 쓰레드 및 결함에 안내여기 압력 장착해야합니다. 이러한 방식으로, 임플란트의 장축은 대퇴골 (도 3c)의 장축에 수직으로 배향 될 것이다. </li><li> 수술 후 회복과 치유의 초기 단계에서 임플란트 안정성을 제공하기 위해 대퇴골의 측면 측면 주위의 봉합을 묶어. 근육 조직을 닫 나머지 봉합사를 사용하고, 수술 스테이플 (9mm의 상처 클립)를 사용하여 피부 조직을 reoppose. </li><li> 감염의 징후 외과 사이트를 검사하고 손상된 보행 능력을 매일 동물을 모니터링 할 수 있습니다. 완전 보행을 복구하지 않는 동물, 또는 분석에서, 희생 대퇴 골절이 그 사람들을 제외합니다. </li></ol> 3. 샘플 수확 <ol><li> CO 2 노출 후 경추 탈구로 수술 구일에서 동물을 제물로 바친다. </li><li> 희생에, 대퇴골 및 연부 조직의 깨끗한 분리. 조직 (H)을 유지하기 위해 15 % 수 크로즈 완충액에 바로 저장할기계적 시험 (그림 4A)위한 준비 ydration. 참고 : 시편이 시설 사이의 수송 도중 조직의 수분을 유지하기 위해 크로스 완충 용액에 저장됩니다. 시편은 기계적 시험을 준비하는 동안 용액에 약 2 ~ 3 시간을 보낼 것입니다. </li> <li> 기계적 시험을위한 표본을 준비하기 위해, 고속의 시스템에 연결된 원통형의 다이아몬드 숫돌을 이용하여 임플란트의 폭에 뼈 트림. 최종 시험편은 임플란트 (그림 4B)의 각면에 부착 된 뼈의 두 개의 아치로 구성되어 있습니다. 준비 또는 운송 중에 떨어 아치를 들어, 0 N.의 기계적 시험 값을 할당 주 : 시험편을 트리밍 할 때 손상이나 압축 응력 인터페이스를 피하기 위하여, 매우 부드럽고 정확한 것이 중요하다. 뼈 수복 캘러스 임플란트의 긴 축을 중심으로 심지어 종 구멍으로 증가 할 수 있습니다. 이러한 여분의 뼈는 배출량에 의해 제거해야합니다그것이 기계적 테스트 결과가 왜곡 수 있듯이, 직사각형 임플란트의 정확한 크기로 시험편을 mming. </li></ol> 4. 기계적 시험 사용자 지정 이탈 형은 각각의 표본은 기계적 테스트를 위해 샘플을 준비하는 반복 가능하고 정확한 방법을 만들어 냄비에 설계되었습니다. 직접 임플란트 표면에 수직 인 힘의인가를 허용 포팅 공정 중에 중심 시험편 완전히 가로 채 설계는 일관성 검사 영역에 대한 임플란트 뼈의 0.5 mm 영역의 격리를 허용한다. 완전한 기술 설계 도면과 최종 구성 요소 그림 6은 그림 5를 참조하십시오. 주 : 실시보기 / 분 30mm의 크로스 헤드 속도로 작동하는 기계적 시험 장치를 사용하여 테스트. 잔류 뼈 다음 시험의 질적 평가를 위해, 해부 현미경을 사용할 수있다. <ol><li> 포팅시편 및 기계적 시험의 <ol><li> 크로스 완충 용액 부드럽게 얼룩 건조에서 표본을 제거합니다. </li><li> 사용자 정의 형의 위치 표본. 수평 주형의 벽에 구멍을 통해 임플란트의 중간에있는 구멍을 통해 핀을 밀어. 임플란트 (그림 7) 안정화 금형의 후방 측의 안정화 판을 놓습니다. </li><li> 유동 치과 복합으로 몰드의 기부를 채우고 고강도 경화 광을 사용하여 60 초 동안 경화. 참고 : 생성과 같은 열이 조직의 특성에 영향을 미칠 수 있으므로, 발열 반응으로 설정하지 않는 복합을 선택하는 것이 중요합니다. </li><li> 경화 후, 형을 열어서 경화 시편 블록을 제거한다. 식별을 위해 측면 아치에 영구 마커에 검은 색의가는 선을 그립니다. </li><li> 반대의 시험편의 조립식 복제 문제를 해결하고, 기계적 시험 기기의 기초에 단위를 중심으로. </li><li> 부사장으로 표본을 확보하고 임플란트의 구멍 (그림 8)를 통해 나일론 줄을 전달합니다. 이동 크로스 헤드의 중앙에 느슨한 끝을 연결합니다. 일관성을 유지하기 위해 항상 라벨을 먼저 측면을 테스트합니다. 내측 아치 과정을 반복합니다. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Brunski, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+bone+response+to+biomechanical+loading+at+the+bone-dental+implant+interface.">In vivo bone response to biomechanical loading at the bone-dental implant interface.</a> Adv. Dental Res. 13, 99-119 (1999).</li><li>Brunski, J. B., Glantz, P. -. O., Helms, J. A., Nanci, A., Br&#229;nemark, P. I., Chien, S., Gr&#246;ndahl, H. G., Robinson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Transfer of mechanical load across the interface. In: The Osseointegration Book. , 209-249 (2005).</li><li>Br&#229;nemark, R., Ohrnell, L. O., Nilsson, P., Thomsen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+characterization+of+osseointegration+during+healing:+an+experimental+in+vivo+study+in+the+rat.">Biomechanical characterization of osseointegration during healing: an experimental in vivo study in the rat.</a> Biomaterials. 18 (14), 969-978 (1997).</li><li>It&#228;l&#228;, A., Koort, J., Yl&#228;nen, H. O., Hupa, M., Aro, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologic+significance+of+surface+microroughing+in+bone+incorporation+of+porous+bioactive+glass+implants.">Biologic significance of surface microroughing in bone incorporation of porous bioactive glass implants.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 67 (2), 496-503 (2003).</li><li>Br&#229;nemark, R., Emanuelsson, L., Palmquist, A., Thomsen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+response+to+laser-induced+micro-+and+nano-size+titanium+surface+features.">Bone response to laser-induced micro- and nano-size titanium surface features.</a> Nanomedicine. 7 (2), 220-227 (2011).</li><li>Kato, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonding+of+Alkali-+and+Heat-Treated+Tantalum+Implants+to+Bone.">Bonding of Alkali- and Heat-Treated Tantalum Implants to Bone.</a> J. Biomed. Mater. Res. 53, 28-35 (2000).</li><li>Hong, L., Xu, H. C., de Groot, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tensile+strength+of+the+interface+between+hydroxyapatite+and+bone.">Tensile strength of the interface between hydroxyapatite and bone.</a> J. Biomed. Mater. 26 (1), 7-18 (1992).</li><li>Currey, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+of+bone+tissues+with+greatly+different+functions.">Mechanical properties of bone tissues with greatly different functions.</a> J. Biomech. 9 (12), 313-319 (1979).</li><li>Nakamura, T., Yamamuro, T., Higashi, S., Kokubo, T., Itoo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+glass-ceramic+for+bone+replacement:+evaluation+of+its+bonding+to+bone+tissue.">A new glass-ceramic for bone replacement: evaluation of its bonding to bone tissue.</a> J. Biomed. Mater. Res. 19 (6), 685-698 (1985).