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Evaluation of Respiratory System Mechanics in Mice using the Forced Oscillation Technique

The  forced oscillation technique (FOT) is a powerful, integrative and translational  tool permitting the experimental assessment of lung function in mice ...

SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.

In vitro electromechanical and biomechanical testing of articular cartilage provide critical information about the structure and function of this tissue. Difficulties obtaining fresh tissue and lengthy experimental testing procedures often necessitate a storage protocol, which may adversely affect the functional properties of cartilage. The effects of storage at either 4Â°C for periods of 6 days and 12 days, or during a single freeze-thaw cycle at -20Â°C were examined in young bovine cartilage. Non-destructive electromechanical measurements and unconfined compression testing on 3 mm diameter disks were used to assess cartilage properties, including the streaming potential integral (SPI), fibril modulus (Ef), matrix modulus (Em), and permeability (k). Cartilage disks were also examined histologically. Compared with controls, significant decreases in SPI (to 32.3Â±5.5% of control values, p<0.001), Ef (to 31.3Â±41.3% [corrected] of control values, p=0.046), Em (to 6.4Â±8.5% of control values, p<0.0001), and an increase in k (to 2676.7Â±2562.0% of control values, p=0.004) were observed at day 12 of refrigeration at 4Â°C, but no significant changes were detected at day 6. A trend toward detecting a decrease in SPI (to 94.2Â±6.2% of control values, p=0.083) was identified following a single freeze-thaw cycle, but no detectable changes were observed for any biomechanical parameters. All numbers are meanÂ±95% confidence interval. These results indicate that fresh cartilage can be stored in a humid chamber at 4Â°C for a maximum of 6 days with no detrimental effects to cartilage electromechanical and biomechanical properties, while one freeze-thaw cycle produces minimal deterioration of biomechanical and electromechanical properties. A comparison to literature suggested that particular attention should be paid to the manner in which specimens are thawed after freezing, specifically by minimizing thawing time at higher temperatures.

Effects of refrigeration and freezing on the electromechanical and biomechanical properties of articular cartilage.

In vitro &eacute;lectrom&eacute;caniques et biom&eacute;canique, tests du cartilage articulaire fournissent des informations critiques sur la structure et la fonction de ce tissu. La difficult&eacute; &agrave; obtenir les tissus frais et longues proc&eacute;dures d&#39;essai exp&eacute;rimentales souvent n&eacute;cessite un protocole de stockage, ce qui peut compromettre les propri&eacute;t&eacute;s fonctionnelles du cartilage. Les effets de stockage &agrave; soit 4&deg; C pour des p&eacute;riodes de 6 jours et 12 jours, soit au cours d&#39;un cycle de gel-d&eacute;gel unique &agrave;-20 &deg; C ont &eacute;t&eacute; examin&eacute;s dans le cartilage bovin jeune. Mesures &eacute;lectrom&eacute;caniques non destructifs et la compression simple test sur des disques de diam&egrave;tre 3 mm ont &eacute;t&eacute; utilis&eacute;s pour &eacute;valuer les propri&eacute;t&eacute;s du cartilage, y compris la diffusion potentielle integral (SPI), coefficient de fibrille (Ef), module matrice (Em) et perm&eacute;abilit&eacute; (k). Disques de cartilage ont aussi &eacute;t&eacute; examin&eacute;s histologiquement. Comparativement aux t&eacute;moins, une diminution significative de la SPI (32.3&plusmn;5.5 % des valeurs t&eacute;moins, p &lt; 0,001), Ef (&agrave; 31.3&plusmn;41.3 % [corrig&eacute;] des valeurs de contr&ocirc;les, p = 0,046), Em (&agrave; 6.4&plusmn;8.5 % des valeurs t&eacute;moins, p &lt; 0,0001) et une augmentation de k (&agrave; 2676.7&plusmn;2562.0 % des valeurs de contr&ocirc;les, p = 0,004) ont &eacute;t&eacute; observ&eacute;s &agrave; la journ&eacute;e 12 du froid &agrave; 4 &deg; C, mais aucun changement significatif a d&eacute;cel&eacute; de jour 6. Une tendance &agrave; d&eacute;tecter une diminution de SPI (94.2&plusmn;6.2 % des valeurs de contr&ocirc;les, p = 0,083) a &eacute;t&eacute; identifi&eacute; apr&egrave;s un cycle de gel-d&eacute;gel unique, mais aucun changement d&eacute;tectable ont &eacute;t&eacute; observ&eacute;s pour tous les param&egrave;tres biom&eacute;caniques. Tous les nombres sont mean&plusmn;95 % intervalle de confiance. Ces r&eacute;sultats indiquent que cartilage fra&icirc;che peut &ecirc;tre stock&eacute; dans une chambre humide &agrave; 4&deg; C pendant un maximum de 6 jours avec aucun effet n&eacute;faste aux propri&eacute;t&eacute;s &eacute;lectrom&eacute;caniques et biom&eacute;canique de cartilage, tandis qu&#39;un cycle de gel-d&eacute;gel produit une d&eacute;t&eacute;rioration minimale des propri&eacute;t&eacute;s biom&eacute;caniques et &eacute;lectrom&eacute;caniques. La comparaison &agrave; la litt&eacute;rature sugg&egrave;re qu&#39;il &ecirc;tre attention particuli&egrave;re &agrave; la mani&egrave;re dont sp&eacute;cimens sont d&eacute;congel&eacute;es apr&egrave;s la cong&eacute;lation, notamment par la r&eacute;duction du temps de d&eacute;gel &agrave; des temp&eacute;ratures plus &eacute;lev&eacute;es.

