Name: a friction testing-bioreactor device for study of synovial joint biomechanics, mechanobiology, and physical regulation
Uploaded: 2022-06-02T13:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Friction Testing-Bioreactor Device for Study of Synovial Joint Biomechanics, Mechanobiology, and Physical Regulation at JoVE.com

تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة البحث العلمي لجراحة العظام ، NIH 5R01 AR068133 ، NIH TERC 5P41EB027062 ، و NIGMS R01 692 GM083925 (معرف الممول: 10.13039 / 100000057).

تم استخدام مفاصل الركبة البقرية اليافعة ، التي تم الحصول عليها من مسلخ محلي ، لهذه الدراسة. يتم إعفاء الدراسات التي أجريت على عينات العينات البقرية هذه من لجنة كولومبيا المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC).
1. تصميم جهاز اختبار الاحتكاك
ملاحظة: ي...

توجد بيئة ميكانيكية ديناميكية داخل المفصل حيث يتعرض الغضروف لقوى الضغط والشد والقص ، والضغوط الهيدروستاتيكية والتناضحية44,45. على الرغم من أن الغضروف هو النسيج الحامل الرئيسي للمفصل ، إلا أن الغشاء الزليلي يخضع أيضا لتفاعلات احتكاكية مع سطح الغضروف ومع نفس?...