</li><li>Hench, L. L., Splinter, R. J., Allen, W. C., Greenlee, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonding+mechanisms+at+the+interface+of+ceramic+prosthetic+materials.">Bonding mechanisms at the interface of ceramic prosthetic materials.</a> J. Biomed. Mater. Res. Symp. 1, 117-141 (1972).</li><li>Edwards, J. T., Brunski, J. B., Higuchi, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+and+morphologic+investigation+of+the+tensile+strength+of+a+bone-hydroxyapatite+interface.">Mechanical and morphologic investigation of the tensile strength of a bone-hydroxyapatite interface.</a> J. Biomed. Mater. Res. 36 (4), 454-468 (1997).</li><li>Davies, J. E., Ajami, E., Moineddin, R., Mendes, V. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+roles+of+different+scale+ranges+of+surface+implant+topography+on+the+stability+of+the+bone/implant+interface.">The roles of different scale ranges of surface implant topography on the stability of the bone/implant interface.</a> Biomaterials. 34, 3535-3546 (2013).</li><li>R&#248;nold, H. J., Lyngstadaasb, S. P., Ellingsen, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysing+the+optimal+value+for+titanium+implant+roughness+in+bone+attachment+using+a+tensile+test.">Analysing the optimal value for titanium implant roughness in bone attachment using a tensile test.</a> Biomaterials. 24, 4559-4564 (2003).</li><li>Mendes, V. C., Moineddin, R., Davies, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+discrete+calcium+phosphate+nanocrystals+on+bone-bonding+to+titanium+surfaces.">The effect of discrete calcium phosphate nanocrystals on bone-bonding to titanium surfaces.</a> Biomaterials. 28 (32), 4748-4755 (2007).</li><li>Skedros, J. G., Holmes, J. L., Vajda, E. G., Bloebaum, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cement+lines+of+secondary+osteons+in+human+bone+are+not+mineral+deficient:+new+data+in+a+historical+perspective.">Cement lines of secondary osteons in human bone are not mineral deficient: new data in a historical perspective.</a> Anat Rec. 286, 781-803 (2005).</li><li>McKee, M. D., Nanci, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteopontin+and+the+bone+remodelling+sequence:+colloidal-gold+immunocytochemistry+of+an+interfacial+extracellular+matrix+protein.">Osteopontin and the bone remodelling sequence: colloidal-gold immunocytochemistry of an interfacial extracellular matrix protein.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 760, 177-189 (1995).</li><li>Davies, J. E., Hosseini, M. M., Davies, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Histodynamics of endosseous wound healing In: Bone Engineering. , 1-14 (2000).</li><li>Welsh, R. P., Pilliar, R. M., Macnab, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+implants.+The+role+of+surface+porosity+in+fixation+to+bone+and+acrylic.">Surgical implants. The role of surface porosity in fixation to bone and acrylic.</a> J. Bone Joint Surg. Am. 53 (5), 963-977 (1971).</li><li>O'Brien, F. J., Taylor, D., Clive, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+bone+microstructure+on+the+initiation+and+growth+of+microcracks.">The effect of bone microstructure on the initiation and growth of microcracks.</a> J. Orthop. Res. 23 (2), 475-480 (2005).</li><li>Steflik, , et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrastructural+analyses+of+the+attachment+(bonding)+zone+between+bone+and+implanted+biomaterials.">Ultrastructural analyses of the attachment (bonding) zone between bone and implanted biomaterials.</a> J. Biomed. Mater. Res. 39 (4), 611-620 (1998).</li><li>Sul, Y. -. T., Johansson, C., Albrektsson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+in+vivo+method+for+quantifying+the+interfacial+biochemical+bond+strength+of+bone+implants.">A novel in vivo method for quantifying the interfacial biochemical bond strength of bone implants.</a> J. Royal Soc. 7 (42), 81-90 (2010).</li><li>Wong, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+topography+on+the+osseointegration+of+implant+materials+in+trabecular+bone.">Effect of surface topography on the osseointegration of implant materials in trabecular bone.</a> J. Biomed. Mater. Res. 29 (12), 1567-1575 (1995).</li><li>Gotfredsen, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anchorage+of+titanium+implants+with+different+surface+characteristics:+an+experimental+study+in+rabbits.">Anchorage of titanium implants with different surface characteristics: an experimental study in rabbits.</a> Clin. Implant Dent. Relat. Res. 2 (3), 120-128 (2000).</li><li>Lekholm, U., Zarb, G. A., Albrektsson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Patient selection and preparation. In: Tissue integrated prostheses. , 199-209 (1985).</li></ol>

저자는 Biomet는 3I (팜 비치 가든, FL, USA)에서 자금과 물자 지원을 받았다. BIOMET 3i는이 원고 또는 설명 실험 디자인의 서면으로 어떠한 부분도 없었다.

및에 파괴 구역을 제한 그것은 정확한 수직 대 또는 병렬 적용된 중단 력의 축과 시험 샘플의 배향 수 있기 때문에 여기에 제시된 기계적 시험 모델은 후보 임플란트 표면에 뼈의 앵커리지를 평가하는 개선 된 방법을 제공한다 임플란트 표면의 절반 mm 이내. 이 모델은 쉽게 화학적 또는 기계적으로 변형 된 표면의 모든 범위의 효과를 비교하는 연구에 포함입니다 만,이 쉽게 조작 표본 동안 뼈에?...

골내 임플란트 표면에 뼈의 정박을 평가하는 것은 많은 기계적 시험 방법은 1,2 설명되어있는, 상당한 관심의 초점을했습니다. 이러한 모든 방법이 사용되는 뼈 / 임플란트 모델을 방해 할 수있는 힘을 부여하고, 광범위하게 가위로 분류 할 수 있으며, 일반적으로 푸시 아웃으로 표시 또는 철수 모델 3,4, 토크 3,5 반전, 인장 유형 6, 7. 일반적으로 뼈 8 임플란트 재료 (부서지기 쉬운 유리 및 세라믹 9,10의 경우), 뼈 / 임플란트 인터페이스 유적 (적어도 부분적으로) 손상을 발생 골절과, 앵커리지의 형태를 가정 한 것입니다 하나 이러한 테스트에서. 이러한 실험 결과는 단지 모델의 골절 (또는 분열)을 유발하는 데 필요한 힘이 뼈 / 임플란트 인터페이스에게 11,12을 분리 시키는데 필요한 힘이 아니라고, 또한 생성 골절면의 복잡한 표면적 수있는 것은 에 불응정확한 측정. 그들은 뼈에 고정되는 : 서로 다른 표면 디자인의 임플란트의 능력의 비교 게이지를 제공하기 때문에 그럼에도 불구하고, 이러한 테스트는 임상 적으로 관련이있을 수 있습니다. 소주 또는 피질골 모델을 치유하고, 다른 기계, 그러나, 그것은 또한 조사관 층상 또는 길쌈 된 뼈 하나를 나타내는 다른 동물 종을 사용하기 때문에 실험 모델 간의 비교가 어려움을 내포하는 동안 이러한 비교는, 실험 모델 내에서만 유효 주목해야한다 시험 형상 및 조건. 뼈 / 임플란트 계면의 인장 강도의 측정 값을 도출하기위한 노력으로, 수많은 연구자는 인장 강도가 단위 면적당 힘으로 측정되기 때문에, &quot;인장 강도&quot;값을 도출하기 위해 임플란트의 공칭 표면적을 이용했다. 이것은 뼈 / 임플란트 인터페이스 붕괴 시험의 대부분이 고용에 그대로 남아 있음을 명확하게 상술 한 바와 같이, 주어진 근사ED. 그러나 로널드 외. 13에서 논의 된 바와 같이 임플란트, 특히 지형적 복잡한 표면의 표면적을 측정하는 또, 측정 기술의 해상도에 의해 제한되고, Brunski 외. 2, 심사로서 때 임플란트의 공칭 표면적 고려, 다른 임플란트 표면의 디자인과 관련 &quot;인장 강도&quot;의 명백한 차이는 높은 표면적을 가진 임플란트 표면이 뼈 / 임플란트 접촉의 큰 영역을 제공하여 모델을 파괴하기 위해 더 많은 힘을 필요로한다는 제안, 부정된다. 의미는 따라서 더 많은 지형적으로 복잡한 표면 큰 뼈 임플란트 접촉 (BIC) 결과 접촉 골 형성을 증가 및 기계적 시험에서 더 높은 중단 값의 결과물 할 수 있다는 것입니다. osteoconduction 및 골 형성 : 연락처 골 형성은 두 가지 현상의 제품입니다. 사실, 우리는 토포에 osteoconduction에 증가하는 것으로 나타났습니다ically 복잡한 표면은 결과 BIC (14)을 측정하여 정량화하고 표면도 높은 기계적 중단 (12) 값의 원인이 될 수있다. 그러나, 임플란트 뼈는 두 가지 메커니즘에 의해 형성 할 수있는 것을주의하는 것이 유익한 것입니다. 중간 엽 기원의 접촉 골 형성 세포에서 임플란트 표면 (osteoconduction)로 이주, 뼈 세포로 분화하고, 임플란트 표면 (골 형성)에 새로이 뼈 매트릭스 정교한. 정교 첫 번째 뼈 매트릭스는 15 개조 정상적인 뼈에서와 같이 광물 시멘트 라인 (때로는 1 않은 광물 뼈 (16)의 모든 인터페이스와 syncretized되는 것으로 생각이 광물 생물학적 구조에 관한 문헌에서 많은 혼란이 - 이 주제에 대한 논의 데이비스 호세 이니 (17))를 참조하십시오. 연락처 골 형성은 뼈의 현상을위한 필수적인 전제 조건입니다본딩,하지만 뼈 안쪽으로의 성장 18 불필요한이다. 뼈의 광물 시멘트 라인은 뼈 (19)의 광물 콜라겐 함보다 기계적으로 약하다. 임플란트 나노 기능 시멘트 라인 매트릭스의 맞물가 매크로 임플란트의 특징에 성장 뼈 조직과 비교되고있는 경우, 직관적으로, 다음 이전을 방해하기 위해 필요한 기계적인 힘이 합리적으로, 우리는 후자보다 작을 것으로 예상 될 것이다 최근 실험적으로 12이 증명하고있다. 임플란트 뼈는 거리 골 형성에 의해 형성 할 수있다. 이 경우, 뼈는 오래된 뼈 표면에 증착하고 단계적 접근 비정질 매트릭스 및 조골 세포 (20)의 나머지를 포함 인터페이스 초래 임플란트 표면에 붙어있다. 일반적으로, 거리 골 형성은 매끄 럽거나 가공, 골내 임플란트 표면과 연결되어 종종 피질골 치유 볼 동안 microtopographica베드로 복잡한 표면은 소주 골의 치유의 더 많은 전형적인 접촉 골 형성과 연관됩니다. 부드러운 임플란트 표면과 피질골 치유를 사용하여 인장 시험 모델은 지형적으로 복잡한 표면과 관련된 접촉 골 형성이 비정질 생물학적 매트릭스 부재의 접착 성을 테스트 할 수 있었다, 그리고 발생하는 소위 &quot;생화학&quot;접합을 제공하는 것으로 나타났습니다 지형적으로 복잡한 표면 (21)에보고 된 &quot;인장 강도&quot;값의 작은 구성 요소입니다. 반대로, 소주 골의 치유 모델을 사용하여, 웡 등. (22)은 임플란트 표면 거칠기 및 푸시 아웃 실패 부하 사이의 &quot;우수한 상관 관계를&quot;보여, 화학 결합이 실제로 임플란트에 뼈의 앵커리지 무시할 역할을 한 것으로 나타났다 면. 그것은 접촉과 거리 골 형성 모두 모두 골내 요정 impla에서 각기 다른도에 발생할 가능성이 있지만구획을 치유 microtopographically 복잡한 표면 자체가 소주 뼈 치료에 특히 유리한 것으로 나타났습니다 NT (23)을 구획. 후자는 치과 문헌 24의 클래스 III 또는 클래스 IV 뼈로 분류됩니다. 우리의 목적은 접촉 골 형성의 메커니즘과 소주 골 치유 환경에서 계속 일어날 수있는 결과 뼈 / 임플란트 앵커리지에 집중하고있다. 임플란트 표면의 지형에 따라 달라집니다이 앵커리지 (위 참조), 다른 스케일 범위에서 발생할 수 있습니다. 이러한 표면과 뼈 시멘트 라인 매트릭스의 맞물에 의해 설명 된대로, 및 생체 활성 유리, 세라믹, 그물 모양의 금속 산화물에서 볼 - 한 손으로 만 서브 마이크론 임플란트 기능은 뼈 접합에 연루되어있다. (혈액 혈관 때로 완료) 다른, 뼈 조직에 멀티 미크론으로 성장, 또는 매크로 스케일, 임플란트의 특징은 표면 (18) 할 수 있습니다. 경우 입술 모두임플란트 표면에 뼈 앵커리지의 형태로 ULT, 메커니즘은 분명 다르지만. 그러나, 위에서 언급 한 기계적 테스트 방법의 대부분의 일반적인 실패는 (인장 또는 전단 모드를 사용하는지에 따라) 임플란트 표면의 것과 정확히 수직 또는 평행 한 평면에서 분열 력을 정렬하는 것이다. 우리는 여기에서이 제한을 극복하는 방법을보고한다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >Dulbecco&#8217;s Phosphate Buffer solution (DPBS)</td>
			<td >Gibco Life Technologies, Burlington, ON, Canada</td>
			<td >14190-250</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >10% neutral buffered formalin solution</td>
			<td >Sigma-Aldrich Co. LLC., Canada</td>
			<td >HT501128-4L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Custom-designed rectangular implants (commercially pure titanium; dimensions: 4mm x 2.5mm x 1.3mm with a 0.7mm hole drilled centrally down the long axis)</td>
			<td >Biomet 3i, FL, USA</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Custom-designed breakaway mould</td>
			<td >Biomet 3i, FL, USA</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Isoflurane</td>
			<td >Baxter Internationl Inc.</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Buprenorphine</td>
			<td >Bedford Laboratories</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >10% betadine</td>
			<td >Bruce Medical, MA, US</td>
			<td >FR-2200-90</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Scalpel</td>
			<td >Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada</td>
			<td >2586-M36-0100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Scalpel blade #15 (sterile)</td>
			<td >Magna, Medstore, University of Toronto, Canada</td>
			<td >2586</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Periosteal elevator #24G</td>
			<td >Spectrum Surgical, OH, USA</td>
			<td >EX7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Forceps</td>
			<td >Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada</td>
			<td >7747-A10-108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Tissue forceps</td>
			<td >Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada</td>
			<td >7722-A10-308</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Scissors</td>
			<td >Almedic, Medstore, University of Toronto</td>
			<td >7603-A8-240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Absorbant Fabric General Purpose Drape (sterile)</td>
			<td >Vitality Medical</td>
			<td >1089</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Gauze (non-sterile)</td>
			<td >VWR</td>
			<td >89133-260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Needles 25G X 5/8&#34; (disposable)</td>
			<td >BD, Canada</td>
			<td >305122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Syringes (sterile)</td>
			<td >VWR, Canada</td>
			<td >CABD309653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Needle Driver</td>
			<td >Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada</td>
			<td >A17-132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Dynarex Surgical gloves (sterile)</td>
			<td >Amazon.com</td>
			<td >2475</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Surgical masks</td>
			<td >Fisherbrand, Medstore, University of Toronto, Canada</td>
			<td >296360759</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >0.9% sterile saline</td>
			<td >House brand, Medstore, University of Toronto, Canada</td>
			<td >1011-L8001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Hair clippers</td>
			<td >Remington, US</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >4-0 Polysorb</td>
			<td >Syneture</td>
			<td >SL5627G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >9mm Wound Clips</td>
			<td >Becton Dickinson, MD, USA</td>
			<td >427631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ImplantMED DU 900 and WS-75 dental hand piece&#160;</td>
			<td >W&#38;H Dentalwerk, Austria</td>
			<td >DU1000US</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >1.3 mm twist drill</td>
			<td >Brasseler, GA, USA</td>
			<td >203.21.013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >1.3 mm dental burr&#160;</td>
			<td >Biomet 3i, FL, USA</td>
			<td >custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >1.2 mm cylindrical side-cutting burr</td>
			<td >Biomet 3i, FL, USA</td>
			<td >custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cylindrical diamond burr</td>
			<td >Brasseler, GA, USA</td>
			<td >H1.21.014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td rowspan="2" >High speed dental drilling system</td>
			<td >Handpiece: KaVo Dental Corporation, IL, USA</td>
			<td rowspan="2" >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Handpiece Control: DCI International, OR, USA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >99.5% Ultra Pure sucrose</td>
			<td >BioShop Canada Inc., Burlington, ON, Canada</td>
			<td >57-50-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Flowable dental composite</td>
			<td >Filtek Supreme Ultra Flowable Restorative, 3M ESPE, St Paul, Minnesota, USA</td>
			<td >6033XW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Sapphire Plasma Arc high intensity curing light</td>
			<td >Den-Mat Holdings, Santa Maria, CA, USA</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Instron 4301 with 1000 N load cell</td>
			<td >Instron, Norwood, MA, USA</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td rowspan="2" >Red Wolf 10lb nylon &#64257;shing line</td>
			<td rowspan="2" >Canadian Tire, Canada</td>
			<td rowspan="2" >78-3610-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Leica Wild M3Z Stereozoom dissecting microscope</td>
			<td >Leica, Heerbrugg, Switzerland</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >QImaging Micropublisher 5.0 RTV digital camera coupled with QCapture 2.90.1 acquisition software</td>
			<td >QImaging, Surrey, BC, Canada</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Electronic digital caliper&#160;</td>
			<td >Fred V. Fowler Company, Inc., Newton, MA, USA</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Mechanical testing instrument</td>
			<td >Instron, Norwood, MA, USA</td>
			<td >N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an improved mechanical testing method to assess bone-implant anchorage

