Name: biomechanical testing of murine tendons
Uploaded: 2019-10-15T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Biomechanical Testing of Murine Tendons at JoVE.com

وقد دعمت الدراسة من قبل المعاهد القومية للصحة/NIAMS (R01 AR055580, R01 AR057836).

تمت الموافقة علي الدراسات الحيوانية من قبل لجنه الرعاية الحيوانية والاستخدام المؤسسي لجامعه كولومبيا. وكانت الفئران المستخدمة في هذه الدراسة من خلفيه C57BL/6J وتم شراؤها من مختبر جاكسون (بار هاربور ، ME ، الولايات الامريكيه). وكانوا يسكنون في ظروف الحاجز الخالي من العوامل المسببة للمرض وزودو?...

<ol>
	<li>Girish, N., Ramachandra, K., Arun, G. M., Asha, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+Musculoskeletal+Disorders+Among+Cashew+Factory+Workers.">Prevalence of Musculoskeletal Disorders Among Cashew Factory Workers.</a> Archives of Environmental &amp; Occupational Health. 67, 37-42 (2012).</li><li>Thomopoulos, S., Parks, W. C., Rifkin, D. B., Derwin, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+tendon+injury+and+repair.">Mechanisms of tendon injury and repair.</a> Journal of Orthopaedic Research. 33, 832-839 (2016).</li><li>Scott, A., Ashe, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Common+Tendinopathies+in+the+Upper+and+Lower+Extremities.">Common Tendinopathies in the Upper and Lower Extremities.</a> Current Sports Medicine Reports. 5, 233-241 (2006).</li><li>Praemer, A., Furner, S., Rice, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Musculoskeletal+Conditions+in+the+United+States.">Musculoskeletal Conditions in the United States.</a> American Academy of Orthopaedic Surgeons. , (1992).</li><li>Nourissat, G., Berenbaum, F., Duprez, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tendon+injury:+From+biology+to+tendon+repair.">Tendon injury: From biology to tendon repair.</a> Nature Reviews Rheumatology. 11, 223-233 (2015).</li><li>Galatz, L. M., Ball, C. M., Teefey, S. A., Middleton, W. D., Yamaguchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+outcome+and+repair+integrity+of+completely+arthroscopically+repaired+large+and+massive+rotator+cuff+tears.">The outcome and repair integrity of completely arthroscopically repaired large and massive rotator cuff tears.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 86, 219-224 (2004).</li><li>Sher, J. S., Uribe, J. W., Posada, A., Murphy, B. J., Zlatkin, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormal+findings+on+magnetic+resonance+images+of+asymptomatic+shoulders.">Abnormal findings on magnetic resonance images of asymptomatic shoulders.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 77, 10-15 (1995).</li><li>Ker, R. F., Wang, X. T., Pike, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatigue+quality+of+mammalian+tendons.">Fatigue quality of mammalian tendons.</a> The Journal of Experimental Biology. 203, 1317-1327 (2000).</li><li>Wilson, J. J., Best, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Common+overuse+tendon+problems:+A+review+and+recommendations+for+treatment.">Common overuse tendon problems: A review and recommendations for treatment.</a> American Family Physician. 72, 811-818 (2005).</li><li>Fleischer, J., 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=Biomechanical+strength+and+failure+mechanism+of+different+tubercula+refixation+methods+within+the+framework+of+an+arthroplasty+for+shoulder+fracture.">Biomechanical strength and failure mechanism of different tubercula refixation methods within the framework of an arthroplasty for shoulder fracture.</a> Orthopaedics &amp; Traumatology: Surgery &amp; Research. 103, 165-169 (2017).</li><li>West, J. R., Juncosa, N., Galloway, M. T., Boivin, G. P., Butler, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+in+vivo+Achilles+tendon+forces+in+rabbits+during+treadmill+locomotion+at+varying+speeds+and+inclinations.">Characterization of in vivo Achilles tendon forces in rabbits during treadmill locomotion at varying speeds and inclinations.</a> Journal of Biomechanics. 37, 1647-1653 (2004).</li><li>Cavinatto, L., 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=Early+versus+late+repair+of+rotator+cuff+tears+in+rats.">Early versus late repair of rotator cuff tears in rats.</a> Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 27, 606-613 (2018).</li><li>Potter, R., Havlioglu, N., Thomopoulos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+developing+shoulder+has+a+limited+capacity+to+recover+after+a+short+duration+of+neonatal+paralysis.">The developing shoulder has a limited capacity to recover after a short duration of neonatal paralysis.</a> Journal of Biomechanics. 47, 2314-2320 (2014).</li><li>Connizzo, B. K., Sarver, J. J., Iozzo, R. V., Birk, D. E., Soslowsky, L. J. <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+Age+and+Proteoglycan+Deficiency+on+Collagen+Fiber+Re-Alignment+and+Mechanical+Properties+in+Mouse+Supraspinatus+Tendon.">Effect of Age and Proteoglycan Deficiency on Collagen Fiber Re-Alignment and Mechanical Properties in Mouse Supraspinatus Tendon.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 135, 021019 (2013).</li><li>Beason, D. P., 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=Hypercholesterolemia+increases+supraspinatus+tendon+stiffness+and+elastic+modulus+across+multiple+species.">Hypercholesterolemia increases supraspinatus tendon stiffness and elastic modulus across multiple species.</a> Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 22, 681-686 (2013).</li><li>Miller, K. S., Connizzo, B. K., Soslowsky, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collagen+fiber+re-alignment+in+a+neonatal+developmental+mouse+supraspinatus+tendon+model.">Collagen fiber re-alignment in a neonatal developmental mouse supraspinatus tendon model.</a> Annals of Biomedical Engineering. 40, 1102-1110 (2012).</li><li>Cong, G. T., 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=Evaluating+the+role+of+subacromial+impingement+in+rotator+cuff+tendinopathy:+Development+and+analysis+of+a+novel+murine+model.">Evaluating the role of subacromial impingement in rotator cuff tendinopathy: Development and analysis of a novel murine model.</a> Journal of Orthopaedic Research. 36, 2780-2788 (2018).</li><li>Thomopoulos, S., Birman, V., Genin, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Interfaces+and+Attachments+in+Biology.">Structural Interfaces and Attachments in Biology.</a> Infection and Immunity. 35, (2013).</li><li>Boivin, G. P., 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=Biomechanical+properties+and+histology+of+db/db+diabetic+mouse+Achilles+tendon.">Biomechanical properties and histology of db/db diabetic mouse Achilles tendon.</a> Muscles, Ligaments and Tendons Journal. 4, 280-284 (2014).</li><li>Ansorge, H. L., Adams, S., Birk, D. E., Soslowsky, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical,+Compositional,+and+Structural+Properties+of+the+Post-natal+Mouse+Achilles+Tendon.">Mechanical, Compositional, and Structural Properties of the Post-natal Mouse Achilles Tendon.</a> Annals of Biomedical Engineering. 39, 1904-1913 (2011).</li><li>Shu, C. C., Smith, M. M., Appleyard, R. C., Little, C. B., Melrose, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Achilles+and+tail+tendons+of+perlecan+exon+3+null+heparan+sulphate+deficient+mice+display+surprising+improvement+in+tendon+tensile+properties+and+altered+collagen+fibril+organisation+compared+to+C57BL/6+wild+type+mice.">Achilles and tail tendons of perlecan exon 3 null heparan sulphate deficient mice display surprising improvement in tendon tensile properties and altered collagen fibril organisation compared to C57BL/6 wild type mice.