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

Dit werk werd ondersteund door de Orthopaedic Scientific Research Foundation, NIH 5R01 AR068133, NIH TERC 5P41EB027062 en NIGMS R01 692 GM083925 (Funder ID: 10.13039/100000057).

Voor dit onderzoek werden juveniele runderkniegewrichten, verkregen uit een lokaal slachthuis, gebruikt. Studies met dergelijke monsters van rundermonsters zijn vrijgesteld van Columbia Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
1. Het ontwerpen van het wrijvingstestapparaat
OPMERKING: Een schematische weergave van de wrijvingstestinrichting is weergegeven in figuur 1. Het apparaat is gebouwd op een stijve basis...

Er bestaat een dynamische mechanische omgeving in het gewricht, aangezien kraakbeen wordt blootgesteld aan druk-, trek- en schuifkrachten en hydrostatische en osmotische drukken44,45. Hoewel kraakbeen het belangrijkste dragende weefsel van het gewricht is, ondergaat het synovium ook wrijvingsinteracties met het kraakbeenoppervlak en met zichzelf in regio's waar het weefsel vouwt. De fysieke interacties tussen kraakbeen en synovium zijn waarschijnlijk verantwoorde...

Artrose (OA) is een slopende, degeneratieve gewrichtsziekte die meer dan 32 miljoen Amerikaanse volwassenen treft, met een gezondheidszorg en sociaaleconomische kosten van meer dan $ 16,5 miljard1. De ziekte is klassiek gekenmerkt door de afbraak van gewrichtskraakbeen en subchondraal bot; veranderingen in het synovium hebben echter onlangs waardering gekregen omdat synovitis is gekoppeld aan OA-symptomen en progressie 2,3,4. Bij primaire (idiopathische) artrose remt normale 'slijtage' geassocieerd met veroudering het vermogen van kraakbeen om zijn dragende en smeerfuncties te behouden. Het is aangetoond dat de spanningen die worden gegenereerd door langdurig glijdend contact van gewrichtskraakbeenlagen of glijdend contact van kraakbeen tegen implantaatmaterialen delaminatieslijtage door ondergronds vermoeiingsfalen vergemakkelijken 5,6. Aangezien er een dynamische mechanische omgeving bestaat binnen het gewricht 7,8, kunnen de wrijvingsinteracties van gewrichtskraakbeen en synovium de gewrichtshomeostase beïnvloeden door slijtage op weefselniveau en cellulaire mechanotransductie. Om deze mechanische en mechanobiologische processen te bestuderen, is een apparaat ontworpen om de beweging van het gewricht te repliceren met strakke controle over druk- en wrijvingsbelasting 5,6,9,10,11,12,13.
Het huidige protocol beschrijft een wrijvingstestapparaat dat wederzijdse, translatie- en drukbelasting levert naar contactoppervlakken van levende weefselexplantaten. Het computergestuurde apparaat maakt het mogelijk om de gebruiker de duur van elke test, de toegepaste belasting, het bewegingsbereik van de vertaalfase en de vertaalsnelheid te regelen. Het apparaat is modulair, waardoor verschillende tegenfronten kunnen worden getest, zoals weefsel-op-weefsel (kraakbeen-op-kraakbeen en synovium-op-kraakbeen) en weefsel-op-glas. Naast de functionele metingen die door de tester worden verkregen, kunnen weefsel- en smeerbadcomponenten voor en na het testen worden beoordeeld om de biologische veranderingen te evalueren die door een bepaald experimenteel regime worden aangebracht.
Studies van kraakbeentribologie worden al tientallen jaren uitgevoerd en er zijn verschillende technieken ontwikkeld om wrijvingscoëfficiënten tussen kraakbeen en glas en kraakbeen op kraakbeen te meten 14,15. De verschillende benaderingen worden gemotiveerd door het gewricht en/of het smeermechanisme van belang. Er is vaak een afweging tussen de controle van experimentele variabelen en de recapitulatie van fysiologische parameters. Slingerachtige apparaten gebruiken intacte gewrichten als het steunpunt van een eenvoudige slinger waarbij één gewrichtsoppervlak zich vrij vertaalt over het tweede oppervlak 14,16,17,18. In plaats van intacte verbindingen te gebruiken, kunnen wrijvingsmetingen worden verkregen door kraakbeenexplantaten over de gewenste oppervlakken 14,19,20,21,22,23,24,25 te schuiven. De gerapporteerde wrijvingscoëfficiënten van gewrichtskraakbeen varieerden over een breed bereik (van 0,002 tot 0,5), afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden 14,26. Er zijn apparaten gemaakt om roterende beweging 23,27,28 te repliceren. Gleghorn et al.26 ontwikkelden een multi-well aangepaste tribometer om kraakbeensmeerprofielen te observeren met behulp van Stribeck-curveanalyse, en een lineaire oscillerende glijbeweging werd toegepast tussen kraakbeen tegen een vlak glazen tegenvlak.
Dit apparaat is bedoeld om wrijvingsreacties te isoleren en de mechanobiologie van levende weefsels onder verschillende belastingsomstandigheden te onderzoeken. Het apparaat maakt gebruik van een vereenvoudigde testopstelling die gewrichtssticulatie simuleert door middel van drukbewegingen, die zowel de rol- als de glijdende beweging kan benaderen, met dien verstande dat de weerstand bij zuivere rollende beweging verwaarloosbaar is ten opzichte van de gemeten wrijvingscoëfficiënt van gewrichtskraakbeen29. Oorspronkelijk gebouwd om de effecten van interstitiële vloeistofdruk op de wrijvingsrespons van gewrichtskraakbeen9 te bestuderen, is de tester sindsdien gebruikt om onderwerpen te onderzoeken zoals wrijvingseffecten van het verwijderen van de oppervlakkige zone van kraakbeen10, smeereffecten van synoviale vloeistof11, kraakbeenslijtagehypothesen 5,6,30 en synovium-op-weefsel wrijvingsmetingen13 . De wrijvingstestbioreactor kan wrijvingsexperimenten uitvoeren onder steriele omstandigheden en biedt een nieuw mechanisme om te onderzoeken hoe wrijvingskrachten de mechanobiologische reacties van levend kraakbeen en synovium beïnvloeden. Dit ontwerp kan worden gebruikt als een biomimetische bioreactor om de fysieke regulatie van levende gewrichtsweefsels te bestuderen als reactie op de toegepaste fysiologische belasting geassocieerd met diarthrodiale gewrichts articulatie.
Deze studie presenteert een configuratie voor synovium-op-kraakbeen wrijvingstesten over een reeks contactspanningen en in verschillende smeerbaden. Het scharnierende oppervlak van de meeste gewrichten is voor een groot deel synoviaal weefsel31. Hoewel synovium-op-kraakbeenglijden niet optreedt op primaire dragende oppervlakken, kunnen de wrijvingsinteracties tussen de twee weefsels nog steeds belangrijke implicaties hebben voor herstel op weefselniveau en celmechanotransductie. Eerder is aangetoond dat fibroblastachtige synoviocyten (FLS) die zich op de intimale laag van het synovium bevinden, mechanosensitief zijn en reageren op door vloeistof geïnduceerde schuifspanning32. Het is ook aangetoond dat stretch33,34 en vloeistof-geïnduceerde schuifspanning35 de fls-smeermiddelproductie moduleren. Als zodanig kan direct glijdend contact tussen synovium en kraakbeen een andere mechanische stimulus geven aan residente cellen in het synovium.
Slechts enkele rapporten over synoviumfrictiecoëfficiënten zijn gepubliceerd 31,36. Estell et al.13 probeerden de eerdere karakterisering uit te breiden door gebruik te maken van biologisch relevante tegenwoorden. Met het vermogen van het wrijvingstestapparaat om levende weefsels te testen, is het mogelijk om fysiologische weefselinteracties na te bootsen tijdens gewrichts articulatie om de rol van contactschuifspanning op de synoviocytenfunctie en de bijdrage ervan aan de kruisverwijzing tussen synovium en kraakbeen op te helderen. De laatste is betrokken bij het bemiddelen van synoviale gewrichtsontsteking bij artritis en post-letsel. Vanwege de fysieke nabijheid van kraakbeen tot synovium en synoviale vloeistof, die synoviocyten bevatten die multipotente capaciteit vertonen, waaronder chondrogenese, wordt gepostuleerd dat synoviocyten een rol spelen bij kraakbeenhomeostase en -reparatie door enten op het gewrichtsoppervlak. In deze context kan fysiek contact en wederkerig scheren van kraakbeen-synovium en synovium-synovium de toegankelijkheid van synoviocyten tot regio's met kraakbeenschade vergroten 37,38,39,40. Studies met behulp van synovium-op-kraakbeenconfiguraties zullen niet alleen inzicht geven in de mechanica en tribologie van gewrichtsweefsel, maar ze kunnen ook leiden tot nieuwe strategieën voor het behoud van de gezondheid van de gewrichten.

<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

Bij primaire artrose (OA) remt normale 'slijtage' geassocieerd met veroudering het vermogen van kraakbeen om zijn dragende en smerende functies te behouden, waardoor een schadelijke fysieke omgeving wordt bevorderd. De wrijvingsinteracties van gewrichtskraakbeen en synovium kunnen de cohomeostase beïnvloeden door slijtage op weefselniveau en cellulaire mechanotransductie. Om deze mechanische en mechanobiologische processen te bestuderen, wordt een apparaat beschreven dat in staat is om de beweging van het gewricht te repliceren. Het wrijvingstestapparaat regelt de levering van wederzijdse translatiebeweging en normale belasting naar twee contacterende biologische tegenvlakken. Deze studie hanteert een synovium-op-kraakbeenconfiguratie en wrijvingscoëfficiëntmetingen worden gepresenteerd voor tests die worden uitgevoerd in een fosfaat-gebufferde zoutoplossing (PBS) of synoviale vloeistof (SF) bad. De tests werden uitgevoerd voor een reeks contactspanningen, waarbij de smerende eigenschappen van SF onder hoge belastingen werden benadrukt. Dit wrijvingstestapparaat kan worden gebruikt als een biomimetische bioreactor voor het bestuderen van de fysieke regulatie van levende gewrichtsweefsels als reactie op toegepaste fysiologische belasting geassocieerd met diarthrodiale gewrichtsarticulatie.

Een synovium-op-kraakbeenconfiguratie werd gebruikt om juveniele runderexplantaten te wrijvingstesten. Het synovium werd gemonteerd op een acryllaadplaat met een diameter van 10 mm, zodat de intimale laag in contact zou komen met het onderliggende kraakbeen. Een tibiale strip werd gebruikt als kraakbeen tegengezicht (figuur 6A). Tibiale stroken werden gesneden met een diepte van ongeveer 1,4 mm en een afmeting van 10 mm x 30 mm. De monsters werden gedurende 1 uur bij 37 °C getest in een fos...

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

Het huidige protocol beschrijft een wrijvingstestapparaat dat gelijktijdige wederzijdse glij- en normale belasting toepast op twee contacterende biologische tegenfronten.

Een wrijvingstest-bioreactorapparaat voor de studie van synoviale gewrichtsbiomechanica, mechanobiologie en fysische regulatie

