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

Это исследование финансировалось Н. Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. и провинциальное правительство Нижней Австрии через life Science Calls (Проект ID: LSC15-019) и австрийской программы COMET (Проект K2 XTribology, Грант No 849109).

1. Подготовка металлических цилиндров
<ol><li>Проанализируйте цилиндрические стержни кобальт-хром-молибден (CoCrMo), выполняющие стандартные спецификации для хирургических имплантатов для их химического состава с использованием сканирующей электронной микроскопии (SEM) с энергетической д?...

<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>

Фокусные металлические имплантаты представляют собой спасительную процедуру остеохондроза дефектов, особенно у пациентов среднего возраста и после неудачного первичного лечения. Хотя клинические исследования показали многообещающие краткосрочные результаты, одним из наблюдаемых ...

Лечение остеохондрозных дефектов является требовательным и требует хирургического вмешательства во многих случаях. Для очаговых остеохондральных поражений у пациентов среднего возраста, фокусные металлические имплантаты являются жизнеспособным вариантом, особенно после отказа первичного лечения, как стимуляция костного мозга (BMS) или аутологичной имплантации хондроцитов (ACI)1. Частичные замены поверхности можно считать спасательными процедурами, которые могут уменьшить боль и улучшить диапазон движения2. Эти имплантаты, как правило, состоят из сплава CoCrMo и доступны в различных размерах и смещения конфигураций в соответствует нормальной анатомии3. Хотя первоначально разработаны для дефектов на медиальной бедренной конды в колене, такие имплантаты теперь доступны и используются для бедра, лодыжки, плеча и локтя4,5,6. Для удовлетворительного результата, очень важно оценить механическое выравнивание суставов и состояние противоположного хряща. Кроме того, правильное имплантация без выпячивания имплантата была показана как фундаментальная7.
Клинические исследования показали отличные краткосрочные результаты с точки зрения уменьшения боли и улучшения функции у пациентовсреднего возраста в различных местах 5,6,8. По сравнению с имплантацией алотрансплантата, фокусные металлические имплантаты позволяют раннего веса подшипника. Тем не менее, противоположные суставного хряща показали ускоренный износ у значительного числапациентов 9,10. Таким образом, даже при правильном размещении, во многих случаях дегенерация родного хряща кажется неизбежным, в то время как основные механизмы остаются неясными. Подобные дегенеративные изменения наблюдались после биполярной гемиартропластикитазобедренного сустава 11 и увеличивались с активностью инагрузкой 12.
Трибологические эксперименты дают возможность изучать такие пары в пробирке и моделировать различные ситуации нагрузки, происходящие в физиологическихусловиях 13. Использование остеохондрозных булавки предлагает простую модель геометрии для исследования трибологии суставного хряща скольжения против родного хряща или любой имплантатматериала 14 и может быть дополнительно использован в целом совместных моделей моделирования15. Металлические на хряще пары показывают ускоренный износ хряща, внеклеточные нарушения матрицы, и снижение жизнеспособности клеток в поверхностной зоне по сравнению с хрящом-на-хрящспаривания 16. Повреждение хряща произошло в основном в виде деламинации между поверхностными и средними зонами17. Однако механизмы, ведущие к дегенерации хряща, до конца не изучены. Данный протокол обеспечивает всесторонний анализ биосинтетической активности суставного хряща. По определению метаболической активности и уровня экспрессии генов катаболических генов, ранние признаки распада хряща могут быть определены. Преимущество в пробирке трибологических экспериментов заключается в том, что параметры загрузки могут быть скорректированы для имитации различных условий загрузки.
Таким образом, следующий протокол подходит для имитации спаривания металла на хряще, представляющий экспериментальную модель гемиартропластики.

<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

Остеохондроз у пациентов среднего возраста можно лечить с помощью фокусных металлических имплантатов. Впервые разработанные для дефектов коленного сустава, имплантаты теперь доступны для плеча, бедра, лодыжки и первого плюсневого фалангального сустава. Обеспечивая снижение боли и клиническое улучшение, прогрессивные дегенеративные изменения противоположного хряща наблюдаются у многих пациентов. Механизмы, ведущие к этому ущербу, до конца не изучены. Этот протокол описывает трибологический эксперимент по имитации спаривания металла на хряще и всесторонний анализ суставного хряща. Металлический имплантат материал тестируется против бычьего остеохондрального цилиндра в качестве модели для суставного хряща человека. Применяя различные нагрузки и скользящие скорости, физиологические условия загрузки могут быть имитирован. Для обеспечения всестороннего анализа воздействия на суставной хрящ, гистология, метаболическая активность и анализ экспрессии генов описаны в этом протоколе. Основным преимуществом трибологического тестирования является то, что параметры загрузки могут свободно корректироваться для имитации условий vivo. Кроме того, различные решения тестирования могут быть использованы для исследования влияния смазки или провоспалительных агентов. С помощью анализа экспрессии генов хряща и катаболических генов могут быть обнаружены ранние изменения в метаболизме суставных хондроцитов в ответ на механическую нагрузку.

Область контакта и контактное давление должны быть подтверждены с помощью пленки измерения давления(рисунок 1). Физиологическое состояние нагрузки может быть подтверждено путем сравнения со эталонными отпечатками для определенного контактного давления. Во время тест...

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

Этот протокол описывает подготовку, биотрибологическое тестирование и анализ остеохондральных цилиндров, скользящих против материала металлического имплантата. Итогом мер, включенных в этот протокол, являются метаболическая активность, экспрессия генов и гистология.

Биотрибологическое тестирование и анализ суставного хряща, скользящего против металла для имплантатов

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

Наш протокол позволяет проверить скольжение металла для ортопедических имплантатов против суставного хряща и тем самым исследовать влияние фокусных имплантатов или гемиартропластики на биосинтетической активности конкретных хондракитов основным преимуществом этой техники является то, что она обеспечивает всестороннее понимание как трибологических свойств, так и биологических эффектов механической нагрузки в спаривании хряща. Этот метод может дополнять клинические результаты после хирургических процедур, таких как имплантация фокусных металлических имплантатов для лечения остеохондроза коленного сустава или гемиартропластики тазобедренного сустава. Демонстрация процедуры будет Кристофер Бауэр postdoc из моей лаборатории здесь, в Дунайском университете.Используйте коммерчески доступный взаимный трибометр с цилиндром на конфигурации пластины, вертикальные возможности загрузки и регулируемую нагрузку и скорость скольжения. Кроме того, для проведения испытаний в смазочковом растворе требуется жидкая клетка. Зафиксируете остеохондровые цилиндры на нижнем держателе образца с маркировкой, выровненной с скользящим направлением.Начните с определения контактного давления в молибдене хрома кобальта на хрящевой системе с помощью пленки измерения давления. Поместите пленку измерения давления на интерфейс, и применить статическую нагрузку в течение 30 секунд, чтобы определить первоначальное давление контакта, размер контакта и форму. Намонтировать цилиндры кобальтового хрома молибдена на верхнюю ячейку нагрузки.Добавьте испытательный раствор в жидкую клетку, чтобы погрузить остеохондровый цилиндр и покрыть раздвижной интерфейс металлического хряща. Установите параметры тестирования, такие как описанные в нормальном силовом ударе и скорости скольжения, которые будут поддерживаться на протяжении всего теста. Начните взаимное скольжение металлического цилиндра против суставного хряща, погруженного в смазочковый раствор.Мониторинг коэффициента трения на протяжении всего эксперимента, прекратить эксперимент. После периода тестирования желания удалить остеохондрольную вилку из образца владельца промыть его с PBS и хранить его в среде до дальнейшего биологического анализа. Держите контрольные образцы и решение для тестирования при комнатной температуре в течение всего теста и анализируйте их вместе с образцами, подвергшимися механической нагрузке.Место, 24 хорошо пластины по шкале и обнулить его. Промыть остеохондрозную вилку с помощью PBS и поместить его в чашку Петри. Затем используйте скальпель, чтобы вырезать хрящ из трансплантата в один кусок разрезать хрящ на две равные части, так что контактная область равномерно распределена на обоих кусочков хряща и фарш на половину примерно на один миллиметр куб кусок.Используйте вторую половину для анализа экспрессии генов передачи рубленого хряща в один колодец подготовленного на 24 хорошо пластины и определить вес ткани повторить этот процесс для каждого образца и добавить один миллилитр среднего роста к каждому хорошо пластины. Добавьте 500 микролитров раствора XTT в каждую колодец и перемешайте затем инкубировать пластину при 37 градусах цельсия и 5%углекислом газе в течение четырех часов после инкубации удалить супернатант и перенести его в пятими миллилитровую трубку. Извлеките продукт тетразолия, добавив 500 микролитров DMSO в хрящевую ткань в каждой хорошо и применять непрерывное возбуждение в течение одного часа при комнатной температуре, удалить раствор DMSO и вытащить его с ранее собранным раствором XTT.Передача 100 микролитров каждого образца в триплицитах на пластину 96 хорошо. Используйте считыватель пластин для измерения поглощения на длине волны 492 нанометров и эталонной длины волны 690 нанометров. Для изоляции РНК фарша вторая половина хрящевой ткани, полученной из остеохондроза, небольшими кусочками перенесите ткань в трубку, содержащую керамические бусы и 300 микролитров лицензированного буфера.С 1%бета меркаптоэтанол использовать коммерческий лисат для гомогенизации ткани применения 6, 500 об /мин в течение 20 секунд четыре раза с 20 минут охлаждения фазы после каждого запуска. Добавьте 20 микролитров протеиназы K и 580 микролитров РНК бесплатной воды в каждый образец, и инкубировать их при 55 градусах по Цельсию в течение 30 минут. Центрифуга образцов в течение трех минут при 10 000 раз G и передачи супернатанта в 1,5 миллилитров труб.Добавьте 0,5 тома 90% этанола в каждую трубку и перемешайте затем перенесите 700 микролитров образца в колонку связывания РНК в двухмилилитровой трубке сбора и центрифуге в 8000 раз G в течение 15 секунд. Отбросьте поток через и повторите шаг центрифугации для остальной части лисата. Добавьте в столбец 350 микролитров буфера RW one.Центрифуга его на 8000 раз G в течение 15 секунд и отказаться от потока через. Смешайте 10 микролитров раствора ДНК и 70 микролитров буферного RDD. Добавьте раствор в мембрану очистки РНК и инкубировать его при комнатной температуре в течение 15 минут, затем добавьте 350 микролитров буфера RW один к колонке.Центрифуга его на 8000 раз G в течение 15 секунд и отказаться от потока через добавить 500 микролитров буфера RPE в столбец очистки РНК и центрифуги его на 8, 000 раз G в течение 15 секунд отбросить поток через и добавить еще 500 микролитров буфера RPE в колонку очистки РНК затем центрифуга его в 8000 раз G в течение двух минут место колонки в новой трубке сбора 1,5 миллилитров и добавить 30 микролитров РНК бесплатная водяная центрифуга трубки в 8000 раз G в течение одной минуты, чтобы ссылаться на РНК синтезированных cDNA с помощью коммерческого комплекта оттепели и смешать все регионы, добавить образец РНК и выполнить реакцию и тепловой циклер, как описано в тексте рукописи. Добавьте девять микролитров мастер-микса РТЗ ПЦР, и один микролитр cDNA к каждой пластине из 96 хорошо пластины с каждым образцом в тройном светится ПЦР пластины с потолочным маслом и центрифуг его в 877 раз G в течение 10 минут при четырех градусах Цельсия выполнять РТС ПЦР и точность и тепловой циклер. В соответствии с рукописными указаниями.Перед тестированием контактной области и контактного давления на металлическом хрящевом интерфейсе должны быть подтверждены с помощью пленки измерения давления. Физиологическое состояние нагрузки может быть подтверждено путем сравнения полученного отпечатка со эталонным выводом для определенного контакта Низкий коэффициент трения может поддерживаться в течение по крайней мере одного часа с мигрирующей областью контакта. Внеклеточный матричный состав и структура могут быть определены с шафраном и O окрашивания.Интенсивность шафрана и Окрашивания пропорциональна содержанию протеогликана. Содержание протеогликана варьируется по поверхности суставов, но должно быть однородным по всему разделу ткани в базовых образцах, показывают извлечения гликозаминогликанов, которые могут быть противодействовать механической нагрузки. Метаболическая активность бычьего суставного хондрацита не зависит от места сбора урожая, но показывает увеличение с механической нагрузкой.Уровни экспрессии генов хряща увеличились при физиологических условиях нагрузки. В то время как катаболические гены регулируются стационарной зоной контакта. После этой процедуры может быть проведен дополнительный анализ, включая определение продуктов хрящевой паутины и анализ суставной поверхности с помощью сканирующей электронной микроскопии и, кроме того, мы стараемся оптимизировать смазку суставного хряща в различных трибологических пар.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

Роман Применение костно-мышечной ультразвуковой визуализации

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

Методы обработки глаз имплантировали сетчатки протезирования для локализованных гистопатологического анализа: Часть 2 Epiretinal Имплантаты с сетчатки гвозди

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

Проксимальный трупной Femur Подготовка к Перелом проверки прочности и количественный КТ на основе анализа методом конечных элементов

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

Устные биопленки на различных материалах для стоматологических имплантатов

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

Портативный металлодетектор скрининга для заглатывания металлический инородного тела в детей

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

Гемосовместимость Тестирование кровоконтактных имплантатов в модели петли потока, имитирующей поток крови человека

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

Роман Перкутаный подход к развертыванию 3D печатных коронарных стеноз имплантатов в свиней Модели ишемической болезни сердца

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 планирование и печать конкретных имплантатов пациента для восстановления дефектов Бони

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

Лечение деформаций лица с использованием 3D-планирования и печати имплантатов-специфических пациентов

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