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

Bu araştırma NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. tarafından finanse edilmiştir. ve Yaşam Bilimi Aramaları (Proje Kimliği: LSC15-019) ve Avusturya COMET Programı (Project K2 XTribology, Grant No. 849109) ile Aşağı Avusturya eyalet hükümeti.

1. Metal silindirlerin hazırlanması
<ol><li>Silindirik kobalt-krom-mobibdenum (CoCrMo) çubuklarını, sağlanan değerleri doğrulamak için üreticiprotokolü başına enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi ile taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanarak kimyasal bileşimleri için cerrahi implantlar için standart spesifikasyonları karşılayan çubuklar analiz edin. NOT: Bu deneyiçin kullanılan CoCrMo alaşımının element bileşimi %65 Co, %28 Cr, %5 Mo ve %2'dir.</li>
	<li>Isliç 500 tane boy...

<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>

Fokal metalik implantlar osteokondral defektler için bir kurtarma prosedürü temsil, özellikle orta yaşlı hastalarda ve başarısız primer tedavi sonrası. Klinik çalışmalar umut verici kısa vadeli sonuçlar gösterse de, gözlenen komplikasyonlardan biri karşıt, yerli kıkırdak10'azarar vermektir. Kadavra ve biyomekanik çalışmalar düz veya biraz gömme konumlandırma ile uygun implantasyon doğal temas basınçları korur açık kanıtlar göstermektedir19...

Osteokondral defektlerin tedavisi zordur ve birçok durumda ameliyat gerektirir. Orta yaşlı hastalarda fokal osteokondral lezyonlar için, fokal metalik implantlar, özellikle kemik iliği stimülasyonu (BMS) veya otolog konrosit implantasyonu (ACI)1 gibi primer tedavinin başarısızlığından sonra uygun bir seçenektir. Kısmi yüzey değişimleri ağrıyı azaltmak ve hareket aralığını artırmak kurtarma prosedürleri olarak kabul edilebilir2. Bu implantlar genellikle bir CoCrMo alaşımoluşur ve normal anatomi3maç için farklı boyutlarda ve ofset yapılandırmaları mevcuttur. Başlangıçta diz medial femoral kondil kusurları için geliştirilmiş olsa da, bu tür implantlar şimdi mevcuttur ve kalça için kullanımda, ayak bileği, omuz, ve dirsek4,5,6. Tatmin edici bir sonuç için, mekanik eklem hizalaması ve karşı kıkırdak durumunu değerlendirmek çok önemlidir. Ayrıca implantın çıkıntısı olmadan doğru implantasyonun temel7olduğu gösterilmiştir.
Klinik çalışmalar ağrı azaltma ve çeşitli yerler için orta yaşlı hastalarda fonksiyonun iyileştirilmesi açısından mükemmel kısa vadeli sonuçlar gösterdi5,6,8. Allogreft implantasyonu ile karşılaştırıldığında, fokal metal implantlar erken ağırlık taşıma sağlar. Ancak, karşıt eklem kıkırdağı hastaların önemli sayıda hızlandırılmış aşınma gösterdi9,10. Bu nedenle, hatta uygun yerleştirme ile, birçok durumda yerli kıkırdak dejenerasyonu kaçınılmaz görünüyor, altta yatan mekanizmalar belirsiz liğini korurken. Kalça11 bipolar hemiartroplasti sonra benzer dejeneratif değişiklikler gözlenmiştir ve aktivite ve yükleme ile artar12.
Tribolojik deneyler bu tür eşleşmeleri in vitro olarak inceleme ve fizyolojik koşullar altında meydana gelen farklı yükleme durumlarını simüle etme olanağı sağlar13. Osteokondral pimlerin kullanımı, yerli kıkırdak veya herhangi bir implant malzemesi14'e karşı kayan eklem kıkırdağının tribolojisini araştırmak için basit bir geometri modeli sunar ve tüm eklem simülasyon modellerinde daha fazla kullanılabilir15. Metal-on-kıkırdak eşleşmeleri hızlandırılmış kıkırdak aşınmagöstermek, ekstrasellüler matris bozulması, ve bir kıkırdak-on-kıkırdak eşleştirme ile karşılaştırıldığında yüzeysel bölgede hücre canlılığı azalmış16. Kıkırdak hasarı yüzeysel ve orta bölgeler arasında delaminasyon şeklinde esas olarak oluştu17. Ancak kıkırdak dejenerasyonuna yol açan mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Bu protokol eklem kıkırdağının biyosentetik aktivitesinin kapsamlı bir analizini sağlar. Katabolik genlerin metabolik aktivitesi ve gen ekspresyonu düzeylerinin belirlenmesi ile kıkırdak dökümü için erken endikasyonlar saptanabilir. In vitro tribolojik deneylerin avantajı, yükleme parametrelerinin çeşitli yükleme koşullarını taklit etmek için ayarlanabilmektir.
Bu nedenle, aşağıdaki protokol deneysel bir hemiartroplasti modelini temsil eden bir metal-on-kıkırdak eşleştirme simüle etmek için uygundur.

