Name: biomechanical testing of murine tendons
Uploaded: 2019-10-15T14:30:00
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Lo studio è stato sostenuto dal NIH / NIAMS (R01 AR055580, R01 AR057836).

Gli studi sugli animali sono stati approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali della Columbia University. I topi utilizzati in questo studio erano di sfondo C57BL/6J e sono stati acquistati dal Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA). Essi sono stati alloggiati in condizioni di barriera senza agenti patogeni e sono stati forniti cibo e acqua al libitum.
1. Sviluppo di apparecchi stampati in 3D personalizzati per afferrare l'osso
<ol><li>Acquisizione di immagini os...

<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. 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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. 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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>

I modelli animali Murine sono comunemente usati per studiare i disturbi del tendine, ma la caratterizzazione delle loro proprietà meccaniche è impegnativa e non comune nella letteratura. Lo scopo di questo protocollo è quello di descrivere un metodo efficiente e riproducibile nel tempo per il test della tensione dei tendini murini. I nuovi metodi hanno ridotto il tempo necessario per testare un campione da ore a minuti ed eliminato un elemento di presa importante che era un problema comune nei metodi precedenti.
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I disturbi del tendone sono comuni e altamente diffusi tra le popolazioni anziane, atletiche e attive1,2,3. Negli Stati Uniti, ognianno vengono segnalate 16,4 milioni di lesioni ai visibili connettivi e rappresentano il 30% di tutte le visite all'ufficio medico correlate alle lesioni3,5,6,7, 8. I siti più comunemente colpiti includono la cuffia dei rotatori, il tendine di Achille e il tendine rotuleo9. Sebbene siano stati esplorati una varietà di trattamenti non operativi e operativi, tra cui farmaci antinfiammatori, riabilitazione e riparazione chirurgica, gli esiti rimangono scarsi, con un ritorno limitato alla funzione e alti tassi di fallimento5, 6. Questi scarsi esiti clinici hanno motivato studi di base e traslazionali che cercano di comprendere la tendinopatia e di sviluppare nuovi approcci di trattamento.
Le proprietà biomeccaniche della tensione sono i principali risultati quantitativi che definiscono la funzione tendinea. Pertanto, la caratterizzazione di laboratorio della tendinopatia e l'efficacia del trattamento devono includere un rigoroso test delle proprietà della tensione del tendine. Numerosi studi hanno descritto metodi per determinare le proprietà biomeccaniche dei tendini da modelli animali come ratti, pecore, cani e conigli10,11,12. Tuttavia, pochi studi hanno testato le proprietà biomeccaniche dei tendini murini, principalmente a causa delle difficoltà nell'afferrare i piccoli tessuti per il test della tensione. Poiché i modelli murini hanno numerosi vantaggi per studiare meccanicamente la tendinopatia, tra cui la manipolazione genetica, ampie opzioni di reagente e i metodi a basso costo, è necessario lo sviluppo di metodi accurati ed efficienti per testare biomeccanicamente i tessuti murini.
Al fine di testare correttamente le proprietà meccaniche dei tendini, il tessuto deve essere attanagliato in modo efficace, senza scivolare o strappo artifeffettiva all'interfaccia di presa o fratturazione della piastra di crescita. In molti casi, in particolare per i tendini corti, l'osso è afferrato su un'estremità e il tendine è afferrato sull'altra estremità. Le ossa sono tipicamente protette incorporandole in materiali come la resina epossidica13 e il polimetilelmethacritil14,15. Tendoni sono spesso collocati tra due strati di carta vetrata, incollati con cianoacrilato, e fissati utilizzando morsetti di compressione (se la sezione trasversale è piatta) o in un mezzo congelato (se la sezione trasversale è grande)15,16,17 . Questi metodi sono stati applicati per testare biomeccanicamente i tendini murini, ma le sfide sorgono a causa delle piccole dimensioni degli esemplari e del rispetto della piastra di crescita, che non ossifica mai18. Ad esempio, il diametro della testa omerale murina è di pochi millimetri, rendendo così difficile la presa dell'osso. In particolare, il test della tensione di campioni di murine supraspinatus tendino-osso spesso si traduce in fallimento alla piastra di crescita piuttosto che nel tendine o nell'entesi del tendine. Allo stesso modo, il test biomeccanico del tendine d'Achille è impegnativo. Anche se il tendine d'Achille è più grande di altri tendini murini, il calcaneus è piccolo, rendendo difficile la presa di questo osso. L'osso può essere rimosso, seguito da afferrare le due estremità del tendine; tuttavia, ciò preclude la prova dell'attaccamento tendine-osso. Altri gruppi riferiscono di afferrare l'osso di calcaneus utilizzando apparecchi su misura19,20, ancoraggio da morsetti21, fissaggio in auto cura cemento plastica22 o utilizzando una forma conica slot22, ma questi i metodi precedenti rimangono limitati da una bassa riproducibilità, da elevati tassi di guasto e da noiosi requisiti di preparazione.
L'obiettivo dello studio attuale era quello di sviluppare un metodo accurato ed efficiente per il test biomeccanico della tensione dei tendini murini, concentrandosi sui tendini sopraspinati e achille come esempi. Utilizzando una combinazione di ricostruzioni 3D dall'anatomia ossea nativa, dalla modellazione solida e dalla produzione additiva, è stato sviluppato un nuovo metodo per afferrare le ossa. Questi apparecchi fissavano efficacemente le ossa, prevenivano il fallimento della piastra di crescita, riducevano i tempi di preparazione dei campioni e aumentavano la riproducibilità dei test. Il nuovo metodo è facilmente adattabile per testare altri tendini murini così come tendini nei ratti e in altri animali.

<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

I disturbi del tendone sono comuni, colpiscono persone di tutte le età e sono spesso debilitanti. I trattamenti standard, come i farmaci antinfiammatori, la riabilitazione e la riparazione chirurgica, spesso falliscono. Al fine di definire la funzione del tendine e dimostrare l'efficacia di nuovi trattamenti, le proprietà meccaniche dei tendini dei modelli animali devono essere determinate con precisione. I modelli animali Murine sono ora ampiamente utilizzati per studiare disturbi del tendine e valutare nuovi trattamenti per le tendinopatie; tuttavia, determinare le proprietà meccaniche dei tendini del topo è stato difficile. In questo studio è stato sviluppato un nuovo sistema per i test meccanici tendini che include apparecchi stampati in 3D che corrispondono esattamente alle anatomie dell'omero e del calcano per testare meccanicamente i tendini supraspinati e i tendini di Achille, rispettivamente. Questi apparecchi sono stati sviluppati utilizzando ricostruzioni 3D di anatomia ossea nativa, modellazione solida e produzione additiva. Il nuovo approccio ha eliminato i fallimenti di presa reali (ad esempio, il fallimento al guasto della piastra di crescita piuttosto che nel tendine), ha ridotto i tempi complessivi di test e ha aumentato la riproducibilità. Inoltre, questo nuovo metodo è facilmente adattabile per testare altri tendini murini e tendini di altri animali.

Gli apparecchi stampati in 3D sono stati utilizzati per testare i tendini di murine supraspinatus e Achille di 8 settimane. Tutti i campioni testati meccanicamente hanno avuto esito negativo durante l'ittesi, come caratterizzato da scansioni microCT, ispezione visiva e analisi video dopo test di tensile. Un confronto uno-a-uno dei metodi precedenti e correnti per il test del tendine supraspinatus nel nostro laboratorio è mostrato Figura 3. Nel metodo precedente28<sup...

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Biomechanical Testing of Murine Tendons

Il protocollo descrive metodi di test biomeccanici tesi efficienti e riproducibili per i tendini murini attraverso l'uso di apparecchi stampati in 3D personalizzati.

Test biomeccanici di Murine Tendons

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

Il protocollo descrive un metodo efficiente e riproducibile per il test biomeccanico dei tendini del mouse attraverso apparecchi stampati 3D riutilizzabili su misura. I nuovi metodi riducono il tempo necessario per testare il campione da ore a minuti ed eliminano un artefatto di presa principale che era un problema comune nei metodi precedenti. Questo metodo non si limita ai tendini sopraspinato e Achille.Può essere facilmente adattato per testare altri tendini e tendini di topo da animali più grandi. Per garantire la riproducibilità e l'efficienza dell'approccio, potrebbero essere necessari più cicli di prototipazione e convalida della progettazione per gli apparecchi non descritti qui. Per iniziare, eseguire una tomografia microcalcografica dell'intero osso nel gel di agarosio.Dopo la ricostruzione in immagini di sezione trasversale, selezionare il comando Apri file per aprire il set di dati del file. Aprire il file di dialogo Preferenze e selezionare la scheda Avanzate. Usa l'algoritmo di rendering adattivo per costruire i modelli 3D che forniscono dettagli superficiali più fluidi.Utilizzare 10 come parametro di località che definisce la distanza in pixel rispetto al punto adiacente utilizzato per trovare il bordo dell'oggetto. Ridurre al minimo la tolleranza a 0,1 per ridurre le dimensioni del file. Per specificare il volume di interesse, selezionare manualmente due immagini da impostare come parte superiore e inferiore dell'intervallo VOI selezionato, quindi passare alla seconda pagina, Regione di interesse.Selezionare manualmente l'area di interesse in una singola immagine di sezione trasversale. Ripetere la selezione del ROI per ogni 10-15 immagini di sezione trasversale. Passare quindi alla terza pagina, Selezione binaria.Scegliere Da Set di dati dal menu Istogramma per visualizzare la distribuzione dell'istogramma della luminosità da tutte le immagini del set di dati. Sempre nel menu Istogramma fare clic sul menu Crea file modello 3D. Salvate un modello 3D dell'osso in formato file STL.Nel software Meshmixer importate mesh e selezionate Tutto da modificare. Scegliete Produce dalla modifica Set di strumenti, quindi selezionate Budget triangolo (Triangle Budget) dal set di strumenti Riduci destinazione (Reduce target). Ridurre il numero e accettare le modifiche.Ritagliare il file appena ridotto in formato STL scegliendo Esporta As.To progettare un osso omerale tendineo sopraspinatus, utilizzare un programma di progettazione a modellazione solida computer-aided per creare un modello personalizzato di apparecchio che afferra l'omero. Aprite il file di formato STL dell'osso omero in un programma di modellazione solida e salvate come file di parte in formato SLDPRT. Quindi aprite il file parte per creare manualmente tre piani anatomicamente rilevanti, ad esempio sagittale, coronale e trasversale.Fate clic su Nuovo file (File New) per creare la parte componente a blocchi solidi. Fate clic su File nuovo (File New) per creare un modello di assieme con due componenti, il blocco solido e l'osso omero destro o sinistro. Definire l'orientamento dell'osso all'interno del blocco per garantire che l'angolo tra il tendine e l'osso sia di 180 gradi.Assicurarsi che l'intero volume osseo si adatti all'interno del blocco. Nella finestra Assieme (Assembly), selezionate il blocco e fate clic su Modifica componente (Edit Component) dalla barra degli strumenti Assieme (Assembly). Fate clic su Inserisci (Insert), Feature (Features), Cavità (Cavity).Selezionate Ridimensionamento uniforme (Uniform Scaling) e immettete lo 0% come valore da ridimensionare in tutte le direzioni. Sopprimete la parte ossea e salvate l'assieme come parte. Aprire il cilindro con parte cavità.Create uno schizzo, assicuratevi di lasciare solo 0,5 millimetri sopra la testa omerale. In Feature (Features), selezionate Taglio estruso (Extruded Cut). Tagliare l'assieme lungo il piano sagittale per creare due componenti simmetrici che si adattano all'osso anteriore e posteriore.Tagliare la parte di assieme lungo il piano sagittale per creare due componenti simmetrici che si adattano all'osso anteriore e posteriore. È fondamentale garantire che la testa omerale prevengano il guasto della piastra di crescita e definire una distanza ravvicinata che eviti il disimpegno dell'omero dal modello durante il test. Procedere come descritto nel manoscritto per completare la componente posteriore e la componente anteriore.Salvare entrambi i componenti come file di parte separati. Premete Inserisci serie (Insert Pattern), Specchia (Mirror) e Specchia (Mirror) per creare modelli di specchi 3D per ogni componente dello staffaggio per l'arto opposto. Selezionate la faccia anteriore come faccia a specchio.Selezionate la parte come corpo da specchiare. Selezionate il piano specchio e create uno schizzo che includa tutto il materiale. Da Feature (Features), selezionate Taglio estruso (Extruded Cut) per rimuovere la parte originale e mantenere solo la parte specchiata.Fate clic sulla parte inferiore della parte e utilizzate come piano per creare uno schizzo. Fate clic su Testo sketch (Sketch Text) e aggiungete L o R.Questo aggiunge un'incisione nella parte inferiore degli staffaggi per distinguere tra i lati sinistro e destro. Salvare tutte le parti dello staffaggio in formato file standard STL in preparazione alla stampa 3D.Per sezionare il tendine muscolare sopraspinato, l'esemplare osseo omero, posizionare prima il topo eutanasiato in una posizione prona e fare un'incisione nella pelle dall'alto del gomito della ara verso la spalla. Utilizzare le forcep per rimuovere con cura la pelle con dissezione smussata in modo che la muscolatura della spalla sia visibile. Rimuovere il tessuto che circonda l'omero fino a quando l'osso non è esposto.Tenere l'omero con pinza e rimuovere con cura i muscoli deltoidi e trapezio per esporre l'arco coracoacromiale. Identificare l'articolazione CA e separare accuratamente la clavicola dall'acromione con una lama bisturi. Facendo attenzione a non danneggiare il tendine sopraspinatus e il suo attaccamento osseo, rimuovere il muscolo dal suo attacco scapolare usando una lama bisturi.Staccare la testa omerale dal glenoide e lacerare la capsula articolare e l'infraspinatus subscapularis e teres tendini minori. Disarticolare l'articolazione del gomito per separare l'omero dall'ulna e dal raggio. Isolare l'esemplare muscolare del tendine omero-sopraspinato e pulire i tessuti molli in eccesso sull'omero e sulla testa omerale.Per sezionare il tendine d'Achille, l'osso calcaneo, posizionare un topo eutanasiato in una posizione soggetta. Facendo attenzione a non danneggiare il tendine d'Achille e il suo attaccamento osseo, rimuovere la pelle con dissezione smussata in modo che la muscolatura intorno alle articolazioni della caviglia e del ginocchio sia esposta. Usando una lama bisturi, a partire dall'attacco tendine-calcaneo di Achille, staccare con cura il muscolo gastrocnemio dai suoi attacchi prossimali.Disarticolare con cura il calcaneo dalle varie ossa adiacenti e isolare il campione di tendine-calcaneo d'Achille e pulire i tessuti molli in eccesso. Per determinare l'area della sezione trasversale del tendine, inserire l'osso capovolto per sospendere l'esemplare nel criotubo riempito con gel di agarosio con l'osso nel gel di agarosio e il tendine e il muscolo all'esterno. Dopo la scansione con tomografia microcalcolata, rimuovere delicatamente il muscolo dal tendine usando una lama bisturi.Inserire l'osso nello staffaggio stampato in 3D e attaccarlo alle griglie di prova. Inserire e incollare il tendine tra una carta velina sottile piegata e bloccarlo utilizzando impugnature sottili. Inserire il campione e le impugnature in un bagno di prova di PBS a 37 gradi Celsius ed eseguire un test meccanico.In questo studio, utilizzando apparecchi stampati in 3D riutilizzabili per afferrare l'osso, il tempo di preparazione del campione è stato ridotto da ore a minuti. Le curve rappresentative di deformazione del carico per il test di trazione del tendine sopraspinato utilizzando i metodi attuali eliminavano i principali artefatti di presa come il cedimento della piastra di crescita. Le proprietà meccaniche dei tendini sopraspinato e Achille dimostrano un effetto significativo del sesso basato su test T non accoppiati con valore P inferiore a 0,05.Micro CT ha misurato con successo l'area della sezione trasversale lungo la lunghezza del tendine sopraspinatus lungo la lunghezza del tendine d'Achille. È importante ricordare che ogni sito anatomico ha criteri di progettazione specifici necessari per una presa efficace. Pertanto, il design per ogni apparecchio dovrebbe essere adattato di conseguenza.Oltre al test di trazione al guasto, questi apparecchi possono essere utilizzati per test di carico ciclici, che forniscono informazioni sull'affaticamento del tendine e sulle proprietà viscoeleastiche. Caratterizzare le proprietà meccaniche dei tendini murini è raro in letteratura a causa di una serie di motivi, tra cui la difficoltà di afferrare questi piccoli tessuti, i metodi di preparazione dei campioni noiosi e dispendiosi in termini di tempo e le fratture delle piastre di crescita. Questo protocollo presenta un metodo efficiente in termini di tempo e riproducibile per testare i tendini del mouse che ha eliminato i guasti di presa artefatto e ha triplicato il numero di campioni che possono essere testati in un giorno.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Diretto Cellular Self-Assembly di fabbricare Cell-Derived Anelli tessuto per l&#39;analisi biomeccanica e di ingegneria dei tessuti

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

Ricerca

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