Name: biotribological testing and analysis of articular cartilage sliding against metal for implants
Uploaded: 2020-05-14T15:00:00
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Esta investigación fue financiada por la empresa de la empresa, la empresa.m.b, la empresa, la empresa, la que ha sido financiada por la empresa de la empresa. y el gobierno provincial de la Baja Austria a través de las Llamadas de Ciencias de la Vida (ID de Proyecto: LSC15-019) y por el Programa COMET austriaco (Proyecto K2 XTribology, Subvención No 849109).

1. Preparación de cilindros metálicos
<ol><li>Analizar las varillas cilíndricas de cobalto-cromo-molibdeno (CoCrMo) cumpliendo con las especificaciones estándar para los implantes quirúrgicos para su composición química utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM) con espectroscopia de rayos X dispersiva de energía por protocolo del fabricante para confirmar los valores proporcionados. NOTA: La composición elemental de la aleación CoCrMo utilizada para este experimento es 65% Co, 28% Cr, 5% Mo y 2...

<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>

Los implantes metálicos focales representan un procedimiento de rescate para defectos osteocondrales, especialmente en pacientes de mediana edad y después de un tratamiento primario fallido. Aunque los estudios clínicos demostraron resultados prometedores a corto plazo, una complicación observada es el daño al cartílago nativo opuesto,10. Los estudios de cadáveres y biomecánicos muestran evidencia clara de que la implantación adecuada con posicionamiento plano o ligeramente empotrada mant...

El tratamiento de los defectos osteocondrales es exigente y requiere cirugía en muchos casos. Para las lesiones osteocondriales focales en pacientes de mediana edad, los implantes metálicos focales son una opción viable, especialmente después del fracaso del tratamiento primario, como la estimulación de la médula ósea (BMS) o la implantación de condrocitos autólogos (ACI)1. Los reemplazos parciales de superficie se pueden considerar procedimientos de salvamento que pueden reducir el dolor y mejorar el rango de movimiento2. Estos implantes se componen típicamente de una aleación CoCrMo y están disponibles en diferentes tamaños y configuraciones de desplazamiento para que coincida con la anatomía normal3. Mientras que inicialmente desarrollado para defectos en el cóndí femoral medial en la rodilla, tales implantes están ahora disponibles y en uso para la cadera, tobillo, hombro, y codo4,5,6. Para un resultado satisfactorio, es crucial evaluar la alineación mecánica de las articulaciones y la condición del cartílago opuesto. Además, se ha demostrado que la correcta implantación sin protuberancia del implante es fundamental7.
Los estudios clínicos demostraron excelentes resultados a corto plazo en términos de reducción del dolor y mejora de la función en pacientes de mediana edad para varios lugares5,6,8. En comparación con la implantación de aloinjertos, los implantes metálicos focales permiten un rodamiento de peso temprano. Sin embargo, el cartílago articular opuesto mostró un desgaste acelerado en un número considerable de pacientes9,10. Por lo tanto, incluso con la colocación adecuada, en muchos casos la degeneración del cartílago nativo parece inevitable, mientras que los mecanismos subyacentes siguen sin estar claros. Cambios degenerativos similares se han observado después de la hemiarthroplastia bipolar de la cadera11 y se incrementan con la actividad y la carga12.
Los experimentos tribológicos ofrecen la posibilidad de estudiar estos emparejamientos in vitro y simular diferentes situaciones de carga que ocurren en condiciones fisiológicas13. El uso de pasadores osteocondrales ofrece un modelo de geometría simple para investigar la tribología del cartílago articular que se desliza contra el cartílago nativo o cualquier material de implante14 y podría utilizarse en modelos de simulación de articulaciones enteras15. Los emparejamientos de metal sobre cartílago muestran un desgaste acelerado del cartílago, una interrupción de la matriz extracelular y una menor viabilidad celular en la zona superficial en comparación con un emparejamiento de cartílago sobre cartílago16. El daño al cartílago se produjo principalmente en forma de delaminación entre las zonas superficial y media17. Sin embargo, los mecanismos que conducen a la degeneración del cartílago no se entienden completamente. Este protocolo proporciona un análisis exhaustivo de la actividad biosintética del cartílago articular. Mediante la determinación de la actividad metabólica y los niveles de expresión génica de los genes catabólicos, se pudieron identificar indicaciones tempranas para la descomposición del cartílago. La ventaja de los experimentos tribológicos in vitro es que los parámetros de carga se pueden ajustar para imitar diversas condiciones de carga.
Por lo tanto, el siguiente protocolo es adecuado para simular un emparejamiento de metal sobre cartílago, que representa un modelo experimental de hemiarthroplastia.

<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

Los defectos osteocondrales en pacientes de mediana edad pueden tratarse con implantes metálicos focales. Desarrollados por primera vez para defectos en la articulación de la rodilla, los implantes ahora están disponibles para el hombro, la cadera, el tobillo y la primera articulación metatarsalfalángica. Al tiempo que proporciona reducción del dolor y mejora clínica, se observan cambios degenerativos progresivos del cartílago opuesto en muchos pacientes. Los mecanismos que conducen a este daño no se entienden completamente. Este protocolo describe un experimento tribológico para simular un emparejamiento de metal sobre cartílago y un análisis exhaustivo del cartílago articular. El material de implante metálico se prueba contra cilindros osteocondrales bovinos como modelo para el cartílago articular humano. Mediante la aplicación de diferentes cargas y velocidades de deslizamiento, las condiciones de carga fisiológicas pueden ser imitadas. Para proporcionar un análisis exhaustivo de los efectos sobre el cartílago articular, la histología, la actividad metabólica y el análisis de la expresión génica se describen en este protocolo. La principal ventaja de las pruebas tribológicas es que los parámetros de carga se pueden ajustar libremente para simular condiciones in vivo. Además, se pueden utilizar diferentes soluciones de prueba para investigar la influencia de la lubricación o agentes proinflamatorios. Mediante el uso de análisis de expresión génica para genes específicos del cartílago y genes catabólicos, se podrían detectar cambios tempranos en el metabolismo de los condrocitos articulares en respuesta a la carga mecánica.

El área de contacto y la presión de contacto deben confirmarse mediante una película de medición de presión(Figura 1). La condición de carga fisiológica se puede confirmar comparando con las impresiones de referencia para las presiones de contacto definidas. Durante las pruebas, el coeficiente de fricción se controla constantemente. Con un área de contacto de migración, se puede mantener un bajo coeficiente de fricción durante al menos 1 h (Figura 2)....

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

Este protocolo describe la preparación, las pruebas biotribológicas y el análisis de cilindros osteocondrales que se deslizan contra el material del implante metálico. Las medidas de resultados incluidas en este protocolo son la actividad metabólica, la expresión génica y la histología.

Pruebas biotribológicas y análisis de cartílago articular que se desliza contra el metal para implantes

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

Nuestro protocolo permite probar el deslizamiento del metal para implantes ortopédicos contra el cartílago articular y así investigar los efectos de los implantes focales o hemiarthroplastia en la actividad biosintética de determinados conndracitos la principal ventaja de esta técnica es que proporciona una visión completa tanto de las propiedades tribológicas como de los efectos biológicos de la carga mecánica en el emparejamiento del cartílago. Esta técnica podría complementar los hallazgos clínicos después de procedimientos quirúrgicos como la implantación de implantes metálicos focales para tratar un defecto osteocondral de la rodilla o hemiarthroplastia de la cadera. Demostrando el procedimiento será Christopher Bauer un postdoctorado de mi laboratorio aquí en la Universidad del Danubio.Utilice un tribómetro alternativo disponible comercialmente con un cilindro en la configuración de la placa, capacidades de carga vertical y carga ajustable y velocidad de deslizamiento. Además, se requiere una célula líquida para realizar las pruebas en una solución lubricante. Fije los cilindros osteocondrales en el soporte de la muestra inferior con el marcado alineado con la dirección deslizante.Comience determinando la presión de contacto en el molibdeno de cromo cobalto en el sistema de cartílago utilizando una película de medición de presión. Coloque la película de medición de presión en la interfaz y aplique una carga estática durante 30 segundos para determinar la presión de contacto inicial, el tamaño del contacto y la forma. Monte los cilindros de molibdeno de cromo cobalto en la célula de carga superior.Agregue la solución de prueba en la célula líquida para sumergir el cilindro osteocondral y cubrir la interfaz deslizante del cartílago metálico. Establezca parámetros de prueba como los descritos en la carrera de fuerza normal y la velocidad de deslizamiento que se mantendrán durante toda la prueba. Inicie el deslizamiento recíproco del cilindro metálico contra el cartílago articular sumergido en la solución lubricante.Monitoreando el coeficiente de fricción a lo largo del experimento, termine el experimento. Después del período de prueba deseado retire el tapón osteocondral del portacólero enjuáguelo con PBS y guárdelo en medio hasta un análisis biológico posterior. Mantenga las muestras de control y la solución de prueba a temperatura ambiente durante la duración de la prueba y analícelas junto con las muestras que han estado expuestas a la carga mecánica.Colocar, una placa de 24 pozos en una escala y cero. Enjuague el tapón osteocondral con PBS y colóquelo en un plato de Petri. Luego usa un bisturí para cortar el cartílago del injerto en una sola pieza bisect el cartílago en dos piezas iguales para que el área de contacto se distribuya por igual en las piezas del cartílago y mientras una mitad en aproximadamente un milímetro trozos en cubos.Utilice la segunda mitad para el análisis de expresión génica transfiera el cartílago picado en un pozo de la placa preparada a 24 pozos y determine el peso tisular repita este proceso para cada muestra y agregue un mililitro de medio de crecimiento a cada pozo de la placa. Añadir 500 microlitros de solución XTT a cada pocús y mezclar luego incubar la placa a 37 grados Celsius y 5% dióxido de carbono durante cuatro horas después de la incubación retire el sobrenadante y transfiérelo a un tubo de cinco mililitros. Extraiga el producto de tetrazolium añadiendo 500 microlitros de DMSO al tejido del cartílago en cada pocómo y aplique agitación continua durante una hora a temperatura ambiente, retire la solución DMSO y tire de ella con la solución XTT previamente recogida.Transfiera 100 microlitros de cada muestra en triplicados a una placa de 96 pozos. Utilice un lector de placas para medir la absorbancia a una longitud de onda de 492 nanómetros y una longitud de onda de referencia de 690 nanómetros. Para aislar la pica del ARN la segunda mitad del tejido del cartílago obtenido del tapón osteocondral en pequeñas piezas, transfiera el tejido a un tubo que contenga perlas de cerámica y 300 microlitros de tampón con licencia.Con 1%beta mercaptoetanol utilizar un lysate comercial para homogeneizar el tejido aplicando 6, 500 RPM durante 20 segundos cuatro veces con una fase de enfriamiento de 20 minutos después de cada carrera. Añadir 20 microlitros de proteinasa K y 580 microlitros de RNAs de agua libre a cada muestra, e incubarlos a 55 grados centígrados durante 30 minutos. Centrifugar las muestras durante tres minutos a 10.000 veces G y transfiera el sobrenadante a tubos de 1,5 mililitros.Agregue 0,5 volúmenes de 90% de etanol a cada tubo y mezcle y luego transfiera 700 microlitros de la muestra a una columna de unión de ARN en un tubo de recogida de dos mililitros y centrifugarlo a 8.000 veces G durante 15 segundos. Deseche el flujo a través y repita el paso de centrifigación para el resto del izado. Agregue una de 350 microlitros de búfer RW uno a la columna.Centrifugarlo a 8.000 veces G durante 15 segundos y desechar el flujo a través. Mezclar 10 microlitros de solución de material de ADN y 70 microlitros de Tampón RDD. Añadir la solución a la membrana de purificación de ARN e incubarla a temperatura ambiente durante 15 minutos y luego añadir 350 microlitros de tampón RW uno a la columna.Centrifugarlo a 8.000 veces G durante 15 segundos y desechar el flujo a través añadir 500 microlitros de Tampón RPE a la columna de purificación de ARN y Centrifugarlo a 8, 000 veces G durante 15 segundos deseche el flujo a través y para agregar otros 500 microlitros de Tampón RPE a la columna de purificación de ARN y luego centrifugarlo a 8.000 veces G durante dos minutos coloque la columna en un nuevo tubo de recolección de 1,5 mililitros y agregue 30 microlitros de ARN de agua libre centrifugar el tubo a 8.000 veces G durante un minuto, para aludir al ARN sintetizado cDNA usando un kit comercial descongelar y mezclar todas las regiones, añadir la muestra de ARN y realizar la reacción y el ciclor térmico como se describe en el manuscrito de texto. Añadir nueve microlitros de mezcla maestra RTQ PCR, y un microlitro de ADNc a cada pozo de una placa de 96 pozos con cada muestra en triplicados ilumina la placa PCR con aceite de techo y la centrifuga a 877 veces G durante 10 minutos a cuatro grados Celsius realizan RTQ PCR y una precisión y ciclor térmico. Según las instrucciones del manuscrito.Antes de probar el área de contacto y la presión de contacto en la interfaz del cartílago metálico deben confirmarse mediante una película de medición de presión. La condición de carga fisiológica se puede confirmar comparando la huella obtenida con la inferencia de referencia para el contacto definido Un coeficiente de fricción bajo se puede mantener durante al menos una hora con un área de contacto migratoria. La composición y estructura de la matriz extracelular se puede determinar con la tinción de azafrán y O.La intensidad de la tinción de azafrán y O es proporcional al contenido de proteoglicano. El contenido de proteoglicano varía según la superficie articular, pero debe ser uniforme a lo largo de toda la sección del tejido en muestras basales, mostrar extracción de glicosaminoglicanos que pueden ser contrarrestados por la carga mecánica. La actividad metabólica de los condrocitos articulares bovinos es independiente del sitio de recolección, pero muestra un aumento con la carga mecánica.Los niveles de expresión génica de los genes específicos del cartílago aumentaron con condiciones de carga fisiológica. Mientras que los genes catabólicos están regulados con área de contacto estacionaria. Después de este procedimiento, se pueden realizar análisis adicionales incluyendo la determinación de productos de la tela del cartílago y el análisis de la superficie articular utilizando microscopía electrónica de barrido y además tratamos de optimizar la lubricación del cartílago articular en varios emparejamientos tribológicos.

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