هشاشة العظام (OA) هو مرض المفاصل التنكسية الموهنة التي تؤثر على أكثر من 32 مليون بالغ أمريكي ، مع الرعاية الصحية والتكلفة الاجتماعية والاقتصادية لأكثر من 16.5 مليار دولار1. وقد تميز المرض بشكل كلاسيكي بتدهور الغضروف المفصلي والعظام تحت الغضروفية. ومع ذلك ، فقد اكتسبت التغييرات في الغشاء الزليلي مؤخرا تقديرا حيث تم ربط التهاب الغشاء الزليلي بأعراض OA والتقدم2،3،4. في OA الأولي (مجهول السبب) ، يمنع "البلى والتمزق" الطبيعي المرتبط بالشيخوخة قدرة الغضروف على الحفاظ على وظائفه الحاملة والتزييت. وقد ثبت أن الضغوط الناتجة عن التلامس المنزلق لفترات طويلة لطبقات الغضروف المفصلي أو التلامس المنزلق للغضروف ضد المواد المزروعة تسهل تآكل التفكيك من خلال فشل التعب تحت السطح 5,6. نظرا لوجود بيئة ميكانيكية ديناميكية داخل المفصل 7,8 ، فإن التفاعلات الاحتكاكية للغضروف المفصلي والغشاء الزليلي قد تؤثر على توازن المفاصل من خلال تآكل مستوى الأنسجة والنقل الميكانيكي الخلوي. لدراسة هذه العمليات الميكانيكية والميكانيكية البيولوجية ، تم تصميم جهاز لتكرار حركة المفصل مع تحكم محكم في التحميل الانضغاطي والاحتكاكي5،6،9،10،11،12،13.
يصف هذا البروتوكول جهاز اختبار الاحتكاك الذي يوفر حركة متبادلة ومترجمة وحمل ضاغط إلى ملامسة أسطح الأنسجة الحية. يسمح الجهاز الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر للمستخدم بالتحكم في مدة كل اختبار ، والحمل المطبق ، ونطاق حركة مرحلة الترجمة ، وسرعة الترجمة. الجهاز معياري ، مما يسمح باختبار الوجوه المضادة المختلفة ، مثل الأنسجة على الأنسجة (الغضروف على الغضروف والغشاء الزليلي على الغضروف) والأنسجة على الزجاج. بالإضافة إلى القياسات الوظيفية التي حصل عليها المختبر ، يمكن تقييم مكونات حمام التشحيم والأنسجة قبل الاختبار وبعده لتقييم التغيرات البيولوجية التي ينقلها نظام تجريبي معين.
تم إجراء دراسات لثلاثية الغضاريف منذ عقود ، وتم تطوير العديد من التقنيات لقياس معاملات الاحتكاك بين الغضروف والزجاج والغضروف على الغضروف14,15. يتم تحفيز النهج المختلفة من خلال المفصل و / أو آلية التشحيم ذات الاهتمام. غالبا ما تكون هناك مفاضلة بين التحكم في المتغيرات التجريبية وتلخيص المعلمات الفسيولوجية. تستخدم الأجهزة على غرار البندول المفاصل السليمة كنقطة ارتكاز للبندول البسيط حيث يترجم سطح مفصل واحد بحرية على السطح الثاني14،16،17،18. بدلا من استخدام المفاصل السليمة ، يمكن الحصول على قياسات الاحتكاك عن طريق تحريك الغضروف على الأسطح المطلوبة14،19،20،21،22،23،24،25. وقد تفاوتت معاملات الاحتكاك المبلغ عنها للغضروف المفصلي على نطاق واسع (من 0.002 إلى 0.5) اعتمادا على ظروف التشغيل14,26. تم إنشاء أجهزة لتكرار الحركة الدوارة23،27،28. طور Gleghorn et al.26 مقياس ثلاثي مخصص متعدد الآبار لمراقبة ملامح تشحيم الغضروف باستخدام تحليل منحنى Stribeck ، وتم تطبيق حركة انزلاق متذبذبة خطية بين الغضروف مقابل وجه زجاجي مسطح.
يهدف هذا الجهاز إلى عزل الاستجابات الاحتكاكية واستكشاف البيولوجيا الميكانيكية للأنسجة الحية في ظل ظروف التحميل المختلفة. يستخدم الجهاز إعداد اختبار مبسط يحاكي مفصل المفاصل من خلال الانزلاق الانضغاطي ، والذي يمكن أن يقرب كل من حركة التدحرج والانزلاق مع فهم أن المقاومة في حركة التدحرج النقية لا تذكر بالنسبة لمعامل الاحتكاك المقاس للغضروف المفصلي29. تم تصميم المختبر في الأصل لدراسة آثار ضغط السائل الخلالي على الاستجابة الاحتكاكية للغضروف المفصلي9 ، ومنذ ذلك الحين تم استخدام الاختبار لاستكشاف مواضيع مثل التأثيرات الاحتكاكية لإزالة المنطقة السطحية من الغضروف 10 ، وتأثيرات التشحيم للسائل الزليلي11 ، وفرضيات ارتداء الغضروف5،6،30 ، وقياسات الاحتكاك الغليلي على الأنسجة13 . يمكن للمفاعل الحيوي لاختبار الاحتكاك إجراء تجارب الاحتكاك في ظل ظروف معقمة ، مما يوفر آلية جديدة لاستكشاف كيفية تأثير قوى الاحتكاك على الاستجابات الميكانيكية البيولوجية للغضروف الحي والغشاء الزليلي. يمكن استخدام هذا التصميم كمفاعل حيوي للمحاكاة الحيوية لدراسة التنظيم الفيزيائي لأنسجة المفاصل الحية استجابة للتحميل الفسيولوجي التطبيقي المرتبط بمفصل المفصل ثنائي المفصل.
تقدم هذه الدراسة تكوينا لاختبار احتكاك الغشاء الزليلي على الغضروف عبر مجموعة من ضغوط التلامس وفي حمامات التشحيم المختلفة. مساحة السطح المفصلية لمعظم المفاصل هي ، إلى حد كبير ، الأنسجة الزلالية31. في حين أن انزلاق الغشاء الزليلي على الغضروف لا يحدث على الأسطح الحاملة الأولية ، إلا أن التفاعلات الاحتكاكية بين النسيجين قد لا تزال لها آثار مهمة على إصلاح مستوى الأنسجة والنقل الميكانيكي للخلايا. وقد تبين سابقا أن الخلايا الزليلي الشبيهة بالخلايا الليفية (FLS) الموجودة على الطبقة الداخلية من الغشاء الزليلي حساسة ميكانيكيا ، وتستجيب لإجهاد القص الناجم عن السوائل32. وقد ثبت أيضا أن تمدد33,34 وإجهاد القص الناجم عن السوائل35 يعدل إنتاج زيوت التشحيم FLS. على هذا النحو ، قد يوفر الاتصال المنزلق المباشر بين الغشاء الزليلي والغضروف حافزا ميكانيكيا آخر للخلايا المقيمة في الغشاء الزليلي.
تم نشر عدد قليل فقط من التقارير حول معاملات احتكاك الغشاء الزليلي31,36. وسعى Estell et al.13 إلى التوسع في التوصيف السابق باستخدام الوجوه المضادة ذات الصلة بيولوجيا. مع قدرة جهاز اختبار الاحتكاك على اختبار الأنسجة الحية ، من الممكن محاكاة تفاعلات الأنسجة الفسيولوجية أثناء مفصل المفصل لتوضيح دور إجهاد القص على الاتصال على وظيفة الخلايا الزليلي ومساهمته في التداخل بين الغشاء الزليلي والغضروف. وقد تورط هذا الأخير في التوسط في التهاب المفاصل الزليلي في التهاب المفاصل وما بعد الإصابة. نظرا للقرب المادي للغضروف من الغضروف الزليلي والسائل الزليلي ، الذي يحتوي على خلايا زليلية تظهر قدرة متعددة القدرات ، بما في ذلك تكوين الغضروف ، فمن المفترض أن الخلايا الزليلي تلعب دورا في توازن الغضروف وإصلاحه عن طريق الالتفاف على السطح المفصلي. في هذا السياق ، قد يؤدي الاتصال الجسدي والقص المتبادل للغضروف - الغشاء الزليلي و synovium إلى زيادة إمكانية وصول الخلايا الزلالية إلى مناطق تلف الغضروف37،38،39،40. لن توفر الدراسات التي تستخدم تكوينات الغشاء الزليلي على الغضروف رؤى ثاقبة حول ميكانيكا الأنسجة الإجمالية المشتركة وعلم التريبولوجيا فحسب ، بل قد تؤدي أيضا إلى استراتيجيات جديدة للحفاظ على صحة المفاصل.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aluminum foil</td>
			<td>Reynolds Group Holdings</td>
			<td>Reynolds Wrap</td>
			<td>Sterile tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum-framed acrylic enclosure</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Friction tester component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclavable instant sealing sterilization pouches</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>01-812-54</td>
