Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Mevcut protokol, iki temas eden biyolojik karşı yüze eşzamanlı karşılıklı kayma ve normal yük uygulayan bir sürtünme test cihazını tanımlamaktadır.

Özet

Primer osteoartritte (OA), yaşlanma ile ilişkili normal 'aşınma ve yıpranma', kıkırdağın yük taşıma ve yağlama fonksiyonlarını sürdürme yeteneğini inhibe ederek zararlı bir fiziksel ortamı teşvik eder. Eklem kıkırdağı ve sinovyumun sürtünmesel etkileşimleri, doku seviyesi aşınması ve hücresel mekanotransdüksiyon yoluyla eklem homeostazını etkileyebilir. Bu mekanik ve mekanobiyolojik süreçleri incelemek için, eklemin hareketini kopyalayabilen bir cihaz tanımlanmıştır. Sürtünme test cihazı, karşılıklı çeviri hareketinin ve normal yükün iki temas eden biyolojik karşı yüze iletilmesini kontrol eder. Bu çalışmada kıkırdak üzerinde sinovyum konfigürasyonu benimsenmiştir ve fosfat tamponlu salin (PBS) veya sinovyal sıvı (SF) banyosunda yapılan testler için sürtünme katsayısı ölçümleri sunulmuştur. Test, SF'nin yüksek yükler altında yağlama özelliklerini vurgulayan bir dizi temas gerilimi için gerçekleştirildi. Bu sürtünme test cihazı, diartrodial eklem artikülasyonu ile ilişkili uygulanan fizyolojik yüke yanıt olarak canlı eklem dokularının fiziksel regülasyonunu incelemek için biyomimetik bir biyoreaktör olarak kullanılabilir.

Giriş

Osteoartrit (OA), 32 milyondan fazla Amerikalı yetişkini etkileyen, sağlık ve sosyo-ekonomik maliyeti 16,5 milyar doların üzerinde olan zayıflatıcı, dejeneratif bir eklem hastalığıdır1. Hastalık klasik olarak eklem kıkırdağının ve subkondral kemiğin bozulması ile karakterizedir; Bununla birlikte, sinovyumdaki değişiklikler, sinovitin OA semptomları ve progresyonu 2,3,4 ile bağlantılı olması nedeniyle son zamanlarda takdir kazanmıştır. Primer (idiyopatik) OA'da, yaşlanma ile ilişkili normal 'aşınma ve yıpranma', kıkırdağın yük taşıma ve yağlama fonksiyo....

Protokol

Bu çalışmada lokal bir mezbahadan elde edilen yavru sığır diz eklemleri kullanılmıştır. Bu tür sığır örneği örnekleriyle yapılan çalışmalar, Columbia Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nden (IACUC) muaf tutulmaktadır.

1. Sürtünme test cihazının tasarlanması

NOT: Sürtünme test cihazının şematik bir temsili Şekil 1'de gösterilmiştir. Cihaz, yapısal destek için bir platform görevi gören sert bir taban plakası (gösterilmemiştir) üzerine inşa edilmiştir.

  1. Yatay çeviri aşamasına bir step motor takın (bkz. Malzeme Tablosu), temas eden yüz....

Sonuçlar

Genç sığır eksplantlarını sürtünme testi için kıkırdak üzerinde bir sinovyum konfigürasyonu kullanıldı. Sinovyum, 10 mm çapında bir akrilik yükleme plakası üzerine monte edildi, böylece intimal tabaka altta yatan kıkırdakla temas halinde olacaktı. Kıkırdak karşı yüzü olarak tibial şerit kullanıldı (Şekil 6A). Tibial şeritler yaklaşık 1,4 mm derinlikte ve 10 mm x 30 mm boyutlarında kesildi. Numuneler, fosfat tamponlu salin (PBS) banyosunda veya sığır s.......

Tartışmalar

Kıkırdak basınç, çekme ve kesme kuvvetlerine ve hidrostatik ve ozmotik basınçlara maruz kaldığı için eklem içinde dinamik bir mekanik ortam bulunur44,45. Kıkırdak, eklemin ana yük taşıyan dokusu olmasına rağmen, sinovyum ayrıca kıkırdak yüzeyi ve dokunun katlandığı bölgelerde kendisiyle sürtünmeli etkileşimlere uğrar. Kıkırdak ve sinovyum arasındaki fiziksel etkileşimler muhtemelen hücrelerin aktarılmasından ve mezenkimal kö.......