Effets de la r&eacute;frig&eacute;ration et de cong&eacute;lation sur les propri&eacute;t&eacute;s &eacute;lectrom&eacute;caniques et biom&eacute;caniques du cartilage articulaire.

In vitro elettromeccanici e biomeccanica test della cartilagine articolare fornire informazioni critiche circa la struttura e la funzione di questo tessuto. Difficolt&agrave; nel reperire i tessuti freschi e lunghe procedure di test sperimentali spesso necessitano di un protocollo di archiviazione, che possa influenzare negativamente le propriet&agrave; funzionali della cartilagine. Cartilagine bovina giovane sono stati esaminati gli effetti dell&#39;archiviazione o 4&deg; c per periodi di 6 giorni e 12 giorni, o durante un ciclo di gelo-disgelo singolo a-20 &deg; C. Misurazioni non distruttive elettromeccaniche e compressione freatico test sui dischi di diametro 3 mm sono stati utilizzati per valutare le propriet&agrave; della cartilagine, tra cui il flusso potenziale integrale (SPI), modulo fibrillare (Ef), modulo matrix (Em) e permeabilit&agrave; (k). Dischi di cartilagine inoltre sono stati esaminati istologicamente. Rispetto ai controlli, le diminuzioni significative in SPI (32.3&plusmn;5.5% dei valori di controllo, p &lt; 0.001), Ef (31.3&plusmn;41.3% [correzione] dei valori di controllo, p = 0,046), Em (6.4&plusmn;8.5% dei valori di controllo, p &lt; 0,0001) e un aumento di k (2676.7&plusmn;2562.0% dei valori di controllo, p = 0,004) sono stati osservati a giorno 12 di refrigerazione a 4 &deg; C, ma senza cambiamenti significativi sono stati rilevati al giorno 6. Una tendenza verso rilevare una diminuzione della SPI (94.2&plusmn;6.2% dei valori di controllo, p = 0.083) &egrave; stato identificato seguendo un ciclo singolo gelo-disgelo, ma non rilevabile sono stati osservati cambiamenti per tutti i parametri biomeccanici. Tutti i numeri sono mean&plusmn;95% intervallo di confidenza. Questi risultati indicano che cartilagine fresca pu&ograve; essere memorizzata in una camera umida a 4&deg; C per un massimo di 6 giorni senza effetti pregiudizievoli alle propriet&agrave; elettromeccanici e biomeccaniche della cartilagine, mentre un ciclo di congelamento-scongelamento produce minimo deterioramento delle propriet&agrave; biomeccaniche ed elettromeccanici. Un confronto alla letteratura suggerisce che dovrebbe prestare particolare attenzione al modo in cui i campioni sono scongelati dopo il congelamento, in particolare riducendo al tempo di scongelamento a temperature pi&ugrave; elevate.

Liah Fereydoonzad

SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.

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