			<td>Sterilization of tools</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave</td>
			<td>Buxton</td>
			<td></td>
			<td>Sterilization of tools</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beaker (250 mL)</td>
			<td>Pyrex Vista</td>
			<td>70000</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine (Povidone Iodine Prep Solution)</td>
			<td>Medline Industries, LP</td>
			<td>MDS093906</td>
			<td>Sterile tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological safety cabinet</td>
			<td>Labconco</td>
			<td>Purifier Logic+ Class II, Type A2 BSC</td>
			<td>Sterile tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biospy punch</td>
			<td>Steritool Inc.</td>
			<td>50162</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Box cutter</td>
			<td>American Safety Razor Company</td>
			<td>94-120-71</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circular acrylic-sillicone post (synovium)</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture media</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>DMEM (Cat No. 11-965-118; Gibco) supplemented with 50 &#956;g/mL L-proline (Cat. No. P5607; Sigma), 100 &#956;g/mL sodium pyruvate (Cat. No. S8636; Sigma), 1% ITS (Cat. No. 354350; Corning), and 1% antibiotic&#8211;antimycotic (Cat. No. 15-240-062, Gibco)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate (Loctite 420 Clear)</td>
			<td>Henkel</td>
			<td>135455</td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dead weights</td>
			<td>OHAUS</td>
			<td></td>
			<td>Normal load</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 200 proof</td>
			<td>Decon Labs, Inc.</td>
			<td>2701</td>
			<td>Dilute to 70 %</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fixed base</td>
			<td>ThorLabs, Inc.</td>
			<td>SB1T</td>
			<td>Friction tester component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps (synovium harvest)</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11019-12</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps (synovium mounting)</td>
			<td>Excelta</td>
			<td>3C-S-PI</td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Horizontal linear encoder (for translating stage)</td>
			<td>RSF Electronics, Inc.</td>
			<td>MSA 670.63</td>
			<td>Friction tester component; system resolution of 1 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot glue gun and glue</td>
			<td>FPC Corporation</td>
			<td>Surebonder Pro 4000A</td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabVIEW</td>
			<td>National Instruments Corporation</td>
			<td>LabVIEW&#160; 2010</td>
			<td>Friction testing program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Load cell</td>
			<td>JR3 Inc.</td>
			<td>20E12A-M25B</td>
			<td>Friction tester component; 0.0019 lbs resolution in x&#38;y, 0.0038 lbs resolution in z</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loading platen</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O-ring</td>
			<td>Parker</td>
			<td>S1138AS568-009</td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish (60 mm)</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>351007</td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PivotLok Work Positioner (tibia holder)</td>
			<td>Industry Depot, Pivot Lok</td>
			<td>PL325</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Removable base</td>
			<td>ThorLabs, Inc.</td>
			<td>SB1B</td>
			<td>Friction tester component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ring stand</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blades</td>
			<td>Havel&#39;s Inc.</td>
			<td>FSC22</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel handle</td>
			<td>FEATHER Safety Razor Co., Ltd.</td>
			<td>No. 4</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screwdriver</td>
			<td>Wera</td>
			<td>3334</td>
			<td>Tissue harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stage</td>
			<td>JMAR</td>
			<td></td>
			<td>Friction tester component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stepper motor</td>
			<td>Oriental Motor Co., Ltd.</td>
			<td>PK266-03B</td>
			<td>Friction tester component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suction tool</td>
			<td>Virtual Industries, Inc.</td>
			<td>PEN-VAC Vacuum Pen</td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Support rod</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14061-09</td>
			<td>Tissue mounting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synovial fluid (bovine)</td>
			<td>Animal Technologies, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Friction testing bath</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing bath</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Phosphate-Buffered Saline (PBS) with protease inhibitors: 0.04% isothiazolone-base biocide (Proclin 950 Cat. No. 46878-U; Sigma) and 0.1% protease inhibitor - 0.05 M ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA (Cat. No. 0369; Sigma)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture incubator</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Isotemp</td>
			<td>Sterile culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vertical linear encoder (for loading stage)</td>
			<td>Renishaw</td>
			<td>T1031-30A</td>
			<td>Friction tester component; 20 nm resolution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Voice coil actuator</td>
			<td>H2W Technologies</td>
			<td>NCC20-15-027-1RC</td>
			<td>Friction tester component</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a friction testing-bioreactor device for study of synovial joint biomechanics, mechanobiology, and physical regulation

في هشاشة العظام الأولية (OA) ، يمنع "البلى والتمزق" الطبيعي المرتبط بالشيخوخة قدرة الغضروف على الحفاظ على وظائفه الحاملة والتزييت ، مما يعزز بيئة مادية ضارة. قد تؤثر التفاعلات الاحتكاكية للغضروف المفصلي والغشاء الزليلي على توازن المفاصل من خلال تآكل مستوى الأنسجة والنقل الميكانيكي الخلوي. لدراسة هذه العمليات الميكانيكية والميكانيكية البيولوجية ، يتم وصف جهاز قادر على تكرار حركة المفصل. يتحكم جهاز اختبار الاحتكاك في توصيل حركة الترجمة المتبادلة والحمل العادي إلى وجهين بيولوجيين متلامسين. تعتمد هذه الدراسة تكوين الغشاء الزليلي على الغضروف ، ويتم تقديم قياسات معامل الاحتكاك للاختبارات التي يتم إجراؤها في حمام ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) أو السائل الزليلي (SF). تم إجراء الاختبار لمجموعة من ضغوط التلامس ، مما يسلط الضوء على خصائص التشحيم ل SF تحت الأحمال العالية. يمكن استخدام جهاز اختبار الاحتكاك هذا كمفاعل حيوي للمحاكاة الحيوية لدراسة التنظيم الفيزيائي لأنسجة المفاصل الحية استجابة للتحميل الفسيولوجي التطبيقي المرتبط بمفصل المفصل ثنائي المفصل.

تم استخدام تكوين الغشاء الزليلي على الغضروف لاختبار الاحتكاك للنبتات البقرية اليافعة. تم تركيب الغشاء الزليلي على صفيحة تحميل أكريليك قطرها 10 مم بحيث تكون الطبقة الداخلية على اتصال بالغضروف الأساسي. تم استخدام شريط الظنبوب كوجه مضاد للغضروف (الشكل 6A). تم قطع شرائط الظنبوب...

Watch this Scientific Journal Video about A Friction Testing-Bioreactor Device for Study of Synovial Joint Biomechanics, Mechanobiology, and Physical Regulation at JoVE.com

A Friction Testing-Bioreactor Device for Study of Synovial Joint Biomechanics, Mechanobiology, and Physical Regulation

يصف هذا البروتوكول جهاز اختبار الاحتكاك الذي يطبق الانزلاق المتبادل المتزامن والحمل العادي على وجهين بيولوجيين متلامسين.

جهاز اختبار الاحتكاك - المفاعل الحيوي لدراسة الميكانيكا الحيوية للمفصل الزليلي ، وعلم الأحياء الميكانيكي ، والتنظيم الفيزيائي

In primary osteoarthritis (OA), normal 'wear and tear' associated with aging inhibits the ability of cartilage to sustain its load-bearing and lubrication ...

تقليديا ، استخدمنا المختبر لدراسة الأنسجة غير الحية لحساب معاملات الاحتكاك ولكننا نعمل على توسيع قدرات المختبر بشكل كبير لاختبار الأنسجة الحية وتقييم التفاعلات البيولوجية. يوفر جهاز اختبار الاحتكاك حركة ترجمة متبادلة وحمل ضاغط لملامسة أسطح الأنسجة الحية. الجهاز معياري ، مما يسمح باختبار مختلف الوجوه البيولوجية المضادة.يمكن أن توفر هذه الطريقة نظرة ثاقبة حول كيفية تأثير قوى الاحتكاك على الاستجابات الميكانيكية والميكانيكية البيولوجية للغضروف الحي والغشاء الزليلي ، مما قد يؤدي إلى استراتيجيات جديدة للحفاظ على صحة المفاصل. ابدأ بحصاد الزعنفة البقرية اليافعة. باستخدام شفرة مشرط ، تتبع الخطوط العريضة لمنطقة الغشاء الزليلي ذات الاهتمام.باستخدام الملقط ، أمسك أحد طرفي الغشاء الزليلي وارفعه بلطف لتمديد الغشاء الزليلي البعيد إلى العظم الأساسي. استخدم شفرة مشرط لإزالة الغشاء الزليلي من العظم ووضع الأنسجة في وسائط الثقافة المناسبة أو محلول حمام الاختبار. ثم حصاد الغضروف البقري الأحداث عن طريق تأمين الساق في حامل قابل للتعديل.قم بإزالة الغضروف المفصلي بعناية مع تجنب ملامسة سطح الغضروف. على الحواف الخارجية لهضبة الظنبوب، استخدم قاطع صندوقي لقطع الغضروف عموديا على الغضروف باتجاه العظم. قطع تماما من خلال الغضروف لجعل حواف مستقيمة أو الجانبين.إزالة الأنسجة الزائدة. على الحواف الخارجية ، استخدم قاطع الصندوق لإجراء قطع نظيف في الواجهة بين العظم والغضروف. لإزالة الشريط الظنبوبي من سطح الهضبة، أدخل بلطف مفك براغي مسطح الرأس أسفل القطع وقم بتدويره بلطف لتخفيف الغضروف المفصلي من العظم تحت الغضروف.عندما ترتخي العينة، ادفع مفك البراغي ببطء إلى الأمام حتى ينفصل شريط الغضروف عن العظم. تأكد من دفع مفك البراغي نحو العظم ، وليس الغضروف. باستخدام قاطع صندوقي ، قم بقطع سطح هضبة الظنبوب لإنتاج عينات مستطيلة بالحجم والسمك المطلوبين.ضع الأنسجة في وسائط الثقافة المناسبة أو محلول الاستحمام الاختباري. إذا تم استخدام الشريط الظنبوبي كوجه سفلي ، فقم بإزالة القاعدة المغناطيسية القابلة للفصل ولصق طبق بتري قطره 60 ملم على السطح العلوي للقاعدة القابلة للفصل. مع لصق طبق بتري في مكانه ، قم بتوصيل القاعدة المنفصلة بالقاعدة الثابتة ووضع علامة على طبق بتري للإشارة إلى اتجاه الانزلاق.ضع كمية صغيرة من سيانواكريليت على وسط الطبق. محاذاة شريط الظنبوب مع الاتجاه المنزلق للمرحلة. اضغط برفق على شريط الغضروف على الطبق.استعادة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة إلى قاعدتها الثابتة المقترنة في اختبار الاحتكاك. املأ طبق بتري بمحلول حمام الاختبار المطلوب. إذا تم استخدام الغشاء الزليلي كواجهة مضادة علوية ، فقم بإزالة السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم من اختبار الاحتكاك.ضع الغشاء الزليلي فوق السطح الزجاجي الدائري. لتأمين الغشاء الزليلي ، انشر حلقة O على محيطها. باستخدام الملقط ، اسحب الغشاء الزليلي برفق لتمديد الأنسجة المشدودة والمسطحة أسفل الحلقة O.تقليم الأنسجة الزائدة بالمقص الجراحي. قم باستعادة السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم إلى جهاز اختبار الاحتكاك. اضبط الارتفاع الرأسي لسطح التحميل بحيث يحوم الغشاء الزليلي فوق الوجه السفلي ويتم غمره في حمام الاختبار.أدخل العينات المثبتة في جهاز اختبار الاحتكاك. افتح إنشاء البيانات التناظرية MF DAQ. تهيئة تحميل PID وتشغيل Windows المتصل الديناميكي في البرنامج.قم بتشغيل إنشاء البيانات التناظرية MF DAQ وتهيئة نافذة تحميل PID عن طريق الضغط على الزر تشغيل. انتقل إلى علامة التبويب السائر في نافذة مشغل المتصل الديناميكي. حدد تسارع مرحلة الترجمة وسرعتها وبعدها في مربعات إدخال المستخدم.لإدخال مدة الاختبار ، انقر فوق الزر فتح مجلد في أسفل يمين جدول الحالة الزمنية وحدد مسار ملف Stepper Time Index. ثم حدد مدة الاختبار مرة أخرى في علامة التبويب الملف الصوتي. حدد مسار ملف فهرس الملف Voice Coil بالنقر فوق الزر "فتح مجلد" في أسفل يمين جدول الحالة الزمنية وحدد الملف.يجب إجراء ذلك سواء تم استخدام الملف الصوتي أم لا. تطبيق الحمل العادي. في حالة استخدام الأوزان الميتة، ضع الأوزان المطلوبة على المحامل الخطية فوق السطح الزجاجي للتحميل.تأكد من أن الحمل المطبق بالإضافة إلى وزن السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم لا يتجاوز السعة المقدرة لخلية التحميل. حدد المسار واسم الملف لتخزين البيانات باستخدام الزر فتح مجلد على يسار المربع الحق في الملف. احفظ الملف بامتداد txt.قم بتوسيط الوجه السفلي أسفل الوجه العلوي وقم بتعيينه على أنه موضع صفر X. للقيام بذلك، قم بتشغيل نافذة المتصل الديناميكي المشغل عن طريق الضغط على الزر تشغيل. في علامة التبويب السائر ، انقر فوق زر الصفحة الرئيسية لنقل المرحلة إلى آخر موضع صفر X محفوظ.إذا لم تتم محاذاة الوجوه المقابلة، فحرك المرحلة بالنقر فوق زري السهمين الأخضر الأيسر والأيمن. عند الوصول إلى الموقع المطلوب ، انقر فوق الزر صفر لحفظ موقع المرحلة الحالية كموضع صفر X الجديد. أوقف نافذة المتصل الديناميكي المشغل بالنقر فوق الزر إيقاف.بمجرد تمركز الوجوه المضادة العلوية والسفلية ، ابدأ اختبار الاحتكاك للعينات عن طريق بدء الحركة الدورية للمرحلة. بمجرد أن تتحرك المرحلة ، اجعل الوجه العلوي يتلامس ببطء مع الجزء السفلي. دع الاختبار يعمل ، وجمع بيانات اختبار الاحتكاك.بعد مدة الاختبار المطلوبة ، أوقف الاختبار عن طريق الضغط على الزر إيقاف ( Stop) وعن طريق تفريغ العينات عن طريق رفع الوجه العلوي وتحريكه بعيدا عن ملامسة الوجه السفلي المقابل. استخدم الرمز المخصص لحساب معامل الاحتكاك والتباطؤ لكل دورة. تأكد من أن مجلدا واحدا يحتوي على جميع الملفات ذات الصلة.افتح تشغيل دورة الاحتكاك. م ملف. انقر فوق الزر "تشغيل" في البرنامج النصي.حدد ملف البيانات الخام المراد تحليله وموقع الحفظ المطلوب. سيتم إنتاج معامل الاحتكاك ومؤامرات التباطؤ بواسطة MATLAB. تم استخدام تكوين الغشاء الزليلي على الغضروف لاختبار الاحتكاك للنباتات البقرية اليافعة حيث تم تركيب الزعنفة الزليلي على صفيحة تحميل أكريليك قطرها 10 ملليمترات بحيث تكون الطبقة الداخلية على اتصال بالغضروف الأساسي.تم استخدام شريط الظنبوب كوجه مضاد للغضروف. تم حساب معامل الاحتكاك الفعال من متوسط FT مقسوما على FN على كل دورة ترددية ثم تم رسمه مقابل مدة الاختبار للحصول على مخطط معامل احتكاك مقابل الوقت. لكل اختبار، تم حساب متوسط قيم معامل الاحتكاك على مدار الاختبار بأكمله.في حمام اختبار PBS ، زاد متوسط قيم معامل الاحتكاك مع زيادة إجهاد الاتصال. وعلى العكس من ذلك، ظل متوسط قيم معامل الاحتكاك متشابهة مع زيادة إجهاد التلامس في حمام السائل الزليلي البقري. تذكر أن تبدأ في جمع بيانات الحمل قبل ملامسة الأسطح.هذا يضمن إمكانية حساب الحمل الفارغ المناسب. يمكن تقييم مكونات حمام التشحيم والأنسجة قبل وبعد الاختبار لتقييم التغيرات البيولوجية التي ينقلها نظام تجريبي معين.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Mechanical Engineering

Anatomy and Physiology

Bioengineering

Unit 1

Friction

The Joints

SCIENTISTS IN ACTION

Micropatterned Surfaces to Study Hyaluronic Acid Interactions with Cancer Cells

أسطح Micropatterned لدراسة التفاعلات حمض الهيالورونيك مع خلايا السرطان

Cancer invasion and progression involves a motile cell phenotype, which is under complex regulation by growth factors/cytokines and extracellular matrix ...

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

تصنيع ميكروفلويديك من الألياف البوليمرية والحيوية مع الحجم والشكل المصمم مسبقا

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

A Novel Three-dimensional Flow Chamber Device to Study Chemokine-directed Extravasation of Cells Circulating under Physiological Flow Conditions

رواية ثلاثي الأبعاد التدفق جهاز الدائرة لدراسة Chemokine الموجه التسرب من خلايا اعارة تحت ظروف تدفق الفسيولوجي

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell ...

Engineering Platform and Experimental Protocol for Design and Evaluation of a Neurally-controlled Powered Transfemoral Prosthesis

منصة الهندسة وبروتوكول التجريبية للتصميم والتقييم لبدعم Transfemoral تعويضات تسيطر العصبي-

To enable intuitive operation of powered artificial legs, an interface between user and prosthesis that can recognize the user's movement intent is ...

A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology

A منصة رواية تمتد للتطبيقات في الخلايا والأنسجة Mechanobiology

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have ...

Composite Scaffolds of Interfacial Polyelectrolyte Fibers for Temporally Controlled Release of Biomolecules

السقالات المركبة من ألياف بينية متضاعف الكتروليتي عن الإصدار التحكم وزمانيا الجزيئات الحيوية

Various scaffolds used in tissue engineering require a controlled biochemical environment to mimic the physiological cell niche. Interfacial ...

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane PDMS Co-axial Flow Focus Device

ضعف مستحلب الجيل باستخدام Polydimethylsiloxane (PDMS) المشارك المحوري تدفق التركيز الأجهزة

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

Soft Lithographic Procedure for Producing Plastic Microfluidic Devices with View-ports Transparent to Visible and Infrared Light

الإجراء معدني لينة لإنتاج أجهزة موائع جزيئية البلاستيك مع عرض-منافذ شفافة للضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء

Infrared (IR) spectro-microscopy of living biological samples is hampered by the absorption of water in the mid-IR range and by the lack of suitable ...

Stiffness Measurement of Soft Silicone Substrates for Mechanobiology Studies Using a Widefield Fluorescence Microscope

قياس صلابة من ركائز السيليكون لينة للدراسات ميتشانوبيولوجي باستخدام مجهر الأسفار ويديفيلد

Soft tissues in the human body typically have stiffness in the kilopascal (kPa) range. Accordingly, silicone and hydrogel flexible substrates have been ...

Microfluidic Model to Mimic Initial Event of Neovascularization

نموذج microfluidic لتقليد الحدث الأولي من Neovascularization

Neovascularization is usually initialized from an existing normal vasculature and the biomechanical microenvironment of endothelial cells (ECs) in the ...