<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

Orta yaşlı hastalarda osteokondral defektler fokal metalik implantlarla tedavi edilebilir. İlk olarak diz eklemindeki bozukluklar için geliştirilen implantlar artık omuz, kalça, ayak bileği ve ilk metatarsalphalangeal eklem için kullanılabilir. Ağrı azaltma ve klinik iyileşme sağlarken, karşıt kıkırdak progresif dejeneratif değişiklikler birçok hastada görülmektedir. Bu hasara yol açan mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Bu protokol, bir metal-on-kıkırdak eşleştirme ve eklem kıkırdağının kapsamlı analizi simüle etmek için bir tribolojik deney açıklar. Metal implant malzemesi, insan eklem kıkırdağı için bir model olarak sığır osteokondral silindirlere karşı test edilir. Farklı yükler ve sürgülü hızlar uygulanarak fizyolojik yükleme koşulları taklit edilebilir. Bu protokolde eklem kıkırdağı üzerindeki etkilerinin kapsamlı bir analizini sağlamak amacıyla histoloji, metabolik aktivite ve gen ekspresyonu analizleri açıklanmıştır. Tribolojik testlerin en büyük avantajı, yükleme parametrelerinin in vivo koşulları simüle etmek için serbestçe ayarlanabilmektir. Ayrıca, yağlama veya pro-inflamatuar ajanların etkisini araştırmak için farklı test çözümleri kullanılabilir. Kıkırdak spesifik genler ve katabolik genler için gen ekspresyonu analizi kullanılarak mekanik yüklemeye yanıt olarak eklem kondrositmetabolizmasında erken değişiklikler saptanabilir.

Temas alanı ve kontak tonu bir basınç ölçüm filmi kullanılarak teyit edilmelidir(Şekil 1). Fizyolojik yükleme durumu, tanımlanmış temas basınçları için referans künyeleri ile karşılaştırılarak doğrulanabilir. Test sırasında sürtünme katsayısı sürekli olarak izlenir. Göç eden bir temas alanında, düşük sürtünme katsayısı en az 1 saat boyunca tutulabilir (Şekil 2). Safranin O kullanılarak hücre dışı matris bileşimi ve ...

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

Bu protokol, metal implant materyaline karşı kayan osteokondral silindirlerin hazırlanmasını, biyotribolojik testlerini ve analizini açıklamaktadır. Bu protokolde yer alan sonuç önlemleri metabolik aktivite, gen ekspresyonu ve histolojidir.

İmplantlar İçin Metale Karşı Kayan Eklem Kıkırdağının Biyotribolojik Test ve Analizi

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

Protokolümüz, ortopedik implantlar için metalin kasiküler kıkırdaklara karşı kaymasını test etmeyi ve böylece fokal implantların veya hemiartroplastinin belirli kondrasitlerin biyosentetik aktivitesi üzerindeki etkilerini araştırmayı mümkün kılarak bu tekniğin temel avantajı, kıkırdak eşleştirmesinde mekanik yüklemenin hem tribolojik özellikleri hem de biyolojik etkileri hakkında kapsamlı bir fikir edinilmesidir. Bu teknik, diz veya kalça hemiartroplastisi bir osteokondral defekti tedavi etmek için bir fokal metalik implantlar implantasyonu gibi cerrahi işlemler den sonra klinik bulgular iltifat olabilir. Prosedürü gösteren Christopher Bauer, Tuna Üniversitesi'ndeki laboratuvarımda doktora sonrası yapılacak.Plaka konfigürasyonu, dikey yükleme yetenekleri ve ayarlanabilir yük ve sürgülü hız üzerinde bir silindir ile ticari olarak kullanılabilir bir karşılıklı tribometre kullanın. Ayrıca, bir sıvı hücre bir yağlama çözeltisi testleri gerçekleştirmek için gereklidir. Alt numune tutucudaki osteokondral silindirleri sürgülü yönle hizalanmış işaretleme ile düzeltin.Bir basınç ölçüm filmi kullanarak kıkırdak sistemi üzerinde kobalt krom mobibim temas basıncı belirleyerek başlayın. Basınç ölçüm filmini arayüze yerleştirin ve ilk temas basıncını, temas boyutunu ve şeklini belirlemek için 30 saniye boyunca statik bir yük uygulayın. Kobalt krom mobibdenum silindirleri üst yük hücresine monte edin.Osteokondral silindirbatık ve metal kıkırdak kayar arayüzü kapsayacak şekilde sıvı hücre içine test çözeltisi ekleyin. Test boyunca korunacak normal kuvvet darbesi ve sürgülü hızda açıklanan test parametrelerini ayarlayın. Metal silindirin, yağ çözeltisindeki eklem kıkırdağına karşı karşılıklı kaymaya başlayın.Deney boyunca sürtünme katsayısını izlemek, deneyi sonlandırır. Arzu test süresinden sonra osteokondral fişi numune tutucudan alın ve daha fazla biyolojik analize kadar orta derecede saklayın. Test süresince kontrol numunelerini ve test çözümlerini oda sıcaklığında tutun ve mekanik yüklemeye maruz kalan numunelerle birlikte analiz edin.Yer, bir ölçekte 24 kuyu plaka ve sıfır. Osteokondral fişi PBS ile durulayın ve petri kabına yerleştirin. Daha sonra bir neşter kullanarak kıkırdağı tek parça halinde ikiye bölerek kıkırdağı iki eşit parçaya ayırın, böylece temas alanı her iki kıkırdak parçasına eşit olarak dağıtılır ve bir yarısını yaklaşık bir milimetre küplü parçalara ayırın.Gen ekspresyonu analizi için ikinci yarısında kullanın 24 iyi plaka hazırlanan bir kuyu içine kıyma kıkırdak aktarın ve doku ağırlığı her örnek için bu işlemi tekrarlayın ve plaka her kuyuya büyüme orta bir mililitre ekleyin. Her kuyuya 500 mikrolitre XTT çözeltisi ekleyin ve kuluçkadan sonra dört saat boyunca 37 santigrat derece ve %5 karbondioksit le plakayı kuluçkaya yatırın ve beş mililitrelik bir tüpe aktarın. Tetrazolyum ürününü her kuyudaki kıkırdak dokusuna 500 mikrolitre DMSO ekleyerek çıkarın ve oda sıcaklığında bir saat boyunca sürekli ajitasyon uygulayın, DMSO çözeltisini çıkarın ve önceden toplanan XTT çözeltisi ile çekin.Her numunenin 100 mikrolitresini triplicates'te 96 kuyu plakasına aktarın. 492 nanometre dalga boyunda emiciliği ölçmek için bir plaka okuyucu ve 690 nanometre referans dalga boyu kullanın. RNA kıyma izole etmek için küçük parçalar halinde osteokondral fiş elde edilen kıkırdak dokusunun ikinci yarısında seramik boncuk ve lisanslı tampon 300 mikrolitre içeren bir tüp doku aktarın.%1 beta merkaptoetanol ile her koşudan sonra 20 dakikalık soğutma aşaması ile 20 saniye boyunca 6, 500 RPM uygulayan dokuyu homojenize etmek için ticari bir lysate kullanın. Her numuneye 20 mikrolitre proteinaz K ve 580 mikrolitre RNA'sız su ekleyin ve 55 derecede 30 dakika kuluçkaya yatırın. Numuneleri 10,000 kez G'de üç dakika santrifüj edin ve süpernatantı 1,5 mililitrelik tüplere aktarın.Her tüpe %90 etanol 0,5 cilt ekleyin ve karıştırın ve numunenin 700 mikrolitresini iki mililitrelik toplama tüpündeki RNA bağlama sütununa aktarın ve 8,000 kez G'yi 15 saniye boyunca santrifüj edin. Akış-through atın ve lysate geri kalanı için santrifüj adımı tekrarlayın. Sütuna 350 mikrolitre arabellek RW ekleyin.8,000 kez G'yi 15 saniye boyunca santrifüj edin ve akışı atın. 10 mikrolitre DNA stok çözeltisini ve 70 mikrolitre tampon RDD'yi karıştırın. RNA arıtma membranına çözeltiekleyin ve oda sıcaklığında 15 dakika kuluçkaya yatırın ve sütuna 350 mikrolitre tampon RW ekleyin.15 saniye boyunca 8,000 kez G'de santrifüj edin ve rna arıtma sütununa 500 mikrolitre tampon RPE ekleyin ve 8'de santrifüj yapın, 15 saniye boyunca 000 kez G akışı atmak ve RNA arıtma sütununa tampon RPE başka bir 500 mikrolitre eklemek için sonra 8, 000 kez G iki dakika için yeni bir 1.5 mililitre toplama tüpü sütun yerleştirin ve 30 mikrolitre eklemek RNA'lar tüpü 8,000 kez G'de bir dakika santrifüj, rna sentezlenmiş cDNA'yı ticari bir kiterlik kullanarak ima edip tüm bölgeleri karıştırır, RNA örneğini ekleyin ve metin el yazmasında açıklandığı gibi reaksiyon ve termal döngücünü gerçekleştirir. RTQ PCR ana karışımı dokuz mikrolitre ekleyin ve bir mikrolitre cDNA 96 iyi plaka her bir örnek triplicates ile pcr plaka parlar tavan yağı ve santrifüj ile 877 kez G dört derece santigrat 10 dakika RTQ PCR ve hassas ve termal çevrim gerçekleştirin. El yazması talimatlara göre.Metal kıkırdak arayüzünde temas alanı ve temas basıncı test edilmeden önce bir basınç ölçüm filmi kullanılarak teyit edilmelidir. Fizyolojik yükleme durumu daha sonra tanımlanmış temas için referans çıkarım ile elde edilen künye karşılaştırılarak teyit edilebilir Düşük sürtünme katsayısı göç eden bir temas alanı ile en az bir saat boyunca muhafaza edilebilir. Hücre dışı matriks bileşimi ve yapısı safran ve O boyama ile belirlenebilir.Safran ve O boyama yoğunluğu proteoglikan içeriği ile orantılıdır. Proteoglikan içeriği eklem yüzeyine göre değişir ancak temel numunelerde doku kesiti boyunca düzgün olmalıdır, mekanik yükleme ile etkisiz hale geçirilebilen glikozaminoglikanların ekstraksiyonuna işaret eder. Sığır eklem kondrasitlerinin metabolik aktivitesi hasat alanından bağımsızdır ancak mekanik yükleme ile birlikte artış gösterir.Kıkırdak spesifik genlerin gen ekspresyonu düzeyleri fizyolojik yükleme koşulları ile artmıştır. Oysa katabolik genler sabit temas alanı ile yukarı düzenlenir. Bu işlemden sonra kıkırdak web ürünlerinin belirlenmesi ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak eklem yüzeyinin analizi dahil olmak üzere ek analizler yapılabilir ve ayrıca çeşitli tribolojik eşleştirmelerde eklem kıkırdağının yağlamasını optimize etmeye çalışırız.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

Kas-iskelet Ultrason Görüntüleme Bir Roman Uygulama

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

Lokalize Histopatolojik Analiz için bir Retina Protez ile implant İşleme Teknikleri Gözler için: Bölüm Retina Tacks ile 2 Epiretinal İmplantlar

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

Kırılma Mukavemeti Test ve Kantitatif BT merkezli Sonlu Elemanlar Analizi Proksimal Kadavra Femur Hazırlık

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

Diş implantları için farklı malzemeler üzerinde sözlü biyofilm oluşumu

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

Metalik yabancı cisim yeme çocuklar için el Metal detektörü tarama

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

İnsan Kan Akışını Taklit Eden Akış Döngüsü Modelinde Kanla Temas Eden İmplantların Hemokomuuyum Testi

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

İskemik Kalp Hastalığının Domuz Modellerinde 3D Baskılı Koroner Stenoz İmplantlarının Konuşlandırılmasında Yeni Perkütan Yaklaşım

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

Kemik Liyagisi Rekonstrüksiyonu İçin Hastaya Özel İmplantların 3Boyutlu Planlama ve Basımı

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

Hastaya Özel İmplantların 3Boyutlu Planlama ve Baskı ile Yüz Deformitelerinin Tedavisi

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