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.

Teşekkürler

Bu çalışma Ortopedik Bilimsel Araştırma Vakfı, NIH 5R01 AR068133, NIH TERC 5P41EB027062 ve NIGMS R01 692 GM083925 (Fon Sağlayıcı Kimliği: 10.13039/100000057) tarafından desteklenmiştir.

....

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Aluminum foilReynolds Group HoldingsReynolds WrapSterile tissue harvest
Aluminum-framed acrylic enclosureCustom madeFriction tester component
Autoclavable instant sealing sterilization pouchesFisherbrand01-812-54Sterilization of tools
AutoclaveBuxtonSterilization of tools
Beaker (250 mL)Pyrex Vista70000Tissue harvest
Betadine (Povidone Iodine Prep Solution)Medline Industries, LPMDS093906Sterile tissue harvest
Biological safety cabinetLabconcoPurifier Logic+ Class II, Type A2 BSCSterile tissue harvest
Biospy punchSteritool Inc.50162Tissue harvest
Box cutterAmerican Safety Razor Company94-120-71Tissue harvest
Circular acrylic-sillicone post (synovium)Custom madeTissue mounting
Culture mediaCustom madeDMEM (Cat No. 11-965-118; Gibco) supplemented with 50 μg/mL L-proline (Cat. No. P5607; Sigma), 100 μg/mL sodium pyruvate (Cat. No. S8636; Sigma), 1% ITS (Cat. No. 354350; Corning), and 1% antibiotic–antimycotic (Cat. No. 15-240-062, Gibco)
Cyanoacrylate (Loctite 420 Clear)Henkel135455Tissue mounting
Dead weightsOHAUSNormal load
Ethanol 200 proofDecon Labs, Inc.2701Dilute to 70 %
Fixed baseThorLabs, Inc.SB1TFriction tester component
Forceps (synovium harvest)Fine Science Tools11019-12Tissue harvest
Forceps (synovium mounting)Excelta3C-S-PITissue mounting
Horizontal linear encoder (for translating stage)RSF Electronics, Inc.MSA 670.63Friction tester component; system resolution of 1 µm
Hot glue gun and glueFPC CorporationSurebonder Pro 4000ATissue mounting
LabVIEWNational Instruments CorporationLabVIEW  2010Friction testing program
Load cellJR3 Inc.20E12A-M25BFriction tester component; 0.0019 lbs resolution in x&y, 0.0038 lbs resolution in z
Loading platenCustom madeTissue mounting
O-ringParkerS1138AS568-009Tissue mounting
Petri dish (60 mm)Falcon351007Tissue mounting
PivotLok Work Positioner (tibia holder)Industry Depot, Pivot LokPL325Tissue harvest
Removable baseThorLabs, Inc.SB1BFriction tester component
Ring standTissue harvest
Scalpel bladesHavel's Inc.FSC22Tissue harvest
Scalpel handleFEATHER Safety Razor Co., Ltd.No. 4Tissue harvest
ScrewdriverWera3334Tissue harvest
StageJMARFriction tester component
Stepper motorOriental Motor Co., Ltd.PK266-03BFriction tester component
Suction toolVirtual Industries, Inc.PEN-VAC Vacuum PenTissue mounting
Support rodCustom madeTissue mounting
Surgical scissorsFine Science Tools14061-09Tissue mounting
Synovial fluid (bovine)Animal Technologies, Inc.Friction testing bath
Testing bathCustom madePhosphate-Buffered Saline (PBS) with protease inhibitors: 0.04% isothiazolone-base biocide (Proclin 950 Cat. No. 46878-U; Sigma) and 0.1% protease inhibitor - 0.05 M ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA (Cat. No. 0369; Sigma)
Tissue culture incubatorFisher ScientificIsotempSterile culture
Vertical linear encoder (for loading stage)RenishawT1031-30AFriction tester component; 20 nm resolution
Voice coil actuatorH2W TechnologiesNCC20-15-027-1RCFriction tester component

Referanslar

  1. The Cost of Arthritis in US Adults. Centers for Disease Control and Prevention Available from: https://www.cdc.gov/arthritis/data_statistics/cost.htm (2020)
  2. Buckwalter, J. A., Mankin, H. J. Instructional course lectures, the American academy of orthopaedic surgeons - artic....

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Biyom hendislikSay 184

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır