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

המחקר היה נתמך על ידי NIH/NIAMS (R01 AR055580, R01 AR057836).

לימודי בעלי חיים אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים באוניברסיטת קולומביה. עכברים המשמשים במחקר זה היו ברקע C57BL/6J ונרכשו מהמעבדה ג'קסון (בר הארבור, ME, ארה ב). הם היו שוכנו בתנאי מכשול ללא פתוגן וסופקו מזון ומים libitum המודעה.
1. פיתוח מותאם אישית התאמה תלת-ממד ואביזרים עב?...

<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>

מודלים בעלי חיים מוריין משמשים בדרך כלל כדי ללמוד הפרעות גיד, אבל האפיון של תכונות מכניות שלהם הוא מאתגר נדיר בספרות. מטרת פרוטוקול זה היא לתאר שיטה יעילה ומתוכעת לבדיקת מתיחה של גידים מורקיים. השיטות החדשות הפחיתו את הזמן הנדרש לבדיקת מדגם משעות לדקות ובוטלו חפץ מרתק גדול שהיה בעיה נפוצה ...

הפרעות גיד נפוצות מאוד נפוץ בקרב אוכלוסיות הזדקנות, אתלטי, פעיל1,2,3. בארצות הברית, 16,400,000 פציעות של רקמת חיבור מדווחות בכל שנה4 וחשבון עבור 30% מכל הביקורים הקשורים במשרד הרופא3,5,6,7, שמונה. האתרים המושפעים ביותר הנפוצים כוללים את מסובבי השרוול, גיד אכילס, וגיד הפצ'יני9. למרות מגוון של טיפולים שאינם אופרטיביים ואופרטיביים, כולל תרופות אנטי דלקתיות, שיקום, תיקון כירורגי, התוצאות להישאר עניים, עם תשואה מוגבלת לתפקד ושיעור גבוה של כישלון5, . שישה מטרים התוצאות הקליניות המסכנות הללו מונעים מחקרים בסיסיים וטרנסלבותית המבקשים להבין את הטדינפתיה ולפתח גישות לטיפול הרומן.
מאפיינים ביומכתיים מתיחה הם התוצאות העיקריות כמותית הגדרת תפקוד גיד. לפיכך, אפיון מעבדה של מטנופתיה ויעילות הטיפול חייב לכלול בדיקות קפדניות של תכונות מתיחה גיד. מחקרים רבים תיארו שיטות לקביעת התכונות הביומכאניות של הגידים מדגמי בעלי חיים כגון חולדות, כבשים, כלבים וארנבים10,11,12. עם זאת, מחקרים מעטים בדקו את התכונות הביומכאניות של גידים murine, בעיקר בשל הקשיים באחיזת רקמות קטנות עבור בדיקות מתיחה. כמו מודלים מורקיים יש יתרונות רבים עבור מכניזציה ללמוד tendinopathy, כולל מניפולציה גנטית, אפשרויות מגיב נרחב, ועלות נמוכה, פיתוח של שיטות מדויקות ויעילים כדי מבחן ביוזול רקמות murine נדרש.
כדי לבדוק כראוי את התכונות המכאניות של הגידים, את הרקמה יש לתפוס ביעילות, מבלי לחמוק או לקרוע העובדתי על ממשק אחיזה או שבירה של צלחת הצמיחה. במקרים רבים, במיוחד עבור גידים קצרים, העצם היא אחזה בקצה אחד ואת הגיד הוא תפס בצד השני. עצמות מאובטחים בדרך כלל על ידי הטבעת אותם בחומרים כגון אפוקסי שרף13 ו פולימתילמתיונין14,15. הגידים מוצבים לעתים קרובות בין שתי שכבות של נייר זכוכית, מודבק עם ציאנואקריאקרילי, ומאובטח באמצעות התפסים דחיסה (אם חתך הצלב הוא שטוח) או במדיום קפוא (אם חתך הרוחב גדול)15,16,17 . שיטות אלה הוחלו על גידים מורחיים בבחינה ביוחנונית, אבל האתגרים נובעים בשל הגודל הקטן של הדגימות ואת הציות של צלחת הצמיחה, אשר מעולם לא להתקשות18. לדוגמה, קוטרו של ראש מפרק murine הוא רק כמה מילימטרים, ובכך עושה מרתק של העצם קשה. במיוחד, בדיקות מתיחה של מורטין הרום קוצי גיד אל עצם דגימות לעתים קרובות התוצאות כישלון בצלחת הצמיחה ולא בגיד או בתזה הגיד. באופן דומה, בדיקה ביומכנית של גיד אכילס הוא מאתגר. למרות גיד אכילס גדול יותר מאשר גידים מורקיים אחרים, calcaneus הוא קטן, עושה מרתק זה קשה העצם. העצם ניתן להסיר, ואחריו לרתק את שני גיד הקצוות; עם זאת, זה מונע את הבדיקה של ההחזקה גיד לעצם. קבוצות אחרות הדו ח מרתק את העצם calcaneus באמצעות מותאם אישית ואביזרים19,20, עיגון על ידי מלחציים21, תיקון עצמית מרפא בטון פלסטיק22 או באמצעות חריץ בצורת חרוט22, עדיין אלה שיטות קודמות נשארות מוגבלות על ידי שיעור מעבר נמוך, שיעורי כשל גבוהים מפתים ודרישות הכנה מייגע.
מטרת המחקר הנוכחי הייתה לפתח שיטה מדויקת ויעילה לבדיקות ביו-מכנית מתיחה של גידים מורקיים, התמקדות בסופראספיאטוס ובגידים אכילס כדוגמאות. באמצעות שילוב של 3D שחזורים מאנטומית העצם יליד, מידול מוצק, ואת הייצור התוסף, פותחה שיטה הרומן כדי לאחוז את העצמות. אביזרים אלה מאובטח ביעילות את העצמות, מנעו לוחית הצמיחה כשל, ירד זמן הכנת דגימה, והגדילה בדיקות מוגברת. השיטה החדשה היא להתאמה בקלות כדי לבדוק גידים murine אחרים, כמו גם הגידים של חולדות ובעלי חיים אחרים.

<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

הפרעות גיד נפוצות, להשפיע על אנשים בכל הגילאים, והם לעתים קרובות מתישה. טיפולים סטנדרטיים, כגון תרופות אנטי דלקתיות, שיקום, ותיקון כירורגי, לעתים קרובות להיכשל. כדי להגדיר תפקוד גיד ולהפגין יעילות של טיפולים חדשים, התכונות המכאניות של הגידים מדגמי בעלי חיים חייבים להיקבע במדויק. מודלים בעלי חיים מוריין נמצאים כעת בשימוש נרחב כדי ללמוד הפרעות גיד ולהעריך טיפולים חדשניים עבור tendinopathies; עם זאת, קביעת תכונות מכניות של גידים העכבר כבר מאתגרת. במחקר זה, מערכת חדשה פותחה עבור בדיקות גיד מכני הכולל 3D-מודפס גופי כי בדיוק להתאים את האנטוניות של הזרוע ואת calcaneus לבדיקה מכנית הגידים הגיד וגידים אכילס, בהתאמה. מתקנים אלה פותחו באמצעות 3D שחזורים של אנטומיה העצם יליד, מידול מוצק, וייצור מוספים. הגישה החדשה חיסלה כישלונות מרתק העובדתית (למשל, כישלון בצלחת הצמיחה כישלון ולא בגיד), ירד זמן הבדיקה הכוללת, והגדילה הגוברת. יתרה מזאת, שיטה חדשה זו ניתנת להתאמה בקלות לבדיקת גידים מורקיים וגידים מבעלי חיים אחרים.

3D-מודפס גופי שימשו כדי לבחון 8 שבועות מורטין supraspinסוטוס וגידים אכילס. כל הדגימות שנבדקו מכנית נכשלו בתזה, כפי שמאופיינת סריקות microCT, בדיקה חזותית, ניתוח וידאו לאחר בדיקות מתיחה. אחד-לאחד השוואה של השיטות הקודמות והנוכחיות עבור בדיקות גיד של הרום קוצי במעבדה שלנו מוצג באיור 3....

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

Biomechanical Testing of Murine Tendons

הפרוטוקול מתאר יעיל ומלא מתיחה שיטות בדיקה ביומכנית עבור הגידים murine באמצעות שימוש מותאם אישית התאמה תלת-ממד גופי מודפס.

בדיקה ביומכנית של הגידים של מורנה

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

הפרוטוקול מתאר שיטה יעילה הניתנת לשחזור לבדיקה ביומכנית של גידים לעכבר באמצעות גופי הדפסה תלת-ממד הניתנים לשימוש חוזר בהתאמה אישית. השיטות החדשות מקצרות את הזמן הנדרש לבדיקת המדגם משעה לדקות ומבטלות חפץ אחיזה מרכזי שהיה בעיה נפוצה בשיטות קודמות. שיטה זו אינה מוגבלת לגידים supraspinatus ואכילס.זה יכול בקלות להיות מותאם לבדיקת גידים וגידים עכבר אחרים מבעלי חיים גדולים יותר. כדי להבטיח שכפול ויעילות של הגישה, ייתכן שיהיה צורך במחזורים מרובים של עיצוב רב-סגנון ואימות עבור גופי שלא תוארו כאן. כדי להתחיל, לבצע סריקת טומוגרפיה מיקרו מחשב של העצם כולה בג'ל אגרוז.לאחר שחזור לתמונות חתך רוחב, בחרו בפקודה 'פתח קובץ' לפתיחת ערכת הנתונים של הקובץ. פתחו את קובץ הדו-שיח 'העדפות' ובחרו בכרטיסיה 'מתקדם'. השתמשו באלגוריתם הרינדור ההסתגלותי לבניית דגמי תלת-ממד המספקים פרטי שטח חלקים יותר.השתמש ב- 10 כ פרמטר יישוב המגדיר את המרחק בפיקסלים לנקודה השכנה המשמשת לחיפוש גבול האובייקט. מזער את הרגישות ל- 0.1 כדי להקטין את גודל הקובץ. כדי לציין את נפח העניין, בחר באופן ידני שתי תמונות שיגדירו כראשון ולתחתון של טווח ה- VOI שנבחר ולאחר מכן עבור לעמוד השני, Region of Interest.בחר ידנית את אזור העניין בתמונה חתך יחיד. חזור על בחירת ROI עבור כל 10 עד 15 תמונות חתך רוחב. לאחר מכן, עבור לעמוד השלישי, בחירה בינארית.בתפריט היסטוגרמה, לחץ על מתוך ערכת נתונים כדי להציג את התפלגות הבהירות של היסטוגרמה מכל התמונות של ערכת הנתונים. בתפריט היסטוגרמה, לחצו על תפריט 'צור קובץ דגם תלת-ממד'. שמור דגם תלת-ממד של העצם בתבנית קובץ STL.בתוכנת Meshmixer, יבא רשת שינוי ובחר הכל לעריכה. צמצם את התלת-ספירה וקבל שינויים.לשמור את הקובץ החדש מופחת בפורמט STL על ידי בחירה ייצוא As.To עיצוב עצם גיד supraspinatus, להשתמש בתוכנית עיצוב בעזרת מחשב מודל מוצק כדי ליצור מודל מותאם אישית של גוף אחיזת עצם עצם. פתח את קובץ תבנית STL של עצם עצם עצם עצם במודלים מוצקים ולשמור כקובץ חלק בפורמט SLDPRT. לאחר מכן פתחו את קובץ Part כדי ליצור ידנית שלושה מישורים רלוונטיים מבחינה אנטומית, לדוגמה, קשת, קורונדל וחולף.לחץ על קובץ חדש כדי ליצור את חלק רכיב בלוק מלא. לחץ על קובץ חדש כדי ליצור מודל הרכבה עם שני רכיבים, בלוק מוצק ועצם הטבעת הימנית או השמאלית. הגדר את כיוון העצם בתוך הבלוק כדי להבטיח את הזווית בין הגיד לעצם להיות 180 מעלות.ודא כי נפח העצם כולו מתאים בתוך הבלוק. בחלון הרכבה, בחר את הבלוק ולחץ על ערוך רכיב מסרגל הכלים הרכבה. לחץ על הוספה, תכונות, חלל.בחר שינוי קנה מידה אחיד והזן 0%כערך שיש לשנות את קנה המידה שלו לכל הכיוונים. לדכא את חלק העצם ולשמור את ההרכבה כחלק. פתח את הצילינדר עם חלק חלל.צור סקיצה, ודא להשאיר רק 0.5 מילימטרים מעל ראש הגוף. מתוך התכונות, בחר 'גזור מובלט'. חותכים את ההרכבה לאורך מישור הסגיטל כדי ליצור שני מרכיבים סימטריים שמתאימים לעצם לפני העצם וב אחוריה.חותכים את חלק ההרכבה לאורך מישור הסגיטל כדי ליצור שני מרכיבים סימטריים שמתאימים לעצם לפני העצם ובחלק האחורי. זה קריטי כדי להבטיח את הראש humeral כדי למנוע כשל צלחת צמיחה ולהגדיר אישור הדוק המונע התנתקות של הידוק מהדגם במהלך הבדיקה. המשך כמתואר בכתב היד כדי לסיים את הרכיב האחורי ואת הרכיב האחורי.שמור את שני הרכיבים כקבצי חלק נפרדים. כעת לחצו על 'הוסף דוגמת מילוי', 'שיקוף' ובחרו 'שיקוף' ליצירת דגמי מראה תלת-ממד לכל רכיב בגוף האיבר הנגדי. בחר את הפנים הקדמיות כפנים מראות רגילות.בחר את החלק כגוף לשיקוף. בחר את מישור המראה וצור סקיצה הכוללת את כל החומרים. מתוך התכונות, בחר 'גזור מובלט' כדי להסיר את החלק המקורי ולשמור רק חלק משוקף.לחץ על החלק התחתון של החלק ולהשתמש כמטוס כדי להפוך את סקיצה. לחץ על טקסט סקיצה ולהוסיף L או R.This מוסיף תחריט על החלק התחתון של גופי להבחין בין הצדדים השמאליים והימין. שמור את כל חלקי המתקן בתבנית קובץ סטנדרטית של STL כהכנה להדפסה בתלת-ממד.כדי לנתח את גיד השרירים supraspinatus, דגימת עצם, תחילה למקם את העכבר המתת דם בתמורת נוטה ולעשות חתך בעור מלמעלה את המרפק של forepaw לכיוון הכתף. השתמש מדפים כדי להסיר בזהירות את העור עם ניתוח קהה, כך השרירים של הכתף גלוי. הסר את הרקמה המקיפה את עצם הגוף עד שהעצם נחשפת.החזק את הזרוע עם מלכודות להסיר בזהירות את שרירי deltoid ו טרפז כדי לחשוף את קשת coracoacromial. זהה את מפרק ה- AC והפרד בזהירות את עצם הבריח מהקרומיון באמצעות להב אזמל. דואג לא לפגוע בגיד supraspinatus ואת ההחזקה הגרמי שלה, להסיר את השריר מן ההחזקה השעיר לעזאזל שלה באמצעות להב אזמל.נתק את ראש ההכבדה מהגלנואיד וחתך את קפסולת המפרקים ואת התת-כיפה אינפראספינאטוס וגידים קלים. נטרל את מפרק המרפק כדי להפריד את הבטן והרדיוס. לבודד את דגימת שריר הגיד של הגידים של humerus-supraspinatus ולנקות את הרקמות הרכות העודפות על הראש של הגוף והעצם.כדי לנתח את גיד אכילס, עצם הקלקניוס, למקם עכבר המתת חום בתנופה נוטה. דואג לא לפגוע בגיד אכילס ואת ההחזקה הגרמי שלה, להסיר את העור עם ניתוח קהה, כך השרירים סביב מפרקי הקרסול והברך חשוף. באמצעות להב אזמל, החל מצורף גיד אכילס-calcaneus, בזהירות לנתק את שריר gastrocnemius מן ההחזקות proximal שלה.בזהירות לנטרל את calcaneus מן העצמות הסמוכות השונות ולבודד את דגימת גיד אכילס-calcaneus ולנקות את רקמות רכות עודף. כדי לקבוע את האזור חתך של הגיד, להכניס את העצם במהופך כדי להשעות את הדגימה ב cryotube מלא ג'ל אגרוז עם העצם בג'ל אגרוז ואת הגיד והשריר בחוץ. לאחר הסריקה באמצעות טומוגרפיה מיקרו מחשב, בעדינות להסיר את השריר מן הגיד באמצעות להב אזמל.הכנס את העצם לגוף המודפס בתלת-ממד והצמד אותה לרשתות הבדיקה. הכנס והדבק את הגיד בין נייר טישו דק מקופל ומהדק אותו באמצעות ידיות סרט דק. הכנס את הדגימה ואת האחיזה לתוך אמבטיית בדיקה של PBS ב 37 מעלות צלזיוס ולבצע בדיקה מכנית.במחקר זה, באמצעות גופי הדפסה תלת-ממד לשימוש חוזר כדי לאחוז בעצמות, זמן הכנת הדגימה הופחת משעה לדקה. עקומות עיוות עומס נציג עבור בדיקות מתיחה של גיד supraspinatus באמצעות שיטות הנוכחי בוטלו ממצא אחיזה גדול כגון כשל צלחת צמיחה. המאפיינים המכניים של גידים supraspinatus ואכילס להדגים השפעה משמעותית של סקס מבוסס על בדיקות T unpaired עם ערך P פחות מ 0.05.מיקרו CT מדד בהצלחה את האזור חתך לאורך גיד supraspinatus לאורך גיד אכילס. חשוב לזכור שלכל אתר אנטומי יש קריטריוני עיצוב ספציפיים הנחוצים לאחיזה יעילה. לכן, יש להתאים את העיצוב לכל גוף בהתאם.בנוסף לבדיקות מתיחה לכישלון, גופים אלה יכולים לשמש לבדיקות טעינה מחזוריות, המספקות מידע על עייפות גידים ומאפיינים ויסקולסטיים. אפיון המאפיינים המכניים של גידים מורין הוא נדיר בספרות בשל מספר סיבות, כולל הקושי לאחוז ברקמות קטנות אלה, שיטות הכנת דגימה מייגעות וגוזלות זמן, ושברים בצלחת הצמיחה. פרוטוקול זה מציג שיטה יעילה בזמן לשחזור לבדיקת גידים לעכבר אשר חיסלה כשלים אחיזה חפץ שילש את מספר הדגימות שניתן לבדוק ביום.

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.

בימוי נייד הרכבה עצמית לפברק Cell-נגזר טבעות רקמות לניתוח biomechanical הנדסת רקמות

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.

קביעת תעריף הובלת xenobiotics ו ננו מעבר לשליה באמצעות<em&gt; לשעבר vivo</em&gt; דגם זלוף שליה אנושי

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.

אפיון ביומכנית של רקמות רכות אדם באמצעות זחה ו מתיחת בדיקה

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.

ניסויי ו אלמנטים סופיים פרוטוקול לחקר התחבורה של מומסים ניטראליים והואשמו ברחבי Articular סחוס

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.

מיטת הבדיקה לבחון את הקסדה מתאימה, שמירה ואמצעים Biomechanical הראש ופציעה הצוואר להשפעה מדומה

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.

שיטות לVivo בדיקות ביומכנית על מקלעת ברכאל בחזירונים

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.

בציר הטונים הבזליים ובדיקות פסיביות של מערכת הרבייה מורנה באמצעות לחץ מיוגרף

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.

הכימות של הזרקה על ידי בדיקות מכניות

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.

טומוגרפיה קוהרנטית אופטית מבוסס ביומכנית נוזל מבנה ניתוח של טרשת עורקים כלילית התקדמות

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.

בניית מודל של איבר-על-שבב של תא שריר חלק של אבי העורקים לשחזור זן ביומכני בדופן אבי העורקים

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