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

Traditioneel hebben we de tester gebruikt om niet-levende weefsels te bestuderen om wrijvingscoëfficiënten te berekenen, maar we breiden de mogelijkheden van de tester aanzienlijk uit om levende weefsels te testen en biologische interacties te evalueren. Het wrijvingstestapparaat levert wederzijdse translatiebeweging en drukbelasting naar contactoppervlakken van levende weefselexplantaten. Het apparaat is modulair, waardoor verschillende biologische tegengezichten kunnen worden getest.De methode zou inzicht kunnen geven in hoe wrijvingskrachten de mechanische en mechanicobiologische reacties van levend kraakbeen en synovium beïnvloeden, wat kan leiden tot nieuwe strategieën voor het behoud van de gezondheid van de gewrichten. Begin met het oogsten van het juveniele rundersynode. Gebruik een scalpelmesje om de omtrek van het synoviumgebied van belang te traceren.Pak met behulp van een tang het ene uiteinde van het synovium vast en til voorzichtig op om het synovium distaal uit te rekken tot het onderliggende bot. Gebruik een scalpelmesje om het synovium uit het bot te verwijderen en plaats het weefsel in de juiste kweekmedia of testbadoplossing. Oogst vervolgens het juveniele runderkraakbeen door het scheenbeen vast te zetten in een verstelbare houder.Verwijder de meniscus voorzichtig en vermijd contact met het kraakbeenoppervlak. Gebruik aan de buitenranden van het tibiale plateau een stanleymes om loodrecht op het kraakbeen naar het bot te snijden. Snijd volledig door het kraakbeen om rechte randen of zijkanten te maken.Verwijder overtollig weefsel. Gebruik aan de buitenranden de stanleymes om een schone snede te maken op het grensvlak tussen het bot en het kraakbeen. Om de tibiale strip van het plateauoppervlak te verwijderen, plaatst u voorzichtig een platte schroevendraaier onder de snede en draait u voorzichtig om het gewrichtskraakbeen van het subchondrale bot los te maken.Terwijl het monster loskomt, duwt u de schroevendraaier langzaam naar voren totdat de kraakbeenstrook loskomt van het bot. Zorg ervoor dat de schroevendraaier naar het bot wordt geduwd, niet naar het kraakbeen. Snijd met behulp van een stanleymes het tibiale plateauoppervlak om rechthoekige monsters van de gewenste grootte en dikte te produceren.Plaats het weefsel in de juiste kweekmedia of test de badoplossing. Als de tibiale strip wordt gebruikt als het onderste tegenblad, verwijder dan de afneembare magnetische basis en lijm een petrischaal met een diameter van 60 millimeter op het bovenoppervlak van de afneembare basis. Met de petrischaal op zijn plaats gelijmd, bevestigt u de losgemaakte basis aan de vaste basis en markeert u de petrischaal om een glijrichting aan te geven.Breng een kleine hoeveelheid cyanoacrylaat aan op het midden van de schaal. Lijn de tibiale strip uit met de schuifrichting van het werkgebied. Druk de kraakbeenstrip voorzichtig op de schaal.Herstel de verwijderbare magnetische basis naar de gekoppelde vaste basis in de wrijvingstester. Vul de petrischaal met de gewenste testbadoplossing. Als het synovium als bovenste tegenblad wordt gebruikt, verwijdert u de laadplaat en steunstaaf uit de wrijvingstester.Leg het synovium op de ronde plaat. Om het synovium vast te zetten, spreidt u een O-ring over de omtrek. Trek met behulp van een tang voorzichtig aan het synovium om weefsel strak en plat onder de O-ring uit te rekken.Trim overtollig weefsel met een chirurgische schaar. Herstel de laadplaat en steunstang in de wrijvingstester. Pas de verticale hoogte van de laadplaat zodanig aan dat het synovium over het onderste tegenvlak zweeft en wordt ondergedompeld in het testbad.Plaats de gemonteerde monsters in de wrijvingstester. Open de analoge data build MF DAQ. Initialiseer Load PID en Trigger Dynamic Caller Windows in het programma.Voer de analoge data build MF DAQ uit en initialiseer het pid-venster load door op de knop Uitvoeren te drukken. Navigeer naar het tabblad Stappen in het venster Dynamische beller activeren. Geef de versnelling, snelheid en afstand van de vertaalfase op in de invoervakken van de gebruiker.Om de duur van de test in te voeren, klikt u op de knop Map openen rechtsonder in de tabel Tijdstatus en selecteert u het bestandspad Stepper Time Index. Geef vervolgens de testduur opnieuw op in het tabblad Spreekspoel. Selecteer het bestandspad Voice Coil Index door op de knop Map openen rechtsonder in de tijdstatustabel te klikken en selecteer het bestand.Dit moet worden uitgevoerd, ongeacht of de spreekspoel wordt gebruikt of niet. Pas de normale belasting toe. Als u draag gewichten gebruikt, plaatst u de gewenste gewichten op de lineaire lagers boven de laadplaat.Zorg ervoor dat de uitgeoefende belasting plus het gewicht van de laadplaat en de steunstang de capaciteit van de loadcel niet overschrijden. Selecteer het pad en de bestandsnaam voor gegevensopslag met de knop Map openen rechts van het vak Recht op bestand. Sla het bestand op met een txt-extensie.Centreer het onderste tegenblad onder het bovenste tegenblad en stel dit in als de nul X-positie. Om dit te doen, voert u het venster Trigger Dynamic Caller uit door op de knop Uitvoeren te drukken. Klik op het tabblad Stappen op de knop Start om het werkgebied naar de laatst opgeslagen nul X-positie te verplaatsen.Als tegenlagen niet zijn uitgelijnd, verplaatst u het werkgebied door op de groene pijlknoