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

Studien ble støttet av NIH/NIAMS (R01 AR055580, R01 AR057836).

Dyrestudier ble godkjent av Columbia University institusjonelle Animal Care og use Committee. Mus som brukes i denne studien var av en C57BL/6J bakgrunn og ble kjøpt fra The Jackson Laboratory (bar Harbor, ME, USA). De ble plassert i patogen-fri barriere forhold og ble gitt mat og vann ad lib.
1. utvikling av tilpasset-Fit 3D trykte inventar for gripende bein
<ol><li>Bone image oppkjøp og 3D-bein modell konstruksjon<ol><li>Analysere bein av interesse i forberedelsene til 3D modell opprette...

<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>

Murine dyremodeller er ofte brukt til å studere sene lidelser, men karakterisering av deres mekaniske egenskaper er utfordrende og uvanlig i litteraturen. Formålet med denne protokollen er å beskrive en tid effektiv og reproduserbar metode for strekk testing av murine sener. Den nye metoder reduserte tiden det tar å teste en prøve fra timer til minutter og eliminert en stor gripende gjenstand som var et vanlig problem i tidligere metoder.
Flere trinn beskrevet i denne protokollen er avgj?...

Sene lidelser er vanlig og svært utbredt blant de aldrende, atletisk og aktive populasjoner1,2,3. I USA, 16 400 000 bindevevs skader rapporteres hvert år4 og står for 30% av all skade-relaterte legekontor besøk3,5,6,7, 8i den. De hyppigst rammede områdene inkluderer Rotator cuff, Achilles sene, og patellar sene9. Selv om en rekke ikke-operative og operative behandlinger har blitt utforsket, inkludert antiinflammatoriske legemidler, rehabilitering, og kirurgisk reparasjon, utfall forblir fattige, med begrenset avkastning til funksjon og høy forekomst av svikt5, 6i den. Disse dårlige kliniske utfall har motivert grunnleggende og translational studier som søker å forstå tendinopati og å utvikle romanen behandling tilnærminger.
Strekk biomekaniske egenskaper er de primære kvantitative utfall definere sene funksjon. Derfor, laboratorie karakterisering av tendinopati og behandling effekt må inneholde en streng testing av sene strekk egenskaper. Tallrike studier har beskrevet metoder for å bestemme biomekaniske egenskaper av sener fra dyremodeller som rotter, sauer, hunder og kaniner10,11,12. Imidlertid har få studier testet biomekaniske egenskapene til murine sener, hovedsakelig på grunn av vanskeligheter med å gripe den lille vev for strekk testing. Som murine modeller har en rekke fordeler for mechanistically studere tendinopati, inkludert genetisk manipulasjon, omfattende reagens alternativer, og lave kostnader, utvikling av nøyaktige og effektive metoder for å biomekanisk teste murine vev er nødvendig.
For å kunne teste de mekaniske egenskapene til sener, må vevet bli grepet effektivt, uten å skli eller artifactual rive i grepet grensesnittet eller oppsprekking av veksten plate. I mange tilfeller, spesielt for korte sener, benet er grepet på den ene enden og senen er grepet i den andre enden. Bein er vanligvis sikret ved å bygge dem inn i materialer som epoxy harpiks13 og polymetalmetakrylat14,15. Sener er ofte plassert mellom to lag med sandpapir, limt med Cyanoacrylate, og sikret ved hjelp av kompresjon klemmer (hvis tverrsnitt er flat) eller i et frosset medium (hvis tverrsnitt er stor)15,16,17 . Disse metodene har blitt brukt til biomekanisk test murine sener, men utfordringene oppstår på grunn av den lille størrelsen på prøvene og etterlevelse av veksten plate, som aldri ossifies18. For eksempel er diameteren på murine ledd hode bare noen få millimeter, og dermed gjør gripende av benet vanskelig. Nærmere bestemt, strekk testing av murine supraspinatus sene-til-bein prøver ofte resulterer i svikt i vekst plate i stedet for i senen eller ved sene enthesis. Tilsvarende er biomekaniske testing av Achilles sene utfordrende. Selv om Achilles sene er større enn andre murine sener, er calcaneus liten, noe som gjør gripende av dette benet vanskelig. Benet kan fjernes, etterfulgt av gripende de to sene endene; men dette utelukker testing av sene-til-bein vedlegg. Andre grupper rapport gripende calcaneus benet ved hjelp av skreddersydde inventar19,20, forankring av klemmer21, festing i selv herding plast sement22 eller ved hjelp av en konisk form slot22, men disse tidligere metoder fortsatt begrenset av lav reproduserbarhet, høy gripe svikt priser, og kjedelige forberedelser krav.
Målet med den nåværende studien var å utvikle en nøyaktig og effektiv metode for strekk biomekaniske testing av murine sener, med fokus på supraspinatus og Achilles sener som eksempler. Ved hjelp av en kombinasjon av 3D-rekonstruksjoner fra opprinnelig bein anatomi, solid modellering og additiv produksjon, ble en ny metode utviklet for å gripe inn i beina. Disse inventar effektivt sikret bein, hindret vekst plate svikt, redusert prøveforberedelse tid, og økt testing reproduserbarhet. Den nye metoden er lett å tilpasse for å teste andre murine sener samt sener i rotter og andre dyr.

<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

Sene lidelser er vanlig, påvirker folk i alle aldre, og er ofte ødeleggende. Standard behandlinger, som anti-inflammatoriske legemidler, rehabilitering, og kirurgisk reparasjon, ofte mislykkes. For å definere sene funksjon og demonstrere effekten av nye behandlinger, de mekaniske egenskapene til sener fra dyremodeller må være nøyaktig bestemmes. Murine dyremodeller er nå mye brukt til å studere sene lidelser og evaluere romanen behandlinger for tendinopathies; men å bestemme de mekaniske egenskapene til mus sener har vært utfordrende. I denne studien, et nytt system ble utviklet for sene mekanisk testing som inkluderer 3D-trykt inventar som nøyaktig samsvarer med anatomi av humerus og calcaneus til mekanisk test supraspinatus sener og Achilles sener, henholdsvis. Disse inventar ble utviklet ved hjelp av 3D rekonstruksjoner av innfødte bein anatomi, solid modellering, og additiv produksjon. Den nye tilnærmingen eliminert artifactual gripende svikt (f. eks svikt ved vekst plate svikt snarere enn i senen), redusert total testing tid, og økt reproduserbarhet. Videre er denne nye metoden lett å tilpasse for å teste andre murine sener og sener fra andre dyr.

3D-trykte inventar ble brukt til å teste 8-ukers gamle murine supraspinatus og Achilles sener. Alle mekaniske prøver mislyktes på enthesis, som kjennetegnes ved microCT-skanninger, visuell inspeksjon og video analyse etter strekk prøver. En en-til-en sammenligning av tidligere og nåværende metoder for supraspinatus sene testing i vårt laboratorium er vist i Figur 3. I forrige metode28,29,30, ...

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

Biomechanical Testing of Murine Tendons

Protokollen beskriver effektiv og reproduserbar strekk biomekaniske testmetoder for murine sener gjennom bruk av tilpasset-Fit 3D trykt inventar.

Biomekaniske testing av murine sener

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

Protokollen beskriver en effektiv og reproduserbar metode for biomekanisk testing av musesene gjennom gjenbrukbare tilpassede 3D-trykte inventar. De nye metodene reduserer tiden det tar å teste prøven fra timer til minutter og eliminere en stor gripende artefakt som var et vanlig problem i tidligere metoder. Denne metoden er ikke begrenset til supraspinatus og Achilles sener.Det kan lett tilpasses til å teste andre musesene og sener fra større dyr. For å sikre reproduserbarhet og effektivitet av tilnærmingen, kan det være nødvendig med flere sykluser med designprototyping og validering for inventar som ikke er beskrevet her. Til å begynne med, utfør en mikrokomputert tomografiskanning av hele beinet i agarosegelen.Etter rekonstruksjon i tverrsnittsbilder, velger du kommandoen Fil åpen for å åpne fildatasettet. Åpne innstillinger for dialogfilen, og velg kategorien Avansert. Bruk den adaptive gjengivelsesalgoritmen til å konstruere 3D-modellene som gir jevnere overflatedetaljer.Bruk 10 som lokalitetsparameter som definerer avstanden i piksler til nabopunktet som brukes til å finne objektkantlinjen. Minimer toleransen til 0,1 for å redusere filstørrelsen. Hvis du vil angi interessevolumet, velger du manuelt to bilder som skal angis som toppen og bunnen av det valgte VOI-området, og deretter går du til den andre siden, Interesseområde.Velg interesseområdet manuelt på ett enkelt tverrsnittsbilde. Gjenta valg av roi for hvert 10 til 15 tverrsnittsbilder. Deretter går du til den tredje siden, Binært utvalg.Klikk Fra datasett på Histogram-menyen for å vise histogrammets fordeling av lysstyrke fra alle bilder av datasettet. Klikk også på Opprett en 3D-modellfil-menyen på Histogram-menyen. Lagre en 3D-modell av beinet i STL-filformat.I Meshmixer-programvaren importerer du mesh og velger Alle som skal redigeres. Velg Produser fra redigering av verktøysett, og velg deretter Trekantbudsjett fra verktøysettet Reduser mål. Reduser tricount og godta endringer.Lagre den nylig reduserte filen i STL-format ved å velge Eksporter As.To designe en supraspinatus sene humeral bein, bruke en solid-modellering dataassistert design program for å lage en tilpasset modell av humerus-gripende ligaen. Åpne STL formatfilen til humerus bein i en solid-modellering program og lagre som en del fil i SLDPRT format. Åpne deretter delfilen for å manuelt opprette tre anatomisk relevante plan, for eksempel sagittal, koronar og tverrgående.Klikk på Fil ny for å opprette den solide blokkkomponentdelen. Klikk på Fil ny for å lage en monteringsmodell med to komponenter, den faste blokken og enten høyre eller venstre humerus bein. Definer retningen på beinet i blokken for å sikre at vinkelen mellom senen og beinet skal være 180 grader.Pass på at hele beinvolumet passer inn i blokken. Velg blokken i Samling-vinduet, og klikk på Rediger komponent fra samlingsverktøylinjen. Klikk Sett inn, Funksjoner, Hulrom.Velg Ensartet skalering, og angi 0 %som verdien som skaleres i alle retninger. Undertrykk beindelen og lagre forsamlingen som en del. Åpne sylinderen med hulromsdel.Lag en skisse, sørg for å bare la 0,5 millimeter over humeralhodet. Velg Ekstrudert kutt fra Funksjoner. Klipp forsamlingen langs sagittalplanet for å lage to symmetriske komponenter som passer til beinet fremre og bakre.Klipp monteringsdelen langs sagittalplanet for å lage to symmetriske komponenter som passer beinet fremre og bakre. Det er viktig å sikre humeral hodet for å hindre vekstplate svikt og å definere en tett klaring som unngår disengaging av humerus fra modellen under testing. Fortsett som beskrevet i manuskriptet for å fullføre den bakre komponenten og fremre komponenten.Lagre begge komponentene som separate delfiler. Trykk nå på Sett inn mønster, Speil, og velg Mirror for å lage 3D-speilmodeller for hver komponent av armaturen for motsatt lem. Velg forsiden som et speil ansikt vanlig.Velg delen som kroppen som skal speiles. Velg speilplanet og lag en skisse som inneholder alt materiale. Fra Funksjoner velger du Ekstrudert kutt for å fjerne den opprinnelige delen og for å beholde bare speildel.Klikk på bunnen av delen og bruk som et fly for å lage en skisse. Klikk på Skissetekst og legg til L eller R.Dette legger til en ets på bunnen av inventar for å skille mellom venstre og høyre side. Lagre alle armaturdeler i STL-standard filformat som forberedelse til 3D-utskrift.For å dissekere supraspinatus muskel-senen, humerus bein prøven, først plassere euthanized musen i en utsatt posisjon og gjøre et snitt i huden fra over albuen av forsag mot skulderen. Bruk tang til å forsiktig fjerne huden med stump disseksjon slik at skulderens muskulatur er synlig. Fjern vevet rundt humerus til beinet er utsatt.Hold humerus med tang og fjern forsiktig deltoid- og trapeziusmusklene for å eksponere den coracoacromialbuen. Identifiser ac-skjøten og skill forsiktig kragebenet fra acromion med et skalpellblad. Vær forsiktig så du ikke skader supraspinatus-senen og benete tilbehøret, fjern muskelen fra scapulartilbehøret ved hjelp av et skalpellblad.Løsne humeral hodet fra glenoid og lacerate felles kapsel og infraspinatus subcapularis og teres mindre sener. Disarticulate albueleddet for å skille humerus fra ulna og radius. Isoler humerus-supraspinatus sene muskelprøven og rengjør overflødig mykt vev på humerus og humeral hodet.For å dissekere akillessenen, calcaneus-beinet, plasser en eutanisert mus i en utsatt posisjon. Ta vare på ikke å skade akillessenen og dens benete vedlegg, fjern huden med sløv disseksjon slik at muskulaturen rundt ankelen og kneleddene blir utsatt. Bruk et skalpellblad, som starter ved Achilles sene-calcaneus vedlegg, forsiktig løsne gastrocnemius muskelen fra sine proksimale vedlegg.Forsiktig disarticulate calcaneus fra de ulike tilstøtende bein og isolere Achilles sene-calcaneus prøven og rense av overflødig bløtvev. For å bestemme tverrsnittsområdet av senen, sett beinet opp ned for å suspendere prøven i kryorøret fylt med agarosegel med beinet i agarosegelen og senen og muskelen utenfor. Etter skanningen ved hjelp av mikrokomputert tomografi, fjern forsiktig muskelen fra senen ved hjelp av et skalpellblad.Sett beinet inn i 3D-trykt armatur og fest dem til testgitteret. Sett inn og lim senen mellom et brettet tynt vevpapir og klem det ved hjelp av tynne filmgrep. Sett prøven og håndtakene inn i et testbad på PBS ved 37 grader Celsius og utfør en mekanisk test.I denne studien, ved hjelp av gjenbrukbare 3D-trykte inventar for å gripe bein, ble prøveforberedelsestiden redusert fra timer til minutter. Representative lastdeformasjonskurver for strekktesting av supraspinatus sene ved hjelp av gjeldende metoder eliminert store gripende artefakt som vekstplate svikt. De mekaniske egenskapene til supraspinatus og akillessener viser en betydelig effekt av sex basert på unpaired T-tester med P-verdi mindre enn 0,05.Micro CT målte vellykket tverrsnittsområdet langs lengden av supraspinatus sene langs lengden av Akillessenen. Det er viktig å huske at hvert anatomiske nettsted har spesifikke designkriterier som er nødvendige for effektiv gripende. Derfor bør utformingen for hvert armatur tilpasses tilsvarende.I tillegg til strekktesting til feil, kan disse inventar brukes til sykliske lasting tester, som gir informasjon om sene tretthet og viskoelastiske egenskaper. Karakterisere de mekaniske egenskapene til murin sener er uvanlig i litteraturen på grunn av en rekke grunner, inkludert vanskeligheten med å gripe disse små vev, kjedelige og tidkrevende prøveforberedelsesmetoder og vekstplatefrakturer. Denne protokollen presenterer en tidseffektiv og reproduserbar metode for testing av musesene som har eliminert artefaktgrepsfeil og har tredoblet antall prøver som kan testes på en dag.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Regissert Cellular Self-Assembly å dikte Cell-Avledet Tissue Rings for Biomekaniske 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 ...

Mechanical Testing of Mouse Carotid Arteries: from Newborn to Adult

Mekanisk testing av Mus carotis: fra nyfødte til voksen

The large conducting arteries in vertebrates are composed of a specialized extracellular matrix designed to provide pulse dampening and reduce the work ...

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

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

Fastsettelse av Transport Valuta xenobiotics og nanomaterialer over placenta ved hjelp<em&gt; Ex vivo</em&gt; Menneskelig placentaperfusjon Model

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

Biomekaniske Karakterisering av menneske bløtvev Bruke Innrykk og Strekkprøving

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

En eksperimentell og Finite Element-protokollen for å undersøke Transport av nøytrale og siktet Oppløste stoffer over Leddbrusk

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

En Test seng å undersøke hjelm passform og oppbevaring og biomekaniske tiltak av hodet og nakkeskade ved simulert innvirkning

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

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

Metoder for in vivo biomekaniske testing på brachialis plexus i nyfødt grisunger

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

Biaksiale basal tone og passiv testing av murine reproduktive system ved hjelp av en Pressure Myograph

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

Kvantifiseringen av injiserbarhet ved mekanisk testing

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

Optisk koherenstomografibasert biomekanisk væskestrukturinteraksjonsanalyse av koronar ateroskleroseprogresjon

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