Name: biotribological testing and analysis of articular cartilage sliding against metal for implants
Uploaded: 2020-05-14T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Biotribological Testing and Analysis of Articular Cartilage Sliding against Metal for Implants at JoVE.com

تم تمويل هذا البحث من قبل NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. وحكومة مقاطعة النمسا السفلى من خلال استدعاءات علوم الحياة (معرف المشروع: LSC15-019) وبرنامج المذنب النمساوي (مشروع K2 XTribology، المنحة رقم 849109).

1. إعداد اسطوانات معدنية
<ol><li>تحليل قضبان الكوبالت-الكروم-الموليبدينوم (CoCrMo) الأسطوانية التي تفي بالمواصفات القياسية للزرعات الجراحية لتركيبها الكيميائي باستخدام المجهر الإلكتروني المسح (SEM) مع التحليل الطيفي للأشعة السينية التشتت في بروتوكول الشركة المصنعة لتأكيد القيم المقدمة. ملاح...

<ol>
	<li>Zengerink, M., Struijs, P. A. A. A., Tol, J. L., van Dijk, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+of+osteochondral+lesions+of+the+talus:+a+systematic+review.">Treatment of osteochondral lesions of the talus: a systematic review.</a> Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 18 (2), 238-246 (2009).</li><li>Aurich, 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=Behandlung+osteochondraler+L&#228;sionen+des+Sprunggelenks:+Empfehlungen+der+Arbeitsgemeinschaft+Klinische+Geweberegeneration+der+DGOU.">Behandlung osteochondraler L&#228;sionen des Sprunggelenks: Empfehlungen der Arbeitsgemeinschaft Klinische Geweberegeneration der DGOU.</a> Zeitschrift fur Orthopadie und Unfallchirurgie. 155 (1), 92-99 (2017).</li><li>Van Bergen, C. J. A., Zengerink, M., Blankevoort, L., Van Sterkenburg, M. N., Van Oldenrijk, J., Van Dijk, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+metallic+implantation+technique+for+osteochondral+defects+of+the+medial+talar+dome.">Novel metallic implantation technique for osteochondral defects of the medial talar dome.</a> Acta Orthopaedica. 81 (4), 495-502 (2010).</li><li>Sweet, S. J., Takara, T., Ho, L., Tibone, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+Partial+Humeral+Head+Resurfacing.">Primary Partial Humeral Head Resurfacing.</a> The American Journal of Sports Medicine. 43 (3), 579-587 (2015).</li><li>Becher, 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=Minimum+5-year+results+of+focal+articular+prosthetic+resurfacing+for+the+treatment+of+full-thickness+articular+cartilage+defects+in+the+knee.">Minimum 5-year results of focal articular prosthetic resurfacing for the treatment of full-thickness articular cartilage defects in the knee.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 131 (8), 1135-1143 (2011).</li><li>Lea, M. A., Barkatali, B., Porter, M. L., Board, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteochondral+Lesion+of+the+Hip+Treated+with+Partial+Femoral+Head+Resurfacing.+Case+Report+and+Six-Year+Follow-up.">Osteochondral Lesion of the Hip Treated with Partial Femoral Head Resurfacing. Case Report and Six-Year Follow-up.</a> HIP International. 24 (4), 417-420 (2018).</li><li>Becher, C., Huber, R., Thermann, H., Paessler, H. H., Skrbensky, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+a+contoured+articular+prosthetic+device+on+tibiofemoral+peak+contact+pressure:+a+biomechanical+study.">Effects of a contoured articular prosthetic device on tibiofemoral peak contact pressure: a biomechanical study.</a> Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 16 (1), 56-63 (2007).</li><li>Malahias, M. -. A., Chytas, D., Thorey, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+outcome+of+the+different+HemiCAP+and+UniCAP+knee+implants:+A+systematic+and+comprehensive+review.">The clinical outcome of the different HemiCAP and UniCAP knee implants: A systematic and comprehensive review.</a> Orthopedic Reviews. 10 (2), (2018).</li><li>Dhollander, A. A. 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=The+use+of+a+prosthetic+inlay+resurfacing+as+a+salvage+procedure+for+a+failed+cartilage+repair.">The use of a prosthetic inlay resurfacing as a salvage procedure for a failed cartilage repair.</a> Knee Surgery, Sports Traumatology. 23 (8), 2208-2212 (2014).</li><li>Van Bergen, C. J. A. A., van Eekeren, I. C. M. M., Reilingh, M. L., Sierevelt, I. N., van Dijk, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+of+osteochondral+defects+of+the+talus+with+a+metal+resurfacing+inlay+implant+after+failed+previous+surgery.">Treatment of osteochondral defects of the talus with a metal resurfacing inlay implant after failed previous surgery.</a> Bone and Joint Journal. 95 (12), 1650-1655 (2013).</li><li>Kim, Y. S. Y. -. H. H. Y. -. S., Kim, Y. S. Y. -. H. H. Y. -. S., Hwang, K. -. T. T., Choi, I. -. Y. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cartilage+degeneration+and+joint+motion+of+bipolar+hemiarthroplasty.">The cartilage degeneration and joint motion of bipolar hemiarthroplasty.</a> International Orthopaedics. 36 (10), 2015-2020 (2012).</li><li>Moon, K. 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=Degeneration+of+Acetabular+Articular+Cartilage+to+Bipolar+Hemiarthroplasty.">Degeneration of Acetabular Articular Cartilage to Bipolar Hemiarthroplasty.</a> Yonsei Medical Journal. 49 (5), 716-719 (2008).</li><li>Wimmer, M. A., Pacione, C., Laurent, M. P., Chubinskaya, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+wear+testing+of+living+cartilage+articulating+against+alumina.">In vitro wear testing of living cartilage articulating against alumina.</a> Journal of Orthopaedic Research. , (2016).</li><li>Bowland, P., Ingham, E., Fisher, J., Jennings, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+geometry+tribological+study+of+osteochondral+graft+implantation+in+the+knee.">Simple geometry tribological study of osteochondral graft implantation in the knee.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 232 (3), 249-256 (2018).</li><li>Bowland, P., Ingham, E., Fisher, J., Jennings, L. M. <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+preclinical+natural+porcine+knee+simulation+model+for+the+tribological+assessment+of+osteochondral+grafts+in+vitro.">Development of a preclinical natural porcine knee simulation model for the tribological assessment of osteochondral grafts in vitro.</a> Journal of Biomechanics. 77, 91-98 (2018).</li><li>Trevino, R. 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=Establishing+a+live+cartilage-on-cartilage+interface+for+tribological+testing.">Establishing a live cartilage-on-cartilage interface for tribological testing.</a> Biotribology. 9, 1-11 (2017).</li><li>Oungoulian, S. R., 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=Wear+and+damage+of+articular+cartilage+with+friction+against+orthopedic+implant+materials.">Wear and damage of articular cartilage with friction against orthopedic implant materials.</a> Journal of Biomechanics. 48 (10), 1957-1964 (2015).</li><li>Stotter, 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=Effects+of+Loading+Conditions+on+Articular+Cartilage+in+a+Metal-on-Cartilage+Pairing.">Effects of Loading Conditions on Articular Cartilage in a Metal-on-Cartilage Pairing.</a> Journal of Orthopaedic Research. 37 (12), 2531-2539 (2019).</li><li>Becher, C., Huber, R., Thermann, H., Tibesku, C. O., von Skrbensky, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tibiofemoral+contact+mechanics+with+a+femoral+resurfacing+prosthesis+and+a+non-functional+meniscus.">Tibiofemoral contact mechanics with a femoral resurfacing prosthesis and a non-functional meniscus.</a> Clinical biomechanics. 24 (8), 648-654 (2009).</li><li>Temple, D. K., Cederlund, A. A., Lawless, B. M., Aspden, R. M., Espino, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+properties+of+human+and+bovine+articular+cartilage:+a+comparison+of+frequency-dependent+trends.">Viscoelastic properties of human and bovine articular cartilage: a comparison of frequency-dependent trends.</a> BMC Musculoskeletal Disorders. , 1-8 (2016).</li><li>Caligaris, M., Ateshian, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+sustained+interstitial+fluid+pressurization+under+migrating+contact+area,+and+boundary+lubrication+by+synovial+fluid,+on+cartilage+friction.">Effects of sustained interstitial fluid pressurization under migrating contact area, and boundary lubrication by synovial fluid, on cartilage friction.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 16 (10), 1220-1227 (2008).</li><li>Burris, D. L., Ramsey, L., Graham, B. T., Price, C., Moore, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+Sliding+and+Hydrodynamics+Contribute+to+Articular+Cartilage+Fluid+and+Lubrication+Recovery.">How Sliding and Hydrodynamics Contribute to Articular Cartilage Fluid and Lubrication Recovery.</a> Tribology Letters. 67 (2), 1-10 (2019).</li><li>Mamat, N., Nor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+measurement+of+contact+pressure+in+the+tibiofemoral+joint+during+gait.">Numerical measurement of contact pressure in the tibiofemoral joint during gait.</a> International Conference on Biomedical Engineering (ICoBE). , 27-28 (2012).</li><li>Manda, K., Ryd, L., Eriksson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+element+simulations+of+a+focal+knee+resurfacing+implant+applied+to+localized+cartilage+defects+in+a+sheep+model.">Finite element simulations of a focal knee resurfacing implant applied to localized cartilage defects in a sheep model.</a> Journal of Biomechanics. 44 (5), 794-801 (2011).</li></ol>

تمثل الغرسات المعدنية البؤرية إجراء إنقاذ لعيوب العظام، خاصة في المرضى في منتصف العمر وبعد فشل العلاج الأولي. على الرغم من أن الدراسات السريرية أظهرت نتائج واعدة على المدى القصير، واحدة لاحظت مضاعفات هو الضرر الذي لحق بالغضروف، الأصليمعارضة 10. تشير الدراسات التشريحية والمي?...

علاج عيوب العظام يتطلب يتطلب جراحة في كثير من الحالات. للآفات osteochondral البؤري في المرضى في منتصف العمر، يزرع المعدنية البؤري خيار قابل للتطبيق، وخاصة بعد فشل العلاج الأولي، مثل تحفيز نخاع العظام (BMS) أو زرع كثرومسيات ذاتية (ACI)1. يمكن اعتبار الاستبدال الجزئي للسطح إجراءات الإنقاذ التي يمكن أن تقلل من الألم وتحسين نطاق الحركة2. وعادة ما تتكون هذه يزرع من سبائك CoCrMo وتتوفر في مختلف الأحجام وتكوينات الإزاحة لتتناسب مع التشريح العادي3. في حين وضعت في البداية لعيوب على مُوسَّع الفخذ في الركبة، هذه الغرسات متاحة الآن وفي الاستخدام للورك والكاحل والكتف والمرفق4،5،6. للحصول على نتيجة مرضية، من المهم تقييم محاذاة المفاصل الميكانيكية وحالة الغضروف المنافس. وعلاوة على ذلك، وقد ثبت زرع الصحيح دون نتوء من الزرع لتكون أساسية7.
أظهرت الدراسات السريرية نتائج ممتازة على المدى القصير من حيث الحد من الألم وتحسين وظيفة في المرضى في منتصف العمر لمختلف المواقع5,6,8. مقارنة مع زرع allograft، زرع المعادن البؤري تسمح تحمل الوزن المبكر. ومع ذلك، أظهر الغضروف المفصلي المتقابل تآكل متسارع في عدد كبير من المرضى9،10. وبالتالي، حتى مع وضع السليم، في كثير من الحالات انحطاط الغضروف الأصلي يبدو لا مفر منه، في حين أن الآليات الأساسية لا تزال غير واضحة. وقد لوحظت تغيرات تنكسية مماثلة بعد رأب الهرمل ثنائي القطب من الورك11 ويتم زيادتها مع النشاط والتحميل12.
التجارب تريبولوجي توفر إمكانية لدراسة مثل هذه الاقترانات في المختبر ومحاكاة حالات التحميل المختلفة التي تحدث في ظل الظروف الفسيولوجية13. استخدام دبابيس osteochondral يقدم نموذجا هندسيا بسيطة للتحقيق في tribology من الغضاريف المفصلية الانزلاق ضد الغضروف الأصلي أو أي مادة زرع14 ويمكن استخدامها كذلك في نماذج المحاكاة المشتركة15كله . الاقترانات معدنية على الغضاريف تظهر تآكل الغضاريف المتسارعة ، اضطراب المصفوفة خارج الخلية ، وانخفاض صلاحية الخلية في المنطقة السطحية مقارنة مع غضروف على الغضاريف الاقتران16. الأضرار التي لحقت الغضروف وقعت أساسا في شكل delamination بين المناطق السطحية والوسطى17. ومع ذلك، فإن الآليات المؤدية إلى انحطاط الغضروف غير مفهومة تماما. يوفر هذا البروتوكول تحليلا شاملا للنشاط البيولوجي للغضاريف المفصلية. من خلال تحديد النشاط الأيضي ومستويات التعبير الجيني للجينات تقويضي, يمكن تحديد المؤشرات المبكرة لتحلل الغضاريف. وميزة التجارب في المختبر tribological هو أن المعلمات التحميل يمكن تعديلها لتقليد مختلف ظروف التحميل.
ومن ثم، فإن البروتوكول التالي مناسب لمحاكاة الاقتران معدن على الغضاريف، وهو ما يمثل نموذجاً تجريبياً لرأب الهرة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:773px;" width="772">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:297px;">Amphotericin B</td>
			<td style="width:191px;">Sigma&#8208;Aldrich Chemie GmbH</td>
			<td style="width:119px;">A-2942-100ML</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">buffered formaldehyde solution 4%</td>
			<td style="width:191px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">97131000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cell Proliferation Kit II (XTT)</td>
			<td>Roche Diagnostics</td>
			<td style="width:119px;">11465015001</td>
			<td>XTT-based ex vivo toxicology assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">CoCrMo raw material</td>
			<td style="width:191px;">Acnis International</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CoCrMo rods 6mm in diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CryoStar NX70 Cryostat</td>
			<td>Thermo Fischer Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>cryosectioning device</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td style="width:191px;">Sidma-Aldrich Chemie</td>
			<td style="width:119px;">D 2438-10ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Dulbecco&#8217;s modified Eagle&#8217;s medium</td>
			<td style="width:191px;">Sigma&#8208;Aldrich Chemie GmbH</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">fetal bovine serum</td>
			<td style="width:191px;">Gibco</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Hyaluronic acid</td>
			<td style="width:191px;">Anika Therapeutics Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>component of lubricating solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">iCycler</td>
			<td>BioRad</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>thermal cycler</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Leica microscope DM&#8208;1000</td>
			<td>Leica</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>microscope for histology</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LightCycler 480 Sealing Foil</td>
			<td style="width:191px;">Roche Diagnostics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LightCycler 96</td>
			<td>Roche Diagnostics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>thermal cycler for PCR</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MagNA Lyser Green Beads</td>
			<td>Roche Diagnostics</td>
			<td style="width:119px;">3358941001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Osteochondral Autograft Transfer System (OATS)</td>
			<td style="width:191px;">Arthrex Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>cutting tube for harvesting osteochondral cylinders</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">osteosoft</td>
			<td style="width:191px;">Merck</td>
			<td style="width:119px;">1017279010</td>
			<td>decalcifier-solution</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Penicillin /Streptomycin</td>
			<td style="width:191px;">Sigma&#8208;Aldrich Chemie GmbH</td>
			<td style="width:119px;">P4333-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:297px;">phosphate&#8208;buffered saline</td>
			<td style="width:191px;">Sigma&#8208;Aldrich Chemie GmbH</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>PBS</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Prescale Low Pressure</td>
			<td style="width:191px;">Fujifilm</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>pressure indicating film</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">RNeasy Fibrous Tissue Kit</td>
			<td style="width:191px;">QIAGEN</td>
			<td style="width:119px;">74404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Synergy 2</td>
			<td>BioTek Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>plate reader</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Tetra&#8208;Falex MUST</td>
			<td style="width:191px;">Falex Tribology</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Tribometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tissue&#8208; Tek O.C.T.</td>
			<td style="width:191px;">SAKURA</td>
			<td style="width:119px;">4583</td>
			<td>embedding formulation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Transcriptor First Strand cDNA Synthesis Kit</td>
			<td>Roche Diagnostics</td>
			<td style="width:119px;">40897030001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">&#946;-mercaptoethanol</td>
			<td style="width:191px;">Sidma-Aldrich Chemie</td>
			<td style="width:119px;">M3148</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

biotribological testing and analysis of articular cartilage sliding against metal for implants

قد يتم علاج عيوب Osteochondral في المرضى في منتصف العمر مع زرع معدنية التركيز. وضعت لأول مرة لعيوب في مفصل الركبة، يزرع متاحة الآن للكتف والورك والكاحل وأول مفصل مشط القدم. في حين توفير الحد من الألم وتحسين السريرية, ويلاحظ التغيرات التنكسية التدريجي للغضروف معارضة في كثير من المرضى. والآليات المؤدية إلى هذا الضرر غير مفهومة تماما. يصف هذا البروتوكول تجربة مائية لمحاكاة الاقتران معدن على الغضاريف وتحليل شامل للغضاريف المفصلية. يتم اختبار مواد زرع المعادن ضد اسطوانات أوستيوكوندرال البقرية كنموذج للغضاريف المفصلية البشرية. من خلال تطبيق الأحمال المختلفة وسرعات الانزلاق ، يمكن تقليد ظروف التحميل الفسيولوجية. لتقديم تحليل شامل للآثار على الغضروف المفصلي ، علم الأنسجة ، والنشاط الأيضي وتحليل التعبير الجيني ويرد في هذا البروتوكول. الميزة الرئيسية للاختبار tribological هو أن المعلمات التحميل يمكن تعديلها بحرية لمحاكاة في ظروف الجسم الحي. وعلاوة على ذلك، قد تستخدم حلول اختبار مختلفة للتحقيق في تأثير تزييت أو العوامل الموالية للالتهابات. باستخدام تحليل التعبير الجيني للجينات الخاصة بالغضاريف والجينات تقويضية، قد يتم الكشف عن التغيرات المبكرة في عملية التمثيل الغذائي للتشندردروسيات المفصلية استجابة للتحميل الميكانيكي.

يجب تأكيد منطقة الاتصال وضغط الاتصال باستخدام فيلم قياس الضغط (الشكل 1). يمكن تأكيد حالة التحميل الفسيولوجية من خلال مقارنة مع بصمات مرجعية لضغطات الاتصال المحددة. أثناء الاختبار ، يتم مراقبة معامل الاحتكاك باستمرار. مع منطقة الاتصال المهاجرة، يمكن الحفاظ على معامل الاحتك...

Watch this Scientific Journal Video about Biotribological Testing and Analysis of Articular Cartilage Sliding against Metal for Implants at JoVE.com

Biotribological Testing and Analysis of Articular Cartilage Sliding against Metal for Implants

يصف هذا البروتوكول إعداد واختبارات الكائنات الحيوية وتحليل اسطوانات الـ osteochondral التي تنزلق ضد مواد الزرع المعدنية. والتدابير الناتجة المدرجة في هذا البروتوكول هي النشاط الأيضي والتعبير الجيني وعلم الأنسجة.

اختبار وتحليل الغضاريف المفصلية ضد المعادن للزرع

Osteochondral defects in middle-aged patients might be treated with focal metallic implants. First developed for defects in the knee joint, implants are ...

بروتوكول لدينا يجعل من الممكن لاختبار انزلاق المعادن لزرع العظام ضد الغضروف المفصلي وبالتالي التحقيق في آثار زرع البؤري أو رأب الهرمائية على النشاط البيولوجي من chondracytes معينة الميزة الرئيسية لهذه التقنية هو أنه يوفر نظرة شاملة على كل من الخصائص الريبولوجية والآثار البيولوجية من التحميل الميكانيكي في الاقتران الغضاريف. قد تكمل هذه التقنية النتائج السريرية بعد العمليات الجراحية مثل زرع غرسات معدنية محورية لعلاج عيب في الركبة أو رأب الورك. إثبات الإجراء سيكون كريستوفر باور ما بعد الدكتوراه من مختبري هنا في جامعة الدانوب.استخدم مقياس التمرن الترددي المتاح تجاريًا مع أسطوانة على تكوين اللوحة، وقدرات التحميل الرأسي والحمولة القابلة للتعديل وسرعة الانزلاق. بالإضافة إلى ذلك، مطلوب خلية سائلة لإجراء الاختبارات في حل التشحيم. إصلاح اسطوانات osteochondral على حامل عينة أسفل مع وضع علامة محاذاة مع اتجاه انزلاق.تبدأ من خلال تحديد ضغط الاتصال في الموليبدينوم الكروم الكوبالت على نظام الغضاريف باستخدام فيلم قياس الضغط. ضع فيلم قياس الضغط على الواجهة، وقم بتطبيق حمل ثابت لمدة 30 ثانية لتحديد ضغط الاتصال الأولي وحجم الاتصال والشكل. قم بتركيب اسطوانات الموليبدينوم الكروم الكوبالت على خلية الحمل العليا.أضف محلول الاختبار إلى الخلية السائلة لغمر أسطوانة osteochondral وتغطية واجهة انزلاق الغضاريف المعدنية. تعيين معلمات الاختبار مثل وصفها في السكتة الدماغية القوة العادية وسرعة الانزلاق التي سيتم الحفاظ عليها طوال الاختبار. بدء الانزلاق المتبادلة من اسطوانة معدنية ضد الغضروف المفصلي مغمورة في حل التشحيم.مراقبة معامل الاحتكاك طوال التجربة، إنهاء التجربة. بعد فترة اختبار الرغبة إزالة المكونات osteochondral من حامل العينة شطفه مع برنامج تلفزيوني وتخزينه في المتوسط حتى مزيد من التحليل البيولوجي. الاحتفاظ بعينات التحكم وحل الاختبار في درجة حرارة الغرفة طوال مدة الاختبار وتحليلها مع العينات التي تعرضت للتحميل الميكانيكي.مكان، لوحة 24 جيدا على مقياس وصفر ذلك. شطف المكونات osteochondral مع برنامج تلفزيوني ووضعها في طبق بيتري. ثم استخدام مشرط لقطع الغضروف من الكسب غير المشروع في قطعة واحدة قسم الغضروف في قطعتين متساويتين بحيث يتم توزيع منطقة التماس بالتساوي على كل من قطع الغضاريف واللوم نصف واحد في ما يقرب من قطعة ملليمتر مكعبات.استخدام النصف الثاني لتحليل التعبير الجيني نقل الغضروف المفروم إلى بئر واحدة من أعد في 24 لوحة جيدا وتحديد وزن الأنسجة تكرار هذه العملية لكل عينة وإضافة ملليلتر واحد من متوسطة النمو إلى كل بئر من لوحة. إضافة 500 ميكرولتررس من حل XTT لكل بئر ويخلط ثم احتضان لوحة في 37 درجة مئوية و 5٪ ثاني أكسيد الكربون لمدة أربع ساعات بعد الحضانة إزالة نافورل ونقله إلى أنبوب 5 ملليلتر. استخراج المنتج tetrazolium عن طريق إضافة 500 ميكرولترات من DMSO إلى أنسجة الغضروف في كل بئر وتطبيق الانفعالات المستمرة لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة، وإزالة حل DMSO وسحبه مع حل XTT التي تم جمعها سابقا.نقل 100 ميكرولترات من كل عينة في ثلاثات إلى لوحة 96 جيدا. استخدام قارئ لوحة لقياس امتصاص في الطول الموجي من 492 نانومتر، و طول موجة مرجعي من 690 نانومتر. لعزل mince RNA النصف الثاني من أنسجة الغضروف التي تم الحصول عليها من المكونات osteochondral في قطع صغيرة نقل الأنسجة إلى أنبوب يحتوي على الخرز السيراميك و 300 ميكرولترات من العازلة المرخصة.مع 1٪ بيتا mercaptoethanol استخدام lysate التجارية لتجانس الأنسجة تطبيق 6، 500 دورة في الدقيقة لمدة 20 ثانية أربع مرات مع مرحلة التبريد 20 دقيقة بعد كل تشغيل. إضافة 20 ميكرولترات من البروتينات K و 580 ميكرولترات من الماء مجانا RNAs لكل عينة، واحتضان لهم في 55 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. أجهزة الطرد المركزي العينات لمدة ثلاث دقائق في 10،000 مرات G ونقل فائقة أنابيب 1.5 ملليلتر.إضافة 0.5 وحدات تخزين من 90٪ الإيثانول لكل أنبوب ومزيج ثم نقل 700 ميكرولترات من العينة إلى عمود الربط RNA في أنبوب جمع ملليلتر وطاردة مركزية في 8، 000 مرات G لمدة 15 ثانية. تجاهل تدفق من خلال وتكرار خطوة الطرد المركزي لبقية lysate. إضافة 350 ميكرولتررس من المخزن المؤقت RW واحد إلى العمود.الطرد المركزي في 8،000 مرات G لمدة 15 ثانية وتجاهل تدفق من خلال. مزيج 10 ميكرولترات من محلول مخزون الحمض النووي و 70 ميكرولترات من العازلة RDD. إضافة الحل إلى غشاء تنقية RNA واحتضانه في درجة حرارة الغرفة لمدة 15 دقيقة ثم إضافة 350 ميكرولترات من العازلة RW واحد إلى العمود.الطرد المركزي في 8، 000 مرة G لمدة 15 ثانية وتجاهل تدفق من خلال إضافة 500 ميكرولترات من RPE العازلة إلى عمود تنقية الحمض النووي الريبي والطرد المركزي في 8، 000 مرات G لمدة 15 ثانية تجاهل تدفق من خلال وإضافة آخر 500 ميكرولترات من RPE العازلة إلى العمود تنقية RNA ثم الطرد المركزي في 8، 000 مرات G لمدة دقيقتين مكان العمود في أنبوب جمع 1.5 ملليلتر جديدة وإضافة 30 ميكرولترات من RNAs طرد مركزي المياه الحرة الأنبوب في 8، 000 مرات G لمدة دقيقة واحدة، لتلميح الحمض النووي الريبي توليف cDNA باستخدام ذوبان مجموعة تجارية وخلط جميع المناطق، إضافة عينة RNA وأداء رد فعل ودورة الحرارية كما هو موضح في مخطوطة النص. إضافة تسعة microliters من المزيج الرئيسي RTQ PCR، وواحد microliter من cDNA إلى كل بئر من 96 لوحة بئر مع كل عينة في ثلاث مرات يضيء لوحة PCR مع زيت السقف والطرد المركزي في 877 مرات G لمدة 10 دقائق في أربع درجات مئوية أداء RTQ PCR ودورة الدقة والحرارية. وفقا لاتجاهات المخطوطات.قبل اختبار منطقة الاتصال والضغط الاتصال في واجهة الغضروف المعدني يجب أن تكون مؤكدة باستخدام فيلم قياس الضغط. ويمكن بعد ذلك تأكيد حالة التحميل الفسيولوجية عن طريق مقارنة البصمة التي تم الحصول عليها مع الاستدلال المرجعي للاتصال المحدد يمكن الحفاظ على معامل الاحتكاك المنخفض لمدة ساعة واحدة على الأقل مع منطقة الاتصال المهاجرة. يمكن تحديد تكوين المصفوفة خارج الخلية والهيكل مع الزعفران و O تلطيخ.كثافة الزعفران و O تلطيخ يتناسب مع محتوى proteoglycan. محتوى proteoglycan يختلف على سطح المفصل ولكن ينبغي أن تكون موحدة في جميع أنحاء قسم الأنسجة في عينات خط الأساس، وتظهر استخراج الجليكوسامينوغلوليكانات التي يمكن التصدي لها عن طريق التحميل الميكانيكية. النشاط الأيضي من الأبقار المفصلية هي مستقلة عن موقع الحصاد ولكن يظهر زيادة مع التحميل الميكانيكية.زاد ال [مورث ستيولوجد اّيند رسّمّسّتد رسّاغوند رسّاية]. في حين أن الجينات تقويضي هي حتى- تنظيم مع منطقة اتصال ثابتة. بعد هذا الإجراء، يمكن إجراء تحليل إضافي بما في ذلك تحديد منتجات الويب الغضاريف وتحليل السطح المفصلي باستخدام المجهر الإلكتروني المسح وعلاوة على ذلك نحن نحاول تحسين تزييت الغضروف المفصلي في مختلف أزواج تريبولوجي.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

تطبيق رواية من العظام والعضلات التصوير بالموجات فوق الصوتية

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon  motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological  approach ...

Techniques for Processing Eyes Implanted with a Retinal Prosthesis for Localized Histopathological Analysis: Part 2 Epiretinal Implants with Retinal Tacks

تقنيات لمعالجة عيون مزروع مع الشبكية الأطراف الاصطناعية للالمترجمة تحليل المرضية: الجزء 2 فوق الشبكي يزرع مع الشبكية المسامير

Retinal prostheses for the treatment of certain forms of blindness are gaining traction in clinical trials around the world with commercial devices ...

Proximal Cadaveric Femur Preparation for Fracture Strength Testing and Quantitative CT-based Finite Element Analysis

إعداد عظم الفخذ القريبة المتوفين دماغيا لتحليل العناصر المحدودة مقرها CT-كسر قوة اختبار والكمي

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength.  Because ex vivo biological tissues are prone to ...

Oral Biofilm Formation on Different Materials for Dental Implants

تشكيل بيوفيلم الشفوي في المواد المختلفة لزراعة الأسنان

Dental implants and their prosthetic components are prone to bacterial colonization and biofilm formation. The use of materials that provides low ...

Handheld Metal Detector Screening for Metallic Foreign Body Ingestion in Children

فرز يدوية للكشف عن المعادن لابتلاع جسم غريب المعدني في الأطفال

Coins are the most common ingested metallic foreign bodies among children. The goal of this protocol is to assess the accuracy and feasibility of using a ...

Hemocompatibility Testing of Blood-Contacting Implants in a Flow Loop Model Mimicking Human Blood Flow

اختبار توافق الدم من زرع الدم الاتصال في نموذج حلقة تدفق محاكاة تدفق الدم البشري

The growing use of medical devices (e.g., vascular grafts, stents, and cardiac catheters) for temporary or permanent purposes that remain in the ...

Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease

رواية عن طريق الجلد نهج لنشر 3D المطبوعة يزرع تضيق الشريان التاجي في نماذج الخنازير من أمراض القلب الإقفارية

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally ...

3D Planning and Printing of Patient Specific Implants for Reconstruction of Bony Defects

3D التخطيط والطباعة من زرع المريض محددة لإعادة بناء العيوب بوني

We are in the midst of the 3D era in most aspects of life, and especially in medicine. The surgical discipline is one of the major players in the medical ...

Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants

علاج تشوهات الوجه باستخدام التخطيط ثلاثي الأبعاد وطباعة الغرسات الخاصة بالمريض

Technological advancements in surgical planning and patient-specific implants are constantly evolving. One can either adopt the technology to achieve ...