A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
מיקרו-קשיות היא תכונה מכנית ופרמטר אינפורמטיבי להערכת פתופיזיולוגיה של רקמות קשות. כאן, אנו מדגימים פרוטוקול סטנדרטי (הכנת דגימה, ליטוש, משטח שטוח ואתרי הזחה) לניתוח מיקרו-קשיות בעצם השן והנאדית במודלים של מחלות פה מכרסמים, כלומר פלואורוזיס דנטלי, וספיגת עצם חניכיים הנגרמת על ידי ליגטורות.
התכונה המכנית, מיקרו-קשיות, מוערכת באמייל השיניים, דנטין ועצם במודלים של מחלות פה, כולל פלואורוזיס דנטלי ודלקת חניכיים. מיקרו-CT (μCT) מספק מידע הדמיה תלת-ממדי (נפח וצפיפות מינרלים) ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) מפיק תמונות מיקרו-מבנה (מנסרת אמייל ולקונה של העצם). באופן משלים לניתוח מבני על ידי μCT ו- SEM, מיקרו-קשיות היא אחד הפרמטרים האינפורמטיביים להערכת האופן שבו שינויים מבניים משנים תכונות מכניות. למרות היותו פרמטר שימושי, מחקרים על microhardness של עצם alveolar במחלות הפה מוגבלים. עד כה דווחו שיטות מדידה שונות של מיקרו-קשיות. מכיוון שערכי המיקרו-קשיות משתנים בהתאם להכנת הדגימה (ליטוש ומשטח שטוח) ואתרי הזחה, פרוטוקולים מגוונים יכולים לגרום לפערים בין מחקרים. סטנדרטיזציה של פרוטוקול microhardness חיונית להערכה עקבית ומדויקת במודלים של מחלות הפה. במחקר הנוכחי אנו מדגימים פרוטוקול סטנדרטי לניתוח מיקרו-קשיות בשיניים ובעצם מכתשית. הדגימות המשמשות הן כדלקמן: עבור מודל פלואורוזיס דנטלי, חותכות נאספו מעכברים שטופלו עם/בלי מים המכילים פלואוריד במשך 6 שבועות; עבור מודל ספיגת עצם חניכיים (L-PBR) המושרה על ידי ליגטורה, עצמות מכתשית עם ספיגת עצם חניכיים נאספו מעכברים הקשורים על הטוחנתהשנייה המקסילרית . שבועיים לאחר הקשירה נאספה המקסילה. קשיות ויקרס נותחה בדגימות אלה על פי הפרוטוקול הסטנדרטי. הפרוטוקול מספק חומרים מפורטים ושיטות להטמעת שרף, ליטוש סדרתי ואתרי הזחה לשיניים חותכות ונאדיות. למיטב ידיעתנו, זהו פרוטוקול המיקרו-קשיות הסטנדרטי הראשון להערכת התכונות המכניות של עצם השן והנאדית במודלים של מחלות פה מכרסמים.
קשיות היא אחת התכונות המכניות (למשל, גמישות, קשיות, צמיגות והתנהגות שבר) והיא משמשת בדרך כלל לאפיון היכולת להתנגד לעיוות דחיסה ושבר של אזור מקומי בחומר. בדיקת קשיות הכניסה הסטטית היא השיטה הנפוצה ביותר, כולל קשיות ויקרס וקשיות קנופ1. בדיקת הקשיות של ויקרס מיושמת על ידי לחיצה על אינדנדר יהלום לתוך המשטח תחת עומס בדיקה קבוע. האינדנטר הוא בצורת פירמידה, עם בסיס מרובע וזווית של 136° בין פאות מנוגדות. אורך שני האלכסונים שנוצרו על משטח הבדיקה נמדד, והממוצע משמש לחישוב הקשיות, הנקבעת על ידי היחס F/A (כאשר F הוא הכוח ו- A הוא שטח הפנים של הכניסה). מספר המיקרו-קשיות של ויקרס (HV=F/A) מבוטא בדרך כלל בכוח קילוגרמים (kgf) לכל כניסה למ"מ2 , עם 1 HV ≈ 0.1891 F/d2 (N/mm2). קשיות קנופ מורכבת גם מפירמידה מרובעת יהלום הנוצרת על ידי שתי זוויות מנוגדות לא שוות. מספר קשיות Knoop (HK) שווה ליחס בין העומס המופעל לאזור המגע הצפוי. בדיקות קשיות מסווגות לבדיקות מיקרו-הזחה (micro-hardness) ובדיקות מאקרו-הזחה, בהתאם לכוח המופעל על חומר הבדיקה. בדיקות מיקרו-הזחה משתמשות בדרך כלל בעומסים בטווח 0.01-2 N (בערך 1-203 gf); בינתיים, בדיקות כניסה מאקרו משתמשות ביותר מ- 10 N (10119 gf)1.
כדי להעריך תכונות של רקמות קשות דנטליות במחלות פה, כולל עצם השן והנאדיות, מיקרו-CT (μCT) ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) משמשים לניתוח מבני. μCT מספק מידע הדמיה תלת-ממדי (נפח וצפיפות מינרלים)2, ו-SEM מפיק תמונות מיקרו-מבנה (מנסרת אמייל ולקונה של עצמות)3. באופן משלים לניתוח מבני על ידי μCT ו- SEM, מיקרו-קשיות היא אחד הפרמטרים האינפורמטיביים להערכת האופן שבו שינויים מבניים משנים את התכונות המכניות של עצם השן והנאדית במחלות פה, למשל, מום באמייל וספיגת עצם חניכיים. ערך המיקרו-קשיות של אמייל האדם של ויקרס (HV = 283-374) גבוה בערך פי 4 עד 5 מזה של דנטין (HV = 53-63)4,5. במודלים של פלואורוזיס דנטלי של מכרסמים, מיקרו-קשיות האמייל יורדת באופן משמעותי בחותכות עכבר המטופלות בפלואוריד (HV = 136) בהשוואה לאמייל הבקרה (HV = 334)6,7. זה מצביע על כך שאמייל פלואורוז הוא רך וחלש יותר עם תכולת מינרלים נמוכה יותר ותכולת חלבון גבוהה יותר מאשר נמצא באמייל שאינו פלואורוז. Microhardness משמש להערכת תכונות מכניות העצם. מספר מחקרים קודמים בחנו את ההתנהגות המכנית של עצם אנושית מאתרים אנטומיים שונים, כולל מיקרו-קשיות עצם ארוכה 8,9,10. המיקרו-קשיות הממוצעת של עצם הירך הפלואורוזית האנושית הראתה ירידה משמעותית (HV = 222.4) בהשוואה לעצם הירך שאינה פלואורוזית (HV = 294.4)11. למרות היותו פרמטר שימושי, קיים מחסור בספרות המתארת מיקרו-קשיות (ויקרס12 או קנופ 13,14) של עצם מכתשית במחלות אוראליות.
עד כה דווחו שיטות מדידה שונות של מיקרו-קשיות. מכיוון שערכי המיקרו-קשיות משתניםב-15 בהתאם להכנת הדגימה (ליטוש ומשטח שטוח) ולאתר ההזחה, פרוטוקולים מגוונים עלולים לגרום לפערים בין מחקרים. סטנדרטיזציה של פרוטוקול בדיקת microhardness חיונית להערכה עקבית ומדויקת במודלים של מחלות הפה. במחקר הנוכחי אנו מדגימים פרוטוקול סטנדרטי לניתוח מיקרו-קשיות בעצם השן והנאדית במודל פלואורוזיס דנטלי של עכבר ובמודל ספיגת עצם חניכיים.
כל ההליכים המתוארים בפרוטוקול זה בוצעו בהתאם להנחיות ולתקנות לשימוש בבעלי חוליות שאושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים (IACUC) באוניברסיטת אוגוסטה ובאוניברסיטת נובה סאות'איסטרן, המוסמכת על ידי האגודה להערכה והסמכה של טיפול בחיות מעבדה בינלאומיות (AAALAC). שימו לב שד"ר סוזוקי הועסק על ידי אוניברסיטת אוגוסטה, שם הושלמו ניסויי הפלואורוזיס הדנטלי של העכבר.
1. מיצוי שיניים חותכות מנדיבולאריות במודל פלואורוזיס דנטלי עכברי
2. מיצוי עצמות מכתשית מקסילריות במודל ספיגת עצם חניכיים המושרה על ידי ליגטורת עכברים (L-PBR)
איור 1: תמונות μCT מייצגות של אמייל בבקרה וחותכות עכברים שטופלו בפלואוריד. (A) תמונה מייצגת μCT sagittal של חתך מנדיבולרי. (B-D) μCT coronal images of control incisor (NaF 0 ppm). (E-G) μCT coronal images of incisor treated with NaF (125 ppm). צפיפות מינרלים מייצגת באמייל (EMD) מוצגת (גר'/ס"מ3). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
3. הטמעת דגימות בשרף
איור 2: זרימה של תהליך שיבוץ וליטוש שרף. (A) חתך מיובש ושומנים. (B) עצם מכתשית מיובשת ומסומנת ב-L-PBR. (ג, ד) חותכות ועצם מכתשית שקועה בשרף. (ה, ו) על ידי חיתוך השרף, קל יותר ללטש את פני רקמת המטרה. (ז, ח) פינות שרף מעוגלות לתהליך הליטוש. קיצורים: L-PBR = ספיגת עצם חניכיים הנגרמת על ידי ליגטורה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. ליטוש דגימות
הערה: ליטוש הדגימות נעשה באופן ידני באמצעות ניירות שוחקים עמידים למים (מגולסים לעדינים יותר) על מטחנה-מלטשת מתקדמת תחת הצפה במים.
5. בדיקת מיקרו-קשיות ויקרס
הערה: הזחה של דגימת משטח גימור מראה מתבצעת באמצעות בודק קשיות מיקרו. הבדיקה מבוצעת עם עומס של 25 גרם במשך 10 שניות עם קצה ויקרס.
איור 3: אזורי הערכה של מיקרו-קשיות בחתך מנדיבולרי. (A) דגימת משטח גימור מראה המכילה חתך מנדיבולרי. (ב) כניסות בכל אזור; צוואר הרחם, האמצע והקצה (NaF 0 ppm). (ג) שלוש שכבות אמייל; מהאמייל הפנימי, האמצעי, האמצעי והחיצוני. קיצורים: D = דנטין, E = אמייל, DEJ = צומת אמייל דנטין אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: מיקרו-קשיות ויקרס של אמייל שטופלה עם או בלי NaF. המיקרו-קשיות של דנטין ושלוש שכבות אמייל הוערכו בכל אזור, צוואר הרחם, האמצע ואזור הקצה. (א-ג) בקרה וטיפול (D-F) NaF (125 ppm). הנתונים מוצגים כממוצע ± SD. הבדלים משמעותיים הוערכו על ידי ANOVA חד-כיווני עם מבחן פוסט-הוק של Tukey. ערכי p < 0.05 נחשבו מובהקים סטטיסטית. **p < 0.005, ***p < 0.0005, ****p < 0.0001 לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
מודל פלואורוזיס דנטלי: איור 1 מראה תמונות μCT מייצגות של חותכות בבקרה ועכברים שטופלו בפלואוריד. בביקורת (איור 1B-D), אזור צוואר הרחם הראה צפיפות מינרלית אמייל נמוכה יותר (EMD) של 1.188 גרם/ס"מ3 (איור 1B) בהשוואה לאמצע (1.924 גרם/ס"מ3) ו?...
מיקרו-קשיות מבוצעת כדי להעריך תכונות מכניות של רקמות קשות כמו שן ועצם. עד כה דווחו שיטות מדידה שונות של מיקרו-קשיות. רוב מידע המדידה, במיוחד הכנות הדגימה ואתרי ההזחה עשויים להיות לא מספיקים. מחקר זה התמקד בפרוטוקול מיקרו-קשיות עבור אמייל ועצם מכתשית במודלים של פלואורוזיס דנטלי ומחלות חניכ?...
המחברים מצהירים כי אין ניגוד עניינים.
המחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי JSPS KAKENHI JP21K09915 (MO) והמכון הלאומי למדעי הרפואה הכלליים; T34GM145509 (MM) והמכון הלאומי למחקר שיניים וקרניופציאליות; R01DE025255 R21DE032156 (XH); R01DE029709, R21DE028715 R15DE027851 (TK); R01DE027648 ו K02DE029531 (MS).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Braided Silk Suture 6-0 | Teleflex | ||
Canica Small Animal Surgery System | Kent Scientific Corporation | SURGI 5001 | |
CarbiMet PSA 120/P120 | Buehler | 30080120 | |
CarbiMet PSA 60/P60 | Buehler | 36080060 | |
CarbiMet PSA 600/P1200 | Buehler | 36080600 | |
Castroviejo Micro Needle hilder | F.S.T | 12060-01 | |
Epofix cold setting embeding Resin | Electron Microscopey Science | CAT-1237 | |
Fisherbrand 112xx Series Advanced Ultrasonic Cleaner | Fisher Brand | FB11201 | |
Fluoride-free Rodent diet | Bio Serv | F1515 | AIN-76A, 1/2" Pellets |
in-vivo microCT Skyscan 1176 | Bruker | ||
Isomet 1000 Precison saw | Buehler | MA112180 | |
Lapping film 0.3µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4203 | Alternative A3-0.3 SHT, 3M USA |
Lapping film 1µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4206 | Alternative A3-1 SHT, 3M USA |
Lapping film 12µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4211 | Alternative A3-12 SHT, 3M USA |
Lapping film 3µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4204 | Alternative A3-3 SHT, 3M USA |
Lapping film 9µm | Maruto instrument co, LTD. Japan | 26-4201 | Alternative A3-9 SHT, 3M USA |
Leica wild microscope | Leica | LEIC M690 | |
Metaserv 2000 Variable speed Grinder polisher | Buehler | No: 557-MG1-1160 | |
MicroCut PSA 1200/P2500 | Buehler | 36081200 | |
MicroCut PSA P4000 | Buehler | 36084000 | |
Microhardness tester, ALPHA-MHT-1000Z | PACE Technologies | ||
SamplKups 1 inch | Buehler | No: 209178 | |
Sodium Fluoride | Fisher Scientific | S299-100 | |
West cott Stitch Scissor | JEDMED | Cat. #25-1180 | |
ZooMed Repti Thern Undertank heater (U.T.H) | Zoo Med Laboratories, Inc. | RH-4 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved