Name: biomechanical testing of murine tendons
Uploaded: 2019-10-15T14:30:00
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O estudo foi apoiado pelo NIH/NIAMS (R01 AR055580, R01 AR057836).

Os estudos em animais foram aprovados pelo Comitê institucional de cuidados e uso de animais da Universidade de Columbia. Camundongos utilizados neste estudo foram de um fundo C57BL/6J e foram comprados no laboratório Jackson (Bar Harbor, ME, EUA). Eles foram alojados em condições de barreira livre de patógenos e foram fornecidos alimentos e água ad libitum.
1. desenvolvimento de Custom-Fit 3D impresso luminárias para prender o osso
<ol><li>Aquisição de imagem óssea e construção ...

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	<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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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. 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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>

Os modelos animais murinos são comumente usados para estudar distúrbios tendinosos, mas a caracterização de suas propriedades mecânicas é desafiadora e incomum na literatura. A finalidade deste protocolo é descrever um método eficiente e reprodutível do tempo para o teste elástico de tendões murino. Os novos métodos reduziram o tempo necessário para testar uma amostra de horas a minutos e eliminaram um artefato importante que era um problema comum em métodos anteriores.
Diversas ...

As desordens tendíneas são comuns e altamente prevalentes entre as populaçõesdeenvelhecimento, Atléticoe ativo1,2,3. Nos Estados Unidos, 16,4 milhões lesões do tecido conjuntivo são relatadas a cada ano4 e respondem por 30% de todas as visitas de consultório médico relacionadas a lesões3,5,6,7, a 8. Os sítios mais comumente afetados incluem o manguito rotador, o tendão de Aquiles e o tendão patelar9. Embora uma variedade de tratamentos não operativos e operativos tenha sido explorada, incluindo fármacos anti-inflamatórios, reabilitação e reparação cirúrgica, os resultados permanecem pobres, com retorno limitado à função e altas taxas de falha5, a 6. Estes resultados clínicos pobres motivaram estudos básicos e translacional que procuram compreender a tendinopatia e desenvolver aproximações novas do tratamento.
As propriedades biomecânicas elásticas são os desfechos quantitativos primários que definem a função tendínea. Conseqüentemente, a caracterização do laboratório da tendinopatia e da eficácia do tratamento deve incluir um teste rigoroso de propriedades elásticas do tendão. Inúmeros estudos descreveram métodos para determinar as propriedades biomecânicas de tendões de modelos animais como ratos, ovinos, cães e coelhos10,11,12. No entanto, poucos estudos testaram as propriedades biomecânicas dos tendões murinos, principalmente devido às dificuldades em prender os pequenos tecidos para testes de tração. Como os modelos murinos têm inúmeras vantagens para o estudo mecanisticamente tendinopatia, incluindo a manipulação genética, extensas opções de reagentes e baixo custo, o desenvolvimento de métodos precisos e eficientes para testar biomecanicamente os tecidos murinos é necessário.
A fim testar corretamente as propriedades mecânicas dos tendões, o tecido deve ser agarrado eficazmente, sem deslizar ou rasgar vesícula na relação do aperto ou no fraturamento da placa do crescimento. Em muitos casos, particularmente para tendões curtos, o osso é agarrado em uma extremidade e o tendão é agarrado na outra extremidade. Os ossos são tipicamente fixados incorporando-os em materiais tais como aresina de colaEpoxy13 e o polimetilmetacrilato14,15. Os tendões são frequentemente colocados entre duas camadas de lixa, coladas com cianoacrilato, e fixadas usando grampos de compressão (se a seção transversal é plana) ou em um meio congelado (se a seção transversal é grande)15,16,17 . Estes métodos têm sido aplicados a testes biomecânicos de tendões murinos, mas os desafios surgem devido ao pequeno tamanho dos espécimes e à conformidade da placa de crescimento, que nunca ossifica18. Por exemplo, o diâmetro da cabeça úmero murino é somente alguns milímetros, assim fazendo a preensão do osso difícil. Especificamente, os testes de tração de amostras de tendão-osso murino supraespinal muitas vezes resultam em falha na placa de crescimento, em vez de no tendão ou na entese do tendão. Da mesma forma, o teste biomecânico do tendão de Aquiles é desafiador. Embora o tendão de Aquiles seja maior do que outros tendões murinos, o calcâneo é pequeno, dificultando a preensão deste osso. O osso pode ser removido, seguido por agarrar as duas extremidades do tendão; Entretanto, isto impede o teste do acessório do tendão-à-osso. Outros grupos relatam prender o osso do calcâneo usando dispositivos elétricos feitos medida19,20, ancorando pelas braçadeiras21, fixando no cimento plástico22 da cura do auto ou usando um entalhe cônico22, contudo estes os métodos anteriores permanecem limitados pela baixa reprodutibilidade, por taxas de falha de preensão elevadas, e por exigências tediosas da preparação.
O objetivo do presente estudo foi desenvolver um método preciso e eficiente para testes biomecânicos de tração de tendões murinos, com foco nos tendões supraespinal e Aquiles como exemplos. Usando uma combinação de reconstruções 3D da anatomia nativa do osso, da modelagem contínua, e da fabricação aditiva, um método novo foi desenvolvido para segurar os ossos. Estes dispositivos elétricos efetivamente garantiu os ossos, impediu a falha da placa de crescimento, diminuição do tempo de preparação do espécime, e aumento da reprodutibilidade do teste. O novo método é prontamente adaptável para testar outros tendões murinos, bem como tendões em ratos e outros animais.

<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

As desordens do tendão são comuns, afetam povos de todas as idades, e são frequentemente debilitantes. Tratamentos padrão, como drogas anti-inflamatórias, reabilitação e reparo cirúrgico, muitas vezes falham. A fim de definir a função tendínea e demonstrar a eficácia de novos tratamentos, as propriedades mecânicas dos tendões de modelos animais devem ser determinadas com precisão. Os modelos animais murinos são agora amplamente utilizados para estudar distúrbios tendíneos e avaliar novos tratamentos para tendinopatias; no entanto, determinar as propriedades mecânicas dos tendões do mouse tem sido desafiador. Neste estudo, um novo sistema foi desenvolvido para testes mecânicos tendinosos que incluem luminárias impressas em 3D que correspondem exatamente às anatomias do úmero e do calcâneo para testar mecanicamente tendões supraespinal e tendões de Aquiles, respectivamente. Estes dispositivos elétricos foram desenvolvidos usando reconstruções 3D de anatomia óssea nativa, modelagem sólida e manufatura aditiva. A nova abordagem eliminou falhas de preensão vesícula (por exemplo, falha na falha da placa de crescimento em vez do tendão), tempo de teste global diminuído e maior reprodutibilidade. Além disso, este novo método é prontamente adaptável para o teste de outros tendões e tendões murinos de outros animais.

os dispositivos elétricos 3D-Printed foram usados para testar o supraespinal murino velho de 8 semanas e os tendões de Achilles. Todas as amostras testadas mecanicamente falharam na entese, caracterizada por exames de microtomografia, inspeção visual e análise de vídeo após testes de tração. Uma comparação um-para-um dos métodos anteriores e atuais para o teste do tendão do supraespinal em nosso laboratório é mostrada na Figura 3. No método anterior28<...

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Biomechanical Testing of Murine Tendons

O protocolo descreve métodos de teste biomecânicos de tração eficientes e reprodutíveis para tendões murinos através do uso de luminárias impressas em 3D personalizadas.

Teste biomecânico de tendões murinos

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

O protocolo descreve um método eficiente e reprodutível para testes biomecânicos de tendões do mouse através de luminárias impressas 3D personalizadas reutilizáveis. Os novos métodos reduzem o tempo necessário para testar a amostra de horas a minutos e eliminam um artefato de agarramento importante que era um problema comum em métodos anteriores. Este método não se limita aos tendões supraespinhal e aquiles.Pode ser facilmente adaptado para testar outros tendões e tendões do rato de animais maiores. Para garantir a reprodutibilidade e a eficiência da abordagem, podem ser necessários vários ciclos de prototipagem e validação de design para luminárias não descritas aqui. Para começar, realize uma tomografia microcomputada de todo o osso do gel agarose.Após a reconstrução em imagens de seção transversal, selecione o arquivo de comando Aberto para abrir o conjunto de dados do arquivo. Abra o arquivo de diálogo Preferências e selecione a guia Avançado. Use o algoritmo de renderização adaptativa para construir os modelos 3D que fornecem detalhes de superfície mais suaves.Use 10 como parâmetro de localidade que define a distância em pixels até o ponto vizinho usado para encontrar a borda do objeto. Minimize a tolerância a 0.1 para diminuir o tamanho do arquivo. Para especificar o volume de interesse, selecione manualmente duas imagens para definir como a parte superior e inferior da faixa VOI selecionada e, em seguida, mova-se para a segunda página, Região de Interesse.Selecione manualmente a região de interesse em uma única imagem transversal. Repita a seleção do ROI para cada 10 a 15 imagens de seção transversal. Em seguida, passe para a terceira página, Seleção Binária.No menu Histograma, clique em Dataset para mostrar a distribuição histograma de brilho de todas as imagens do conjunto de dados. Também no menu Histograma, clique no menu criar um menu de arquivo modelo 3D. Salve um modelo 3D do osso no formato de arquivo STL.No software Meshmixer, importe malha e selecione Tudo para editar. Escolha Produzir na edição do Conjunto de ferramentas e selecione O Orçamento do Triângulo na ferramenta definida Reduzir a meta. Reduza a triconta e aceite mudanças.Resesse o arquivo recém-reduzido em formato STL, escolhendo exportar As.To projetar um osso do tendão do tendão do supraspinato, use um programa de design auxiliado por computador de modelagem sólida para criar um modelo personalizado de luminária de agarramento de úmero. Abra o arquivo de formato STL do osso do úmero em um programa de modelagem sólida e salve como um arquivo de peça no formato SLDPRT. Em seguida, abra o arquivo Part para criar manualmente três planos anatomicamente relevantes, por exemplo, sagital, coronal e transverso.Clique em Arquivo Novo para criar a parte do componente de bloco sólido. Clique em Arquivo Novo para criar um modelo de montagem com dois componentes, o bloco sólido e o osso do úmero direito ou esquerdo. Defina a orientação do osso dentro do bloco para garantir que o ângulo entre o tendão e o osso seja de 180 graus.Certifique-se de que todo o volume ósseo se encaixa dentro do bloco. Na janela Assembly, selecione o bloco e clique em Editar componente na barra de ferramentas Do Conjunto. Clique em Inserir, Recursos, Cavidade.Selecione Dimensionamento uniforme e digite 0%como o valor para escalar em todas as direções. Suprimir a parte óssea e salvar a montagem como parte. Abra o cilindro com parte da cavidade.Crie um esboço, certifique-se de deixar apenas 0,5 milímetros acima da cabeça do erúrmetro. De Recursos, selecione Corte Extrudado. Corte o conjunto ao longo do plano sagital para criar dois componentes simétricos que se encaixam no osso anteriormente e posteriormente.Corte a parte de montagem ao longo do plano sagital para criar dois componentes simétricos que se encaixam no osso anteriormente e posteriormente. É fundamental garantir que a cabeça do úmero evite a falha da placa de crescimento e defina uma folga apertada que evite o desligamento do úmero do modelo durante o teste. Proceda como descrito no manuscrito para terminar o componente posterior e o componente anterior.Salve ambos os componentes como arquivos de peças separados. Agora pressione Insert Pattern, Mirror e selecione Espelho para criar modelos de espelho 3D para cada componente da luminária para o membro oposto. Selecione a face frontal como uma face espelhada simples.Selecione a peça como o corpo para espelhar. Selecione o plano espelho e crie um esboço que inclua todo o material. De Recursos, selecione Corte Extrudado para remover a peça original e para manter apenas a peça espelhada.Clique na parte inferior da peça e use como plano para fazer um esboço. Clique em Sketch Text e adicione L ou R.Isso adiciona uma gravação na parte inferior das luminárias para distinguir entre os lados esquerdo e direito. Salve todas as peças de fixação no formato de arquivo padrão STL em preparação para impressão 3D.Para dissecar o tendão muscular supraspinato, amostra óssea do úmero, primeiro posicione o rato eutanizado em posição propensa e faça uma incisão na pele acima do cotovelo da forepaw em direção ao ombro. Use fórceps para remover cuidadosamente a pele com dissecção sem cortes para que a musculatura do ombro seja visível. Remova o tecido ao redor do úmero até que o osso seja exposto.Segure o úmero com fórceps e remova cuidadosamente os músculos deltoide e trapézio para expor o arco coracoacromial. Identifique a articulação AC e separe cuidadosamente a clavícula do acromion com uma lâmina de bisturi. Tomando cuidado para não danificar o tendão do supraespinhal e seu acessório ósseo, remova o músculo de seu acessório escárculo usando uma lâmina de bisturi.Retire a cabeça úmeral do glenóide e lacera a cápsula articular e os subscapulares infraspinato e teres tendões menores. Desarticular a articulação do cotovelo para separar o úmero da ulna e do raio. Isole a amostra muscular do tendão do úmero-supraespinhal e limpe o excesso de tecidos moles no úmero e na cabeça do úmero.Para dissecar o tendão de Aquiles, o osso do calcâneo, posicione um rato eutanizado em uma posição propensa. Tomando cuidado para não danificar o tendão de Aquiles e seu acessório ósseo, remova a pele com dissecção contundente para que a musculatura ao redor das articulações do tornozelo e joelho seja exposta. Usando uma lâmina de bisturi, começando pelo acessório tendinoso-calcâneo de Aquiles, desprende cuidadosamente o músculo gastrocnemius de seus acessórios proximais.Desarticula cuidadosamente o calcâneo dos vários ossos adjacentes e isole o espécime de tendão-calcâneo de Aquiles e limpe o excesso de tecidos moles. Para determinar a área transversal do tendão, insira o osso de cabeça para baixo para suspender o espécime no crioboto cheio de gel de agarose com o osso no gel de agarose e o tendão e músculo fora. Após a varredura usando tomografia microcomputada, remova suavemente o músculo do tendão usando uma lâmina de bisturi.Insira o osso na luminária impressa em 3D e conecte-os às grades de teste. Insira e cole o tendão entre um papel de tecido fino dobrado e fixe-o usando apertos finos de filme. Insira a amostra e as garras em um banho de teste de PBS a 37 graus Celsius e realize um teste mecânico.Neste estudo, utilizando luminárias impressas 3D reutilizáveis para segurar osso, o tempo de preparação da amostra foi reduzido de horas para minutos. Curvas representativas de deformação de carga para testes de tração do tendão do supraespinhal usando métodos atuais eliminaram artefatos principais de agarramento, como falha da placa de crescimento. As propriedades mecânicas dos tendões supraespinhal e aquiles demonstram um efeito significativo do sexo com base em testes T não pagos com valor P inferior a 0,05.A Micro CT mediu com sucesso a área transversal ao longo do comprimento do tendão do supraespinhal ao longo do comprimento do tendão de Aquiles. É importante lembrar que cada site anatômico tem critérios específicos de projeto necessários para uma efetiva responsabilidade. Portanto, o design de cada luminária deve ser adaptado em conformidade.Além do teste de tração à falha, essas luminárias podem ser usadas para testes de carregamento cíclico, que fornecem informações sobre fadiga tendinosa e propriedades viscoeleasticas. Caracterizar as propriedades mecânicas dos tendões murinos é incomum na literatura devido a uma série de razões, incluindo a dificuldade em agarrar esses pequenos tecidos, métodos tediosos e demorados de preparação de espécimes e fraturas de placas de crescimento. Este protocolo apresenta um método eficiente e reprodutível para testar tendões de camundongos que eliminou falhas de aderência artefatosas e triplicou o número de amostras que podem ser testadas em um dia.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Dirigido Cellular Automontagem para Fabricar Anéis Cell-Derived Tecido para Análise Biomecânica e Engenharia de Tecidos

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

Bioengenharia

Mechanical Testing of Mouse Carotid Arteries: from Newborn to Adult

Ensaios Mecânicos de Artérias Carótidas rato: de recém-nascido para Adultos

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

Determinação da taxa de transporte de xenobióticos e nanomateriais através da placenta usando o<em&gt; Ex vivo</em&gt; Modelo de perfusão da placenta humana

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

Caracterização biomecânica de tecidos moles Humanos Usando recuo e testes de tração

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

Um Experimental e Finite Element protocolo para investigar o transporte de solutos neutras e carregadas em toda a cartilagem articular

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

Uma cama de teste para examinar o capacete Fit e retenção e medidas biomecânicas de cabeça e pescoço lesão em impacto simulado

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

Métodos para testes biomecânicos in vivo em plexo braquial em leitões neonatais

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

Tom basal biaxial e teste passivo do sistema reprodutivo murino usando um Miografo de pressão

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

A Quantificação da Injeção por Testes Mecânicos

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

Análise de interação biomecânica de fluido-estrutura biomecânica baseada em coerência óptica da progressão da aterosclerose coronária

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