재료 과학의 최근 발전은 마이크로 및 나노 크기의 두 임플란트 표면의 지형의 복잡성에 상당한 증가를 이끌고있다. 표면 거칠기, 즉 수치 결정 - - 임플란트 표면을 설명하는 등, 전통적인 방법으로 생체 성능을 예측하기위한 불충분하다. 생체 역학 시험은 생체 재료 표면의 성능을 분석하기 위해 정확한 비교 용 플랫폼을 제공한다. 후보 임플란트 표면에 뼈의 고정 장치를 테스트하기 위해 개선 된 기계적 시험 방법이 제시된다. 이 방법은 치료의 모두 초기 및 후기 단계에 적용 화학적 또는 기계적으로 변형 된 표면의 범위에 이용 될 수있다 -하지만 부드러운없는 표면. 정의 직사각형 임플란트는 남성의 Wistar 쥐의 원위 대퇴골의 양측에 배치하고 주위의 뼈를 수집하고 있습니다. 시험편 준비 및 소설 이탈 금형 및 중단을 사용하여 화분된다시험은 기계적 시험기를 사용하여 수행된다. 이 방법은 정확하게 수직, 또는 병렬, 임플란트 표면의 평면에 중단 힘의 정렬이 가능하고, 테스트를 위해 정확한 임플란트 영역을 분리하는 정확하고 재현성있는 방법을 제공합니다.

모든 동물은 수술에서 자신의 회복 다음 시간에 자신의 보행 활동을 증가했다. 우리는 최근에 12를보고 것처럼 부하가 서로 다른 스케일 범위의 지형에 차등 효과를 가지고 있기 때문에 중요합니다. 기계적 시험을 다음 시험편을위한 대표적인 힘 / 변위 곡선은도 9a에 제시되어 있으며, 각 임플란트 표면에 대한 평균 데이터는도 9b에 제시되어있다. 각 시험편에 의...

Watch this Scientific Journal Video about An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage at JoVE.com

An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

후보 임플란트 표면에 테스트 뼈 고정 장치를 기계적으로하는 개선 된 방법이 제공됩니다. 이 방법은 정확하게 수직 또는 병렬, 임플란트 표면의 평면에 중단 힘의 정렬이 가능하고, 정확한 임플란트 지역으로 중단 힘을 지시하는 정확한 방법을 제공합니다.

뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a ...

an-improved-mechanical-testing-method-to-assess-bone-implant-anchorage

Research

JoVE Journal

Bioengineering

15.4K 조회수.  University of Toronto.  후보 임플란트 표면에 테스트 뼈 고정 장치를 기계적으로하는 개선 된 방법이 제공됩니다. 이 방법은 정확하게 수직 또는 병렬, 임플란트 표면의 평면에 중단 힘의 정렬이 가능하고, 정확한 임플란트 지역으로 중단 힘을 지시하는 정확한 방법을 제공합니다. 

비디오: An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

Mechanical Testing of Mouse Carotid Arteries: from Newborn to Adult

The large conducting arteries in vertebrates are composed of a specialized extracellular matrix designed to provide pulse dampening and reduce the work performed by the heart. The mix of matrix proteins determines the passive mechanical properties of the arterial wall1. When the matrix proteins are altered in development, aging, disease or injury, the arterial wall remodels, changing the mechanical properties and leading to subsequent cardiac adaptation2. In normal development, the remodeling leads to a functional cardiac and cardiovascular system optimized for the needs of the adult organism. In disease, the remodeling often leads to a negative feedback cycle that can cause cardiac failure and death. By quantifying passive arterial mechanical properties in development and disease, we can begin to understand the normal remodeling process to recreate it in tissue engineering and the pathological remodeling process to test disease treatments.
	Mice are useful models for studying passive arterial mechanics in development and disease. They have a relatively short lifespan (mature adults by 3 months and aged adults by 2 years), so developmental3 and aging studies4 can be carried out over a limited time course. The advances in mouse genetics provide numerous genotypes and phenotypes to study changes in arterial mechanics with disease progression5 and disease treatment6. Mice can also be manipulated experimentally to study the effects of changes in hemodynamic parameters on the arterial remodeling process7. One drawback of the mouse model, especially for examining young ages, is the size of the arteries. 
	We describe a method for passive mechanical testing of carotid arteries from mice aged 3 days to adult (approximately 90 days). We adapt a commercial myograph system to mount the arteries and perform multiple pressure or axial stretch protocols on each specimen. We discuss suitable protocols for each age, the necessary measurements and provide example data. We also include data analysis strategies for rigorous mechanical characterization of the arteries.

Passive mechanical testing of mouse carotid arteries is described, with special consideration for adapting to different specimen ages. The procedures include determining the in vivo length of the artery, mounting it in a pressure myograph, recording data, measuring the unloaded dimensions and analyzing the resulting data.

마우스 경동맥의 동맥의 기계적 시험 : 신생아부터 성인까지

The large conducting arteries in vertebrates are composed of a specialized extracellular matrix designed to provide pulse dampening and reduce the work ...

연구

생체공학

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Fast and effective diagnostics play an important role in controlling infectious disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we present an integrated microfluidic thermoplastic chip with the ability to amplify influenza A virus in patient nasopharyngeal (NP) swabs and aspirates. Upon loading the patient sample, the microfluidic device sequentially carries out on-chip cell lysis, RNA purification and concentration steps within the solid phase extraction (SPE), reverse transcription (RT) and polymerase chain reaction (PCR) in RT-PCR chambers, respectively. End-point detection is performed using an off-chip Bioanalyzer (Agilent Technologies, Santa Clara, CA). For peripherals, we used a single syringe pump to drive reagent and samples, while two thin film heaters were used as the heat sources for the RT and PCR chambers. The chip is designed to be single layer and suitable for high throughput manufacturing to reduce the fabrication time and cost. The microfluidic chip provides a platform to analyze a wide variety of virus and bacteria, limited only by changes in reagent design needed to detect new pathogens of interest.

An integrated microfluidic thermoplastic chip has been developed for use as a molecular diagnostic. The chip performs nucleic acid extraction, reverse transcriptase, and PCR. Methods for fabricating and running the chip are described.

마이크로 유체 칩 제작 및 인플루엔자을 감지하는 방법

Fast  and effective diagnostics play an important role in controlling infectious  disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we ...

Stress-induced Antibiotic Susceptibility Testing on a Chip

We have developed a rapid microfluidic method for antibiotic susceptibility testing in a stress-based environment. Fluid is passed at high speeds over bacteria immobilized on the bottom of a microfluidic channel. In the presence of stress and antibiotic, susceptible strains of bacteria die rapidly. However, resistant bacteria survive these stressful conditions. The hypothesis behind this method is new: stress activation of biochemical pathways, which are targets of antibiotics, can accelerate antibiotic susceptibility testing. As compared to standard antibiotic susceptibility testing methods, the rate-limiting step -&#160;bacterial growth -&#160;is omitted during antibiotic application. The technical implementation of the method is in a combination of standard techniques and innovative approaches. The standard parts of the method include bacterial culture protocols, defining microfluidic channels in polydimethylsiloxane&#160;(PDMS), cell viability monitoring with fluorescence, and batch image processing for bacteria counting. Innovative parts of the method are in the use of culture media flow for mechanical stress application, use of enzymes to damage but not kill the bacteria, and use of microarray substrates for bacterial attachment. The developed platform can be used in antibiotic and nonantibiotic related drug development and testing. As compared to the standard bacterial suspension experiments, the effect of the drug can be turned on and off repeatedly over controlled time periods. Repetitive observation of the same bacterial population is possible over the course of the same experiment.

We have developed a microfluidic platform for rapid antibiotic susceptibility testing. Fluid is passed at high speeds over bacteria immobilized on the bottom of a microfluidic channel. In the presence of stress and antibiotic, susceptible strains of bacteria die rapidly. However, resistant bacteria can survive these stressful conditions.

칩에 스트레스 유발 항생제 감수성 테스트

We have developed a rapid microfluidic method for antibiotic susceptibility testing in a stress-based environment. Fluid is passed at high speeds over ...

An Improved Method for the Preparation of Type I Collagen From Skin

Soluble type 1 collagen (COL1) is used extensively as an adhesive substrate for cell cultures and as a cellular scaffold for regenerative applications. Clinically, this protein is widely used for cosmetic surgery, dermal injections, bone grafting, and reconstructive surgery. The sources of COL1 for these procedures are commonly nonhuman, which increases the potential for inflammation and rejection as well as xenobiotic disease transmission. In view of this, a method to efficiently and quickly purify COL1 from limited quantities of autologously-derived tissues would circumvent many of these issues; however, standard isolation protocols are lengthy and often require large quantities of collagenous tissues. Here, we demonstrate an efficient COL1 extraction method that reduces the time needed to isolate and purify this protein from about 10 days to less than 3 hr. We chose the dermis as our tissue source because of its availability during many surgical procedures. This method uses traditional extraction buffers combined with forceful agitation and centrifugal filtration to obtain highly-pure, soluble COL1 from small amounts of corium. Briefly, dermal biopsies are washed thoroughly in ice-cold dH2O after removing fat, connective tissue, and hair. The skin samples are stripped of noncollagenous proteins and polysaccharides using 0.5 M sodium acetate and a high speed bench-top homogenizer. Collagen from residual solids is subsequently extracted with a 0.075 M sodium citrate buffer using the homogenizer. These extracts are purified using 100,000 MW cut-off centrifugal filters that yield COL1 preparations of comparable or superior quality to commercial products or those obtained using traditional procedures. We anticipate this method will facilitate the utilization of autologously-derived COL1 for a multitude of research and clinical applications.

Traditional procedures for the isolation of soluble type 1 collagen (COL1) require about 10 days from start to finish because of lengthy buffer incubations and laborious resuspensions of fibrils. Here, we describe a means to purify COL1 from small dermal biopsies in less than 3 hr.

피부에서 타입 I 콜라겐의 제조를위한 개선 된 방법

Soluble type 1 collagen (COL1) is used extensively as an adhesive substrate for cell cultures and as a cellular scaffold for regenerative applications. ...

Method and Instrumented Fixture for Femoral Fracture Testing in a Sideways Fall-on-the-Hip Position

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density distribution and geometry on the femoral mechanical properties. Currently, there is no standard protocol for mechanical testing of such geometrically complex bones to measure strength, and stiffness. To address this gap we have developed a protocol to test cadaveric femora to fracture and to measure their biomechanical parameters. This protocol describes a set of adaptable fixtures to accommodate the various load magnitudes and directions accounting for possible bone orientations in a fall on the hip configuration, test speed, bone size, and left leg-right leg variations. The femora were prepared for testing by cleaning, cutting, scanning, and potting the distal end and greater trochanter contact surfaces in poly(methyl methacrylate) (PMMA) as presented in a different protocol. The prepared specimens were placed in the testing fixture in a position mimicking a sideways fall on the hip and loaded to fracture. During testing, two load cells measured vertical forces applied to the femoral head and greater trochanter, a six-axis load cell measured forces and moments at the distal femoral shaft, and a displacement sensor measured differential displacement between the femoral head and trochanter contact supports. High speed video cameras were used to synchronously record the sequence of fracture events during testing. The reduction of this data allowed us to characterize the strength, stiffness, and fracture energy for nearly 200 osteoporotic, osteopenic, and normal cadaveric femora for further development of engineering-based diagnostic tools for osteoporosis research.

In this manuscript, we present a protocol to fracture test cadaveric proximal femora in a sideways fall on the hip configuration using instrumented fixtures mounted on a standard servo hydraulic frame. Nine digitized signals comprising forces, moments, and displacement along with two high speed video streams are acquired during testing.

방법 및 대 퇴 골절 옆으로을-에서--엉덩이 위치에서 테스트를 위해 계측된 설비

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density ...

A Method to Estimate Cadaveric Femur Cortical Strains During Fracture Testing Using Digital Image Correlation

This protocol describes the method using digital image correlation to estimate cortical strain from high speed video images of the cadaveric femoral surface obtained from mechanical testing. This optical method requires a texture of many contrasting fiduciary marks on a solid white background for accurate tracking of surface deformation as loading is applied to the specimen. Immediately prior to testing, the surface of interest in the camera view is painted with a water-based white primer and allowed to dry for several minutes. Then, a black paint is speckled carefully over the white background with special consideration for the even size and shape of the droplets. Illumination is carefully designed and set such that there is optimal contrast of these marks while minimizing reflections through the use of filters. Images were obtained through high speed video capture at up to 12,000 frames/s. The key images prior to and including the fracture event are extracted and deformations are estimated between successive frames in carefully sized interrogation windows over a specified region of interest. These deformations are then used to compute surface strain temporally during the fracture test. The strain data is very useful for identifying fracture initiation within the femur, and for eventual validation of proximal femur fracture strength models derived from Quantitative Computed Tomography-based Finite Element Analysis (QCT/FEA).

In this protocol, the femur surface strains are estimated during fracture testing using the digital image correlation technique. The novelty of the method involves application of a high-contrast stochastic speckle pattern on the femur surface, carefully specified illumination, high speed video capture, and digital image correlation analysis for strain calculations.

방법 골절 디지털 이미지 상관 관계를 사용 하 여 테스트 하는 동안 싱가포르로 대 퇴 골 피 질 긴장을 예상

This protocol describes the method using digital image correlation to estimate cortical strain from high speed video images of the cadaveric femoral ...