</a> PeerJ. 6, 5120 (2018).</li><li>Probst, A., 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=A+new+clamping+technique+for+biomechanical+testing+of+tendons+in+small+animals.">A new clamping technique for biomechanical testing of tendons in small animals.</a> Journal of Investigative Surgery. 13, 313-318 (2000).</li><li>Talan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Body+temperature+of+C57BL/6J+mice+with+age.">Body temperature of C57BL/6J mice with age.</a> Experimental Gerontology. 19, 25-29 (1984).</li><li>Newton, M. D., 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=The+influence+of+testing+angle+on+the+biomechanical+properties+of+the+rat+supraspinatus+tendon.">The influence of testing angle on the biomechanical properties of the rat supraspinatus tendon.</a> Journal of Biomechanics. 49, 4159-4163 (2016).</li><li>Schwartz, A. G., Lipner, J. H., Pasteris, J. D., Genin, G. M., Thomopoulos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+loading+is+necessary+for+the+formation+of+a+functional+tendon+enthesis.">Muscle loading is necessary for the formation of a functional tendon enthesis.</a> Bone. 55, 44-51 (2014).</li><li>Gimbel, J. A., Van Kleunen, J. P., Williams, G. R., Thomopoulos, S., Soslowsky, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long+durations+of+immobilization+in+the+rat+result+in+enhanced+mechanical+properties+of+the+healing+supraspinatus+tendon.">Long durations of immobilization in the rat result in enhanced mechanical properties of the healing supraspinatus tendon.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 129, 400-404 (2006).</li><li>Freedman, B. R., Sarver, J. J., Buckley, M. R., Voleti, P. B., Soslowsky, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+and+structural+response+of+healing+Achilles+tendon+to+fatigue+loading+following+acute+injury.">Biomechanical and structural response of healing Achilles tendon to fatigue loading following acute injury.</a> Journal of Biomechanics. 47, 2028-2034 (2014).</li><li>Deymier, A. C., 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=The+multiscale+structural+and+mechanical+effects+of+mouse+supraspinatus+muscle+unloading+on+the+mature+enthesis.">The multiscale structural and mechanical effects of mouse supraspinatus muscle unloading on the mature enthesis.</a> Acta Biomaterialia. 83, 302-313 (2019).</li><li>Killian, M. L., Thomopoulos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scleraxis+is+required+for+the+development+of+a+functional+tendon+enthesis.">Scleraxis is required for the development of a functional tendon enthesis.</a> FASEB Journal. 30, 301-311 (2016).</li><li>Schwartz, A. G., Long, F., Thomopoulos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enthesis+fibrocartilage+cells+originate+from+a+population+of+Hedgehog-responsive+cells+modulated+by+the+loading+environment.">Enthesis fibrocartilage cells originate from a population of Hedgehog-responsive cells modulated by the loading environment.</a> Development. 142, 196-206 (2015).</li><li>Bell, R., Taub, P., Cagle, P., Flatow, E. L., Andarawis-Puri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+mouse+model+of+supraspinatus+tendon+insertion+site+healing.">Development of a mouse model of supraspinatus tendon insertion site healing.</a> Journal of Orthopaedic Research. 33, 25-32 (2014).</li><li>Connizzo, B. K., Bhatt, P. R., Liechty, K. W., Soslowsky, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetes+Alters+Mechanical+Properties+and+Collagen+Fiber+Re-Alignment+in+Multiple+Mouse+Tendons.">Diabetes Alters Mechanical Properties and Collagen Fiber Re-Alignment in Multiple Mouse Tendons.</a> Annals of Biomedical Engineering. 42, 1880-1888 (2014).</li><li>Eekhoff, J. D., 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=Functionally+Distinct+Tendons+From+Elastin+Haploinsufficient+Mice+Exhibit+Mild+Stiffening+and+Tendon-Specific+Structural+Alteration.">Functionally Distinct Tendons From Elastin Haploinsufficient Mice Exhibit Mild Stiffening and Tendon-Specific Structural Alteration.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 139, 111003 (2017).</li><li>Mikic, B., Bierwert, L., Tsou, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Achilles+tendon+characterization+in+GDF-7+deficient+mice.">Achilles tendon characterization in GDF-7 deficient mice.</a> Journal of Orthopaedic Research. 24, 831-841 (2006).</li><li>Sikes, K. J., 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=Knockout+of+hyaluronan+synthase+1,+but+not+3,+impairs+formation+of+the+retrocalcaneal+bursa.">Knockout of hyaluronan synthase 1, but not 3, impairs formation of the retrocalcaneal bursa.</a> Journal of Orthopaedic Research. 36, 2622-2632 (2018).</li><li>Wang, V. M., Banack, T. M., Tsai, C. W., Flatow, E. L., Jepsen, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variability+in+tendon+and+knee+joint+biomechanics+among+inbred+mouse+strains.">Variability in tendon and knee joint biomechanics among inbred mouse strains.</a> Journal of Orthopaedic Research. 24, 1200-1207 (2006).</li><li>Wang, V. 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=Murine+tendon+function+is+adversely+affected+by+aggrecan+accumulation+due+to+the+knockout+of+ADAMTS5.">Murine tendon function is adversely affected by aggrecan accumulation due to the knockout of ADAMTS5.</a> Journal of Orthopaedic Research. 30, 620-626 (2011).</li><li>Zhang, 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=Tendon+mineralization+is+progressive+and+associated+with+deterioration+of+tendon+biomechanical+properties,+and+requires+BMP-Smad+signaling+in+the+mouse+Achilles+tendon+injury+model.">Tendon mineralization is progressive and associated with deterioration of tendon biomechanical properties, and requires BMP-Smad signaling in the mouse Achilles tendon injury model.</a> Matrix Biology. 52-54, 315-324 (2016).</li><li>Rooney, S. I., 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=Ibuprofen+differentially+affects+supraspinatus+muscle+and+tendon+adaptations+to+exercise+in+a+rat+model.">Ibuprofen differentially affects supraspinatus muscle and tendon adaptations to exercise in a rat model.</a> American Journal of Sports Medicine. 44, 2237-2245 (2016).</li><li>Galasso, O., 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=Quality+of+Life+and+Functional+Results+of+Arthroscopic+Partial+Repair+of+Irreparable+Rotator+Cuff+Tears.">Quality of Life and Functional Results of Arthroscopic Partial Repair of Irreparable Rotator Cuff Tears.</a> Arthroscopy - Journal of Arthroscopic and Related Surgery. 33, 261-268 (2017).</li><li>Sarver, D. C., 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=Sex+differences+in+tendon+structure+and+function.">Sex differences in tendon structure and function.</a> Journal of Orthopaedic Research. 35, 2117-2126 (2017).</li><li>Razmjou, 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=Disability+and+satisfaction+after+Rotator+Cuff+decompression+or+repair:+A+sex+and+gender+analysis.">Disability and satisfaction after Rotator Cuff decompression or repair: A sex and gender analysis.</a> BMC Musculoskeletal Disorders. 12, 66 (2011).</li></ol>

تستخدم نماذج الحيوانية murine عاده لدراسة اضطرابات الأوتار ، ولكن توصيف خصائصها الميكانيكية أمر صعب وغير مالوف في الأدب. الغرض من هذا البروتوكول هو وصف طريقه فعاله وقابله للتكرار لاختبار الشد من الأوتار murine. الأساليب الجديدة خفضت الوقت اللازم لاختبار عينه من ساعات إلى دقائق والقضاء علي قطع?...

اضطرابات وتر شائعه ومنتشرة للغاية بين الشيخوخة, رياضي, والسكان النشطة1,2,3. في الولايات المتحدة ، يتم الإبلاغ عن إصابات النسيج الضام 16,400,000 كل عام4 وتمثل 30 ٪ من جميع الإصابات المتعلقة مكتب الطبيب الزيارات3،5،6،7، 8-الآن وتشمل المواقع الأكثر تاثرا الكفة المدورة ، وتر اخيل ، والوتر الرضفي9. علي الرغم من انه تم استكشاف مجموعه متنوعة من العلاجات غير الجراحية والعملية ، بما في ذلك الادويه المضادة للالتهابات ، وأعاده التاهيل ، والإصلاح الجراحي ، والنتائج لا تزال سيئه ، مع عوده محدوده إلى وظيفة ومعدلات عاليه من الفشل5، 6- وقد حفزت هذه النتائج السريرية السيئة الدراسات الاساسيه والانتقالية التي تسعي إلى فهم اعتلال الأوتار وتطوير نهج العلاج الجديدة.
خصائص نشاط الشد هي النتائج الكمية الاوليه تعريف وظيفة وتر. لذلك ، يجب ان يتضمن التوصيف المختبري لاعتلال الأوتار وفعالية العلاج اختبارا دقيقا لخصائص شد الأوتار. وقد وصفت العديد من الدراسات أساليب لتحديد خصائص نشاط من الأوتار من النماذج الحيوانية مثل الفئران والأغنام والطيور والأرانب10،11،12. ومع ذلك ، وقد اختبرت دراسات قليله خصائص نشاط الأوتار murine ، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الصعوبات التي تجتاح الانسجه الصغيرة لاختبار الشد. كما نماذج murine لديها العديد من المزايا لدراسة ميكانيكيا اعتلال الأوتار ، بما في ذلك التلاعب الوراثية ، وخيارات واسعه كاشف ، وانخفاض التكلفة ، وتطوير أساليب دقيقه وفعاله لاختبار الميكانيكا الحيوية الانسجه murine مطلوب.
من أجل اختبار الخصائص الميكانيكية للأوتار بشكل صحيح ، يجب ان تكون الانسجه قد سيطرت علي نحو فعال ، دون الانزلاق أو تمزيق المقالة في واجهه قبضه أو كسر لوحه النمو. في كثير من الحالات ، وخاصه بالنسبة لأوتار قصيرة ، يتم الخناق علي العظم علي طرف واحد ويتم الخناق علي الوتر علي الطرف الآخر. وعاده ما يتم تامين العظام عن طريق تضمينها في مواد مثل راتنجات الايبوكسي13 و بوليميثيلميثريلات14,15. وغالبا ما توضع الأوتار بين طبقتين من الصنفرة ، لاصق مع السيانواكريليت ، والمضمون باستخدام المشابك ضغط (إذا كان المقطع العرضي هو مسطح) أو في وسط المجمدة (إذا كان المقطع العرضي كبير)15،16،17 . وقد طبقت هذه الطرق علي اختبار الميكانيكا الحيوية الأوتار ، ولكن تنشا التحديات بسبب صغر حجم العينات والامتثال للوحه النمو ، والتي لا تحجر18. علي سبيل المثال ، فان قطر الراس murine العضد هو فقط بضعة ملليمترات ، مما يجعل من الصعب الإمساك بالعظم. وعلي وجه التحديد ، فان اختبار الشد لعينات الأوتار إلى العظم من murine غالبا ما يؤدي إلى الفشل في لوحه النمو بدلا من الأوتار أو في الأوتار. المثل ، فان اختبار نشاط وتر العرقوب يشكل تحديا. علي الرغم من ان وتر العرقوب أكبر من الأوتار الأخرى ، فان الكالكيوس صغير ، مما يجعل الإمساك بهذه العظمة أمرا صعبا. يمكن أزاله العظم ، تليها التي تجتاح طرفي الوتر. ومع ذلك ، فان هذا يمنع اختبار التعلق من وتر إلى عظم. مجموعات أخرى تقرير تجتاح العظام عقبي باستخدام التجهيزات المصنوعة خصيصا19،20، رسو من قبل المشابك21، وتحديد في النفس علاج الاسمنت البلاستيك22 أو باستخدام فتحه شكل مخروطي22، ولكن هذه لا تزال الطرق السابقة محدوده بسبب انخفاض استنساخ ، وارتفاع معدلات الفشل التي تجتاح ، ومتطلبات اعداد مملة.
وكان الهدف من الدراسة الحالية لتطوير طريقه دقيقه وفعاله لاختبار نشاط الشد من الأوتار murine ، مع التركيز علي الأوتار فوق العالية والعرقوب كامثله. باستخدام مزيج من أعاده البناء ثلاثي الابعاد من تشريح العظام الاصليه ، والنمذجة الصلبة ، والتصنيع المضافة ، تم تطوير طريقه جديده لقبضه العظام. هذه التركيبات تامين العظام بشكل فعال ، ومنع فشل لوحه النمو ، وانخفاض وقت اعداد العينات ، وزيادة اختبار استنساخ. الطريقة الجديدة قابله للتكيف بسهوله لاختبار الأوتار الأخرى المريدين وكذلك الأوتار في الفئران والكائنات الأخرى.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >Agarose</td>
			<td >Fisher Scientific</td>
			<td >BP160-100</td>
			<td >Dissovle 1g in 100 ml ultrapure water to make 1% agarose&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Bruker microCT&#160;</td>
			<td >Bruker BioSpin Corp</td>
			<td >Skyscan 1272&#160;</td>
			<td>Used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ElectroForce&#160;</td>
			<td >TA Instruments</td>
			<td >3200</td>
			<td>Testing platform</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ethanol 200 Proof</td>
			<td >Fisher Scientific</td>
			<td >A4094</td>
			<td>Dilute to 70% and use as suggested in protocol</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Fixture to attach grips</td>
			<td >Custom made</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Kimwipes</td>
			<td >Kimberly-Clark</td>
			<td >&#160;S-8115</td>
			<td>As suggested in protocol</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MicroCT CT-Analyser (Ctan)</td>
			<td >Bruker BioSpin Corp</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MilliQ water (Ultrapure water)</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>QGARD00R1 (or related purifier)</td>
			<td>100 ml&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Meshmixer</td>
			<td >Autodesk</td>
			<td >http://www.meshmixer.com/</td>
			<td >Free engineering software used by authors to refine mesh</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Objet EDEN 260VS&#160;</td>
			<td >Stratasys LTD</td>
			<td ></td>
			<td>Precision Prototyping</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Objet Studio</td>
			<td >Stratasys LTD</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors with 3D printer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PBS - Phosphate-Buffered Saline</td>
			<td >ThermoFisher Scientific</td>
			<td >10010031</td>
			<td >2.5 L of 10% PBS&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >S&#38;T Forceps</td>
			<td >Fine Science Tools</td>
			<td >00108-11</td>
			<td>Used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Scalpel Blade - #11</td>
			<td >Fine Science Tools</td>
			<td >10011-00</td>
			<td>Used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Scalpel Handle - #3</td>
			<td >Fine Science Tools</td>
			<td >10003-12</td>
			<td>Used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >SkyScan 1272</td>
			<td >Bruker BioSpin Corp</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Skyscan CT-Vox</td>
			<td >Bruker BioSpin Corp</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >SkyScan NRecon</td>
			<td >Bruker BioSpin Corp</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >SolidWorks CAD</td>
			<td >Dassault Syst&#232;mes</td>
			<td >SolidWorks Research Subsription</td>
			<td>Solid modeling computer-aided design used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >SuperGlue</td>
			<td >Loctite</td>
			<td >234790</td>
			<td>As suggested in protocol</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Testing bath</td>
			<td >Custom made</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Thin film grips&#160;</td>
			<td >Custom made</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >VeroWhitePlus</td>
			<td >Stratasys LTD</td>
			<td >NA</td>
			<td>3D printing material used by authors</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >WinTest&#160;</td>
			<td >WinTest Software</td>
			<td ></td>
			<td>Used by authors to collect data</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

biomechanical testing of murine tendons

اضطرابات الأوتار شائعه ، وتؤثر علي الناس من جميع الاعمار ، وغالبا ما تضعف. غالبا ما تفشل العلاجات القياسية ، مثل الادويه المضادة للالتهابات ، وأعاده التاهيل ، والإصلاح الجراحي. من أجل تحديد وظيفة وتر وإثبات فعاليه العلاجات الجديدة ، يجب تحديد الخصائص الميكانيكية للأوتار من النماذج الحيوانية بدقه. وتستخدم نماذج الحيوانية murine الآن علي نطاق واسع لدراسة اضطرابات الأوتار وتقييم العلاجات الجديدة لامراض التين. ومع ذلك ، فان تحديد الخواص الميكانيكية لأوتار الفئران كان صعبا. في هذه الدراسة ، تم تطوير نظام جديد لاختبار وتر الميكانيكية التي تشمل المباراات 3d المطبوعة التي تتطابق تماما مع التشريحية من عظم العضد و عقبي لاختبار ميكانيكيا الأوتار سوبرافياتوس والأوتار اخيل ، علي التوالي. وقد تم تطوير هذه التركيبات باستخدام الإنشاءات ثلاثية الابعاد لتشريح العظام الاصليه ، والنمذجة الصلبة ، وتصنيع المضافات. النهج الجديد القضاء علي الأخطاء التي تجتاح الوقائع (علي سبيل المثال ، فشل في فشل لوحه النمو بدلا من الوتر) ، وانخفاض الوقت الكلي للاختبار ، وزيادة استنساخ. وعلاوة علي ذلك ، هذه الطريقة الجديدة هي قابله للتكيف بسهوله لاختبار الأوتار الأخرى والأوتار murine من الكائنات الأخرى.

تم استخدام التركيبات المطبوعة ثلاثية الابعاد لاختبار الأوتار القديمة التي يبلغ عمرها 8 أسابيع ووتر العرقوب. فشلت جميع العينات المختبرة ميكانيكيا في الاطروحه ، كما تتميز بالمسح microCT ، والتفتيش البصري ، وتحليل الفيديو بعد اختبارات الشد. ويرد في الشكل 3مقارنه واحد إلى واحد م?...

Watch this Scientific Journal Video about Biomechanical Testing of Murine Tendons at JoVE.com

Biomechanical Testing of Murine Tendons

يصف البروتوكول طرق اختبار نشاط الشد الفعالة والقابلة للتكرار لأوتار المريدين من خلال استخدام التركيبات المطبوعة ثلاثية الابعاد المخصصة المناسبة.

اختبار نشاط لأوتار المورين

Tendon disorders are common, affect people of all ages, and are often debilitating. Standard treatments, such as anti-inflammatory drugs, rehabilitation, ...

يصف البروتوكول طريقة فعالة وقابلة لإعادة إنتاجها للاختبار الحيوي الأوتار الماوس من خلال إعادة الاستخدام المخصصة تناسب 3D تركيبات المطبوعة. الأساليب الجديدة تقليل الوقت المطلوب لاختبار العينة من ساعات إلى دقائق والقضاء على القطع الأثرية الرئيسية التي تجتاح كانت مشكلة شائعة في الأساليب السابقة. لا يقتصر هذا الأسلوب على الأوتار فوق مستوى و أخيل.ويمكن بسهولة تكييفها لاختبار الأوتار والأوتار الماوس الأخرى من الحيوانات الكبيرة. لضمان إعادة إنتاج وكفاءة النهج، قد تكون هناك حاجة إلى دورات متعددة من البرمجة الأولية للتصميم والتحقق من صحة لمواعيد المباريات غير الموصوفة هنا. للبدء، إجراء التصوير المقطعي microcomputed فحص العظام بأكملها في هلام agarose.بعد إعادة إنشاء إلى صور المقطع عرضي، حدد الأمر فتح الملف لفتح مجموعة البيانات الملف. افتح تفضيلات ملف الحوار وحدد علامة التبويب خيارات متقدمة. استخدم خوارزمية التقديم المتكيفة لإنشاء النماذج ثلاثية الأبعاد التي توفر تفاصيل سطحية أكثر سلاسة.استخدم 10 كمعلمة محلية التي تحدد المسافة بالبكسل إلى النقطة المجاورة المستخدمة في البحث عن حد الكائن. تقليل التفاوت إلى 0.1 لتقليل حجم الملف. لتحديد حجم الاهتمام، حدد صورتين يدويًا لتعيينهما على أنهما الجزء العلوي والسفلي لنطاق VOI المحدد، ثم انتقل إلى الصفحة الثانية، منطقة الاهتمام.حدد منطقة الاهتمام يدويًا على صورة مقطع واحد. كرر تحديد عائد الاستثمار لكل 10 إلى 15 صورة مقطعي. بعد ذلك، انتقل إلى الصفحة الثالثة، "تحديد ثنائي".في القائمة المدرج التكراري، انقر فوق من مجموعة البيانات لإظهار توزيع الرسم البياني للسطوع من كافة صور مجموعة البيانات. أيضاً في القائمة المدرج التكراري، انقر على القائمة إنشاء ملف نموذج ثلاثي الأبعاد. حفظ نموذج 3D من العظام في تنسيق ملف STL.في برنامج Meshmixer، قم باستيراد شبكة وحدد الكل للتحرير. اختر إنتاج من تحرير مجموعة الأدوات، ثم حدد مثلث الميزانية من مجموعة الأدوات الهدف تقليل. تقليل عدد مرات الثلاث وقبول التغييرات.إعادة حفظ الملف خفضت حديثا في شكل STL عن طريق اختيار تصدير As.To تصميم عظم الوتر الوتر فوق مستوى، استخدم برنامج تصميم بمساعدة الكمبيوتر الصلبة النمذجة لإنشاء نموذج مخصص تناسب من لاعبا اساسيا العضدات التي تجتاح. افتح ملف تنسيق STL لعظم العضد في برنامج النمذجة الصلبة وحفظ كملف جزئي بتنسيق SLDPRT. ثم افتح ملف جزء لإنشاء ثلاثة مستويات ذات الصلة تشريحيا يدويا، على سبيل المثال، القوس، والإكليلية، ومنطوق.انقر على ملف جديد لإنشاء الجزء مكون كتلة صلبة. انقر على ملف جديد لإنشاء نموذج تجميع مع اثنين من المكونات ، كتلة صلبة وإما اليمين أو اليسار عظم العضد. تحديد اتجاه العظام داخل الكتلة لضمان الزاوية بين الوتر والعظام لتكون 180 درجة.تأكد من أن حجم العظام بأكمله يناسب داخل الكتلة. في إطار التجميع، حدد الكتلة وانقر فوق تحرير مكون من شريط الأدوات التجميع. انقر فوق إدراج، ميزات، تجويف.حدد القياس الموحد وأدخل 0٪ كقيمة للتحجيم في كافة الاتجاهات. قمع جزء العظام وحفظ الجمعية كجزء. فتح الاسطوانة مع تجويف جزء.إنشاء رسم، وضمان ترك فقط 0.5 ملليمتر فوق رأس humeral. من الميزات، حدد قص مقذوف. قطع الجمعية على طول الطائرة القوس لخلق اثنين من المكونات المتماثلة التي تناسب العظام في وقت ما قبليا و اللاحقة.قطع جزء الجمعية على طول الطائرة القوس لخلق اثنين من المكونات المتماثلة التي تناسب العظام في وقت ما قبليا و اللاحقة. من الأهمية بمكان ضمان رأس العرمر لمنع فشل لوحة النمو وتحديد إزالة ضيقة تتجنب فك ارتباط العرم عن النموذج أثناء الاختبار. المضي قدما كما هو موضح في المخطوطة لإنهاء المكون الأمامي والمكون الأمامي.حفظ كلا المكونات كملفات جزء منفصلة. الآن اضغط على إدراج نمط، مرآة، وحدد مرآة لإنشاء نماذج مرآة 3D لكل عنصر من عناصر لاعبا اساسيا للطرف الآخر. حدد الوجه الأمامي كوجه مرآة عادي.حدد الجزء كجسد لتعكس. حدد مستوى المرآة وقم بإنشاء رسم يتضمن جميع المواد. من الميزات، حدد قص مقذوف لإزالة الجزء الأصلي والاحتفاظ بالجزء معكوس فقط.انقر على الجزء السفلي من الجزء واستخدامها على أنها طائرة لجعل رسم. انقر على نص رسم وإضافة L أو R.This يضيف حفر على الجزء السفلي من المباريات للتمييز بين الجانبين الأيسر والأيمين. حفظ جميع أجزاء لاعبا اساسيا في STL تنسيق الملف القياسي استعدادا للطباعة 3D.لتشريح وتر العضلات supraspinatus ، عينة عظم العضد ، ضع الفأر القتل الرحيم أولاً في وضع عرضة لعمل شق في الجلد من فوق مرفق الرخوة نحو الكتف. استخدام ملقط لإزالة بعناية الجلد مع تشريح حادة بحيث العضلات من الكتف مرئية. إزالة الأنسجة المحيطة humerus حتى العظام يتعرض.عقد الزومبي مع ملقط وإزالة بعناية عضلات deltoid و trapezius لفضح قوس coracoacromial. تحديد مفصل AC وفصل الترقوة بعناية من acromion مع شفرة مشرط. مع الحرص على عدم تلف وتر supraspinatus ومرفقه العظمي، وإزالة العضلات من مرفقها الكتفي باستخدام شفرة مشرط.فصل رأس humeral من glenoid وتهز كبسولة مشتركة وinfraspinatus subscapularis وترخيصات طفيفة. تفكيك مفصل الكوع لفصل الزمر من الزنا ونصف القطر. عزل العينة العضلات وتر العضدية ونظيف الأنسجة الرخوة الزائدة على العضد ورأس العضد.لتشريح وتر أخيل، عظم الكالكانيوس، وضع فأر القتل الرحيم في موقف عرضة. مع الحرص على عدم تلف وتر أخيل ومرفقه العظمي، وإزالة الجلد مع تشريح حادة بحيث يتم الكشف عن العضلات حول مفاصل الكاحل والركبة. باستخدام شفرة مشرط، بدءا من مرفق وتر أخيل-calcaneus، فصل بعناية العضلات gastrocnemius من المرفقات القريبة لها.إزالة بعناية calcaneus من مختلف العظام المجاورة وعزل العينة وتر أخيل calcaneus وتنظيف قبالة الأنسجة الرخوة الزائدة. لتحديد منطقة المقطع المقطعي من وتر، إدراج العظام رأسا على عقب لتعليق العينة في التبريد مليئة هلام agarose مع العظام في هلام agarose والوتر والعضلات خارج. بعد الفحص باستخدام التصوير المقطعي المجهري، قم بإزالة العضلات بلطف من الوتر باستخدام شفرة مشرط.أدخل العظم في التركيبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد وأرفقها بشبكات الاختبار. إدراج والغراء وتر بين ورقة من الأنسجة رقيقة مطوية ومشابك ذلك باستخدام قبضة رقيقة فيلم. أدخل العينة والسيطرة في حمام اختبار من برنامج تلفزيوني في 37 درجة مئوية وإجراء اختبار ميكانيكي.في هذه الدراسة، وذلك باستخدام إعادة الاستخدام 3D تركيبات مطبوعة لقبضة العظام، تم تخفيض وقت إعداد العينة من ساعات إلى دقائق. ممثل تحميل منحنيات تشوه لاختبار الشد من وتر supraspinatus باستخدام الطرق الحالية القضاء على القطع الأثرية الرئيسية التي تجتاح مثل فشل لوحة النمو. وتبين الخصائص الميكانيكية والاات فوق ال غوبينات وأخيل تأثير كبير للجنس استناداً إلى اختبارات T غير المُزَوَّرة بقيمة P أقل من 0.05.الدقيقة CT بنجاح قياس منطقة مقطعي على طول وتر supraspinatus على طول وتر أخيل. من المهم أن نتذكر أن كل موقع التشريحي لديه معايير تصميم محددة ضرورية لتجتاح فعالة. لذلك، ينبغي تكييف تصميم كل لاعبا اساسيا وفقا لذلك.بالإضافة إلى اختبار الشد إلى الفشل، يمكن استخدام هذه المباريات لاختبارات التحميل الدورية، والتي توفر معلومات حول التعب الأوتار وخصائص اللزجة. وصف الخصائص الميكانيكية من الأوتار مورين غير شائع في الأدب لعدد من الأسباب، بما في ذلك صعوبة في تجتاح هذه الأنسجة الصغيرة، شاقة ومضيعة للوقت أساليب إعداد العينة، وكسور لوحة النمو. يقدم هذا البروتوكول طريقة فعالة من حيث الوقت وقابلة لإعادة إنتاجها لاختبار الأوتار الماوس التي قضت على فشل قبضة artifactual وتضاعفت ثلاثة أضعاف عدد العينات التي يمكن اختبارها في يوم واحد.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do not have suitable autologous donor vessels due to disease progression or previous harvest. The aim of vascular tissue engineering is to develop a suitable alternative source for these bypass grafts. In addition, engineered vascular tissue may prove valuable as living vascular models to study cardiovascular diseases. Several promising approaches to engineering blood vessels have been explored, with many recent studies focusing on development and analysis of cell-based methods.2-5 Herein, we present a method to rapidly self-assemble cells into 3D tissue rings that can be used in vitro to model vascular tissues.
To do this, suspensions of smooth muscle cells are seeded into round-bottomed annular agarose wells. The non-adhesive properties of the agarose allow the cells to settle, aggregate and contract around a post at the center of the well to form a cohesive tissue ring.6,7 These rings can be cultured for several days prior to harvesting for mechanical, physiological, biochemical, or histological analysis. We have shown that these cell-derived tissue rings yield at 100-500 kPa ultimate tensile strength8 which exceeds the value reported for other tissue engineered vascular constructs cultured for similar durations (&lt;30 kPa).9,10 Our results demonstrate that robust cell-derived vascular tissue ring generation can be achieved within a short time period, and offers the opportunity for direct and quantitative assessment of the contributions of cells and cell-derived matrix (CDM) to vascular tissue structure and function.

This article outlines a versatile method to create cell-derived tissue rings by cellular self-assembly. Smooth muscle cells seeded into ring-shaped agarose wells aggregate and contract to form robust three-dimensional (3D) tissues within 7 days. Millimeter-scale tissue rings are conducive to mechanical testing and serve as building blocks for tissue assembly.

توجه الخلوي الذاتي الجمعية الى افتعال خواتم نسيج الخلايا المستمدة من النشاط الحيوي لتحليل وهندسة الأنسجة

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced birth defects and many later studies afterwards proved the opposite. Today several harmful xenobiotics like nicotine, heroin, methadone or drugs as well as environmental pollutants were described to overcome this barrier. With the growing use of nanotechnology, the placenta is likely to come into contact with novel nanoparticles either accidentally through exposure or intentionally in the case of potential nanomedical applications. Data from animal experiments cannot be extrapolated to humans because the placenta is the most species-specific mammalian organ 1. Therefore, the ex vivo dual recirculating human placental perfusion, developed by Panigel et al. in 1967 2 and continuously modified by Schneider et al. in 1972 3, can serve as an excellent model to study the transfer of xenobiotics or particles.
Here, we focus on the ex vivo dual recirculating human placental perfusion protocol and its further development to acquire reproducible results.
The placentae were obtained after informed consent of the mothers from uncomplicated term pregnancies undergoing caesarean delivery. The fetal and maternal vessels of an intact cotyledon were cannulated and perfused at least for five hours. As a model particle fluorescently labelled polystyrene particles with sizes of 80 and 500 nm in diameter were added to the maternal circuit. The 80 nm particles were able to cross the placental barrier and provide a perfect example for a substance which is transferred across the placenta to the fetus while the 500 nm particles were retained in the placental tissue or maternal circuit. The ex vivo human placental perfusion model is one of few models providing reliable information about the transport behavior of xenobiotics at an important tissue barrier which delivers predictive and clinical relevant data.

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

The ex vivo dual recirculating human placental perfusion model can be used to investigate the transfer of xenobiotics and nanoparticles across the human placenta. In this video protocol we describe the equipment and techniques required for a successful execution of a placenta perfusion.

تحديد معدل النقل من الاكسيوبيوتك والمواد النانوية عبر المشيمة باستخدام<em&gt; خارج الحي</em&gt; الإنسان المشيمة الإرواء الموديل

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced ...

Biomechanical Characterization of Human Soft Tissues Using Indentation and Tensile Testing

Regenerative medicine aims to engineer materials to replace or restore damaged or diseased organs. The mechanical properties of such materials should mimic the human tissues they are aiming to replace; to provide the required anatomical shape, the materials must be able to sustain the mechanical forces they will experience when implanted at the defect site. Although the mechanical properties of tissue-engineered scaffolds are of great importance, many human tissues that undergo restoration with engineered materials have not been fully biomechanically characterized. Several compressive and tensile protocols are reported for evaluating materials, but with large variability it is difficult to compare results between studies. Further complicating the studies is the often destructive nature of mechanical testing. Whilst an understanding of tissue failure is important, it is also important to have knowledge of the elastic and viscoelastic properties under more physiological loading conditions.
This report aims to provide a minimally destructive protocol to evaluate the compressive and tensile properties of human soft tissues. As examples of this technique, the tensile testing of skin and the compressive testing of cartilage are described. These protocols can also be directly applied to synthetic materials to ensure that the mechanical properties are similar to the native tissue. Protocols to assess the mechanical properties of human native tissue will allow a benchmark by which to create suitable tissue-engineered substitutes.

Tissue biomechanics is important for maintaining cell shape and function and for determining phenotype. This report demonstrates non-destructive mechanical protocols for characterizing elastic and viscoelastic properties of human soft tissues, which can be directly applied to tissue-engineered substrates to allow a close matching of engineered materials to native tissue.

توصيف النشاط الحيوي للأنسجة لينة الإنسان عن طريق المسافة البادئة واختبار الشد

Regenerative medicine aims to engineer materials to replace or restore damaged or diseased organs. The mechanical properties of such materials should ...

An Experimental and Finite Element Protocol to Investigate the Transport of Neutral and Charged Solutes across Articular Cartilage

Osteoarthritis (OA) is a debilitating disease that is associated with degeneration of articular cartilage and subchondral bone. Degeneration of articular cartilage impairs its load-bearing function substantially as it experiences tremendous chemical degradation, i.e. proteoglycan loss and collagen fibril disruption. One promising way to investigate chemical damage mechanisms during OA is to expose the cartilage specimens to an external solute and monitor the diffusion of the molecules. The degree of cartilage damage (i.e. concentration and configuration of essential macromolecules) is associated with collisional energy loss of external solutes while moving across articular cartilage creates different diffusion characteristics compared to healthy cartilage. In this study, we introduce a protocol, which consists of several steps and is based on previously developed experimental micro-Computed Tomography (micro-CT) and finite element modeling. The transport of charged and uncharged iodinated molecules is first recorded using micro-CT, which is followed by applying biphasic-solute and multiphasic finite element models to obtain diffusion coefficients and fixed charge densities across cartilage zones.

We propose a protocol to investigate the transport of charged and uncharged molecules across articular cartilage with the aid of recently developed experimental and numerical methods.

والتجريبية وبروتوكول العناصر المحددة للتحقيق في نقل المواد المذابة المحايدة، واتهم في الغضروف المفصلي

Osteoarthritis (OA) is a debilitating disease that is associated with degeneration of articular cartilage and subchondral bone. Degeneration of articular ...

A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact

Conventional wisdom and the language in international helmet testing and certification standards suggest that appropriate helmet fit and retention during an impact are important factors in protecting the helmet wearer from impact-induced injury. This manuscript aims to investigate impact-induced injury mechanisms in different helmet fit scenarios through analysis of simulated helmeted impacts with an anthropometric test device (ATD), an array of headform acceleration transducers and neck force/moment transducers, a dual high speed camera system, and helmet-fit force sensors developed in our research group based on Bragg gratings in optical fiber. To simulate impacts, an instrumented headform and flexible neck fall along a linear guide rail onto an anvil. The test bed allows simulation of head impact at speeds up to 8.3 m/s, onto impact surfaces that are both flat and angled. The headform is fit with a crash helmet and several fit scenarios can be simulated by making context specific adjustments to the helmet position index and/or helmet size. To quantify helmet retention, the movement of the helmet on the head is quantified using post-hoc image analysis. To quantify head and neck injury potential, biomechanical measures based on headform acceleration and neck force/moment are measured. These biomechanical measures, through comparison with established human tolerance curves, can estimate the risk of severe life threatening and/or mild diffuse brain injury and osteoligamentous neck injury. To our knowledge, the presented test-bed is the first developed specifically to assess biomechanical effects on head and neck injury relative to helmet fit and retention.

Using an anthropometric head and neck, optical fiber-based fit force transducers, an array of head acceleration and neck force/moment transducers, and a dual high speed camera system, we present a test bed to study helmet retention and effects on biomechanical measures of head and neck injury secondary to head impact.

على سرير اختبار لدراسة تناسب خوذة والاحتفاظ بها والتدابير النشاط الحيوي للرأس، وإصابة في العنق في أثر المحاكاة

Conventional wisdom and the language in international helmet testing and certification standards suggest that appropriate helmet fit and retention during ...

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder regions, collectively referred to as the brachial plexus (BP). Despite recent advances in obstetrical care, the problem of NBPP continues to be a global health burden with an incidence of 1.5 cases per 1,000 live births. More severe types of this injury can cause permanent paralysis of the arm from the shoulder down. Prevention and treatment of NBPP warrants an understanding of the biomechanical and physiological responses of newborn BP nerves when subjected to stretch. Current knowledge of the newborn BP is extrapolated from adult animal or cadaveric BP tissue instead of in vivo neonatal BP tissue. This study describes an in vivo mechanical testing device and procedure to conduct in vivo biomechanical testing in neonatal piglets. The device consists of a clamp, actuator, load cell, and camera system that apply and monitor in vivo strains and loads until failure. The camera system also allows monitoring of the failure location during rupture. Overall, the presented method allows for a detailed biomechanical characterization of neonatal BP when subjected to stretch.

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Presented here are methods to perform in vivo biomechanical testing on brachial plexus in a neonatal piglet model.

طرق لفي فيفو نشاط اختبار علي الضفيرة العضلية في الخنازير حديثي الولادة

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder ...

Biaxial Basal Tone and Passive Testing of the Murine Reproductive System Using a Pressure Myograph

The female reproductive organs, specifically the vagina and cervix, are composed of various cellular components and a unique extracellular matrix (ECM). Smooth muscle cells exhibit a contractile function within the vaginal and cervical walls. Depending on the biochemical environment and the mechanical distension of the organ walls, the smooth muscle cells alter the contractile conditions. The contribution of the smooth muscle cells under baseline physiological conditions is classified as a basal tone. More specifically, a basal tone is the baseline partial constriction of smooth muscle cells in the absence of hormonal and neural stimulation. Furthermore, the ECM provides structural support for the organ walls and functions as a reservoir for biochemical cues. These biochemical cues are vital to various organ functions, such as inciting growth and maintaining homeostasis. The ECM of each organ is composed primarily of collagen fibers (mostly collagen types I, III, and V), elastic fibers, and glycosaminoglycans/proteoglycans. The composition and organization of the ECM dictate the mechanical properties of each organ. A change in ECM composition may lead to the development of reproductive pathologies, such as pelvic organ prolapse or premature cervical remodeling. Furthermore, changes in ECM microstructure and stiffness may alter smooth muscle cell activity and phenotype, thus resulting in the loss of the contractile force.
In this work, the reported protocols are used to assess the basal tone and passive mechanical properties of the nonpregnant murine vagina and cervix at 4-6 months of age in estrus. The organs were mounted in a commercially available pressure myograph and both pressure-diameter and force-length tests were performed. Sample data and data analysis techniques for the mechanical characterization of the reproductive organs are included. Such information may be useful for constructing mathematical models and rationally designing therapeutic interventions for women&#8217;s health pathologies.

This protocol utilized a commercially available pressure myograph system to perform pressure myograph testing on the murine vagina and cervix. Utilizing media with and without calcium, the contributions of the smooth muscle cells (SMC) basal tone and passive extracellular matrix (ECM) were isolated for the organs under estimated physiological conditions.

النغمة القاعدية القاعدية القاعدية والاختبار السلبي للجهاز التناسلي للمورين باستخدام جهاز قياس ضغط

The female reproductive organs, specifically the vagina and cervix, are composed of various cellular components and a unique extracellular matrix (ECM). ...

The Quantification of Injectability by Mechanical Testing

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more viscous than traditional aqueous injections and may be semi-solid, therefore, their injectability cannot be assumed. This protocol describes a method to objectively assess the injectability of these materials using a standard mechanical tester. The syringe plunger is compressed by the crosshead at a set rate, and the force is measured. The maximum or plateau force value can then be used for comparison between samples, or to an absolute force limit. This protocol can be used with any material, and any syringe and needle size or geometry. The results obtained may be used to make decisions about formulations, syringe and needle sizes early in the translational process. Further, the effects of altering formulations on injectability may be quantified, and the optimum time to inject temporally changing materials determined. This method is also suitable as a reproducible way to examine the effects of injection on a material, to study phenomena such as self-healing and filter pressing or study the effects of injection on cells. This protocol is faster and more directly applicable to injectability than rotational rheology, and requires minimal post processing to obtain key values for direct comparisons.

Presented here is a protocol for quantitatively evaluating the injectability of a material through a syringe-needle system using a standard mechanical testing rig.

القياس الكمي للحقن بواسطة الاختبار الميكانيكي

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more ...

Optical Coherence Tomography Based Biomechanical Fluid-Structure Interaction Analysis of Coronary Atherosclerosis Progression

In this paper, we present a complete workflow for the biomechanical analysis of atherosclerotic plaque in the coronary vasculature. With atherosclerosis as one of the leading causes of global death, morbidity and economic burden, novel ways of analyzing and predicting its progression are needed. One such computational method is the use of fluid-structure interaction (FSI) to analyze the interaction between the blood flow and artery/plaque domains. Coupled with in vivo imaging, this approach could be tailored to each patient, assisting in differentiating between stable and unstable plaques. We outline the three-dimensional reconstruction process, making use of intravascular Optical Coherence Tomography (OCT) and invasive coronary angiography (ICA). The extraction of boundary conditions for the simulation, including replicating the three-dimensional motion of the artery, is discussed before the setup and analysis is conducted in a commercial finite element solver. The procedure for describing the highly nonlinear hyperelastic properties of the artery wall and the pulsatile blood velocity/pressure is outlined along with setting up the system coupling between the two domains. We demonstrate the procedure by analyzing a non-culprit, mildly stenotic, lipid-rich plaque in a patient following myocardial infarction. Established and emerging markers related to atherosclerotic plaque progression, such as wall shear stress and local normalized helicity, respectively, are discussed and related to the structural response in the artery wall and plaque. Finally, we translate the results to potential clinical relevance, discuss limitations, and outline areas for further development. The method described in this paper shows promise for aiding in the determination of sites at risk of atherosclerotic progression and, hence, could assist in managing the significant death, morbidity, and economic burden of atherosclerosis.

There is a need to determine which atherosclerotic lesions will progress in the coronary vasculature to guide intervention before myocardial infarction occurs. This article outlines the biomechanical modeling of arteries from Optical Coherence Tomography using fluid-structure interaction techniques in a commercial finite element solver to help predict this progression.

التماسك البصري التصوير المقطعي القائم على تحليل التفاعل بين السائل الميكانيكي الحيوي وهيكل تطور تصلب الشرايين التاجية

In this paper, we present a complete workflow for the biomechanical analysis of atherosclerotic plaque in the coronary vasculature. With atherosclerosis ...

Construction of a Human Aorta Smooth Muscle Cell Organ-On-A-Chip Model for Recapitulating Biomechanical Strain in the Aortic Wall

Conventional two-dimensional cell culture techniques and animal models have been used in the study of human thoracic aortic aneurysm and dissection (TAAD). However, human TAAD sometimes cannot be characterized by animal models. There is an apparent species gap between clinical human studies and animal experiments that may hinder the discovery of therapeutic drugs. In contrast, the conventional cell culture model is unable to simulate in vivo biomechanical stimuli. To this end, microfabrication and microfluidic techniques have developed greatly in recent years, providing novel techniques for establishing organoids-on-a-chip models that replicate the biomechanical microenvironment. In this study, a human aorta smooth muscle cell organ-on-a-chip (HASMC-OOC) model was developed to simulate the pathophysiological parameters of aortic biomechanics, including the amplitude and frequency of cyclic strain experienced by human aortic smooth muscle cells (HASMCs) that play a vital role in TAAD. In this model, the morphology of HASMCs became elongated in shape, aligned perpendicularly to the strain direction, and presented a more contractile phenotype under strain conditions than under static conventional conditions. This was consistent with the cell orientation and phenotype in native human aortic walls. Additionally, using bicuspid aortic valve-related TAAD (BAV-TAAD) and tricuspid aortic valve-related TAAD (TAV-TAAD) patient-derived primary HASMCs, we established BAV-TAAD and TAV-TAAD disease models, which replicate HASMC characteristics in TAAD. The HASMC-OOC model provides a novel in vitro platform that is complementary to animal models for further exploring the pathogenesis of TAAD and discovering therapeutic targets.

Here, we developed a human aorta smooth muscle cell organ-on-a-chip model to replicate the in vivo biomechanical strain of smooth muscle cells in the human aortic wall.

بناء نموذج لخلية عضلية ملساء للشريان الأورطي البشري على رقاقة لتلخيص الإجهاد الميكانيكي الحيوي في جدار الأبهر

Conventional two-dimensional cell culture techniques and animal models have been used in the study of human thoracic aortic aneurysm and dissection ...