A Performance-testing Platform for a Conduction Micropump with an FR-4 Copper-clad Electrode Plate

Here, a conduction micropump with symmetric planar electrode pairs prepared on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) is fabricated. It is used to investigate the influence of chamber dimensions on the performance of a conduction micropump and to determine the reliability of the conduction pump when acetone is used as the working fluid. A testing platform is set up to evaluate conduction micropump performance under different conditions. When the chamber height is 0.2 mm, the pump pressure reaches its peak value.

This paper presents a protocol for the fabrication of a conduction micropump using symmetric planar electrodes on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) to test the influence of chamber dimensions on the performance of a conduction micropump.

FR-4 구리 입히는 전극 플레이트 전도 Micropump에 대 한 성능 테스트 플랫폼

Here, a conduction micropump with symmetric planar electrode pairs prepared on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) is ...

A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the flexural behavior of these LBBSs is important for understanding the origins of their remarkable mechanical functions.
We describe a protocol for performing three-point bending tests using a custom-built mechanical testing device that can measure forces ranging from 10-5 to 101 N and displacements ranging from 10-7 to 10-2 m. The primary advantage of this mechanical testing device is that the force and displacement capacities can be easily adjusted for different LBBSs. The device&#39;s operating principle is similar to that of an atomic force microscope. Namely, force is applied to the LBBS by a load point that is attached to the end of a cantilever. The load point displacement is measured by a fiber optic displacement sensor and converted into a force using the measured cantilever stiffness. The device&#39;s force range can be adjusted by using cantilevers of different stiffnesses.
The device&#39;s capabilities are demonstrated by performing three-point bending tests on the skeletal elements of the marine sponge Euplectella aspergillum. The skeletal elements&#8212;known as spicules&#8212;are silica fibers that are approximately 50 &#181;m in diameter. We describe the procedures for calibrating the mechanical testing device, mounting the spicules on a three-point bending fixture with a &#8776;1.3 mm span, and performing a bending test. The force applied to the spicule and its deflection at the location of the applied force are measured.

We present a protocol for performing three-point bending tests on sub-millimeter scale fibers using a custom-built mechanical testing device. The device can measure forces ranging from 20 &#181;N up to 10 N and can therefore accommodate a variety of fiber sizes.

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the ...

Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes demonstrate the ability to record action potentials from individual or small groups of neurons. Such recorded signals have successfully been used to allow patients to interface with or control&#160;computers, robotic limbs, and their own limbs. However, previous animal studies have shown that a microelectrode implantation in the brain not only damages the surrounding tissue but can also result in functional deficits. Here, we discuss a series of behavioral tests to quantify potential motor impairments following the implantation of intracortical microelectrodes into the motor cortex of a rat. The methods for open field grid, ladder crossing, and grip strength testing provide valuable information regarding the potential complications resulting from a microelectrode implantation. The results of the behavioral testing are correlated with endpoint histology, providing additional information on the pathological outcomes and impacts of this procedure on the adjacent tissue.

We have shown that a microelectrode implantation in the motor cortex of rats causes immediate and lasting motor deficits. The methods proposed herein outline a microelectrode implantation surgery and three rodent behavioral tasks to elucidate potential changes in the fine or gross motor function due to implantation-caused damage to the motor cortex.

설치류 쥐 모터 피 질에서 Microelectrode 주입으로 인 한 기능적 적자를 평가 하기 위해 테스트 행동

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes ...

Simultaneous Quantification of Selected Kynurenines Analyzed by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Medium Collected from Cancer Cell Cultures

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and cancer biology. An in vitro cell culture assay is often used to learn about the contribution of different tryptophan catabolites in a disease mechanism and for testing therapeutic strategies. Cell culture medium that is rich in secreted metabolites and signaling molecules reflects the status of tryptophan metabolism and other cellular events. New protocols for the reliable quantification of multiple kynurenines in the complex cell culture medium are desired to allow for a reliable and quick analysis of multiple samples. This can be accomplished with liquid chromatography coupled with mass spectrometry. This powerful technique is employed in many clinical and research laboratories for the quantification of metabolites and can be used for measuring kynurenines.
Presented here is the use of liquid chromatography coupled with single quadrupole mass spectrometry (LC-SQ) for the simultaneous determination of four kynurenines, i.e., kynurenine, 3-hydroxykynurenine, 3-hydroxyanthranilic, and xanthurenic acid in the medium collected from in vitro cultured cancer cells. SQ detector is simple to use and less expensive compared to other mass spectrometers. In the SQ-MS analysis, multiple ions from the sample are generated and separated according to their specific mass-to-charge ratio (m/z), followed by the detection using a Single Ion Monitoring (SIM) mode.
This paper draws the attention on the advantages of the reported method and indicates some weak points. It is focused on critical elements of LC-SQ analysis including sample preparation along with chromatography and mass spectrometry analysis. The quality control, method calibration conditions and matrix effect issues are also discussed. We described a simple application of 3-nitrotyrosine as one analog standard for all target analytes. As confirmed by experiments with human ovary and breast cancer cells, the proposed LC-SQ method&#160;generates reliable results and can be further applied to other in vitro cellular models.

Described here is a protocol for the determination of four different tryptophan metabolites generated in the kynurenine pathway (kynurenine, 3-hydroxykynurenine, xanthurenic acid, 3-hydroxyanthranilic acid) in the medium collected from cancer cell cultures analyzed by liquid chromatography coupled with a single quadrupole mass spectrometry.

암 세포 배양에서 수집된 매체에서 액체 크로마토그래피 질량 분광법에 의해 분석된 선택된 Kynurenines의 동시 정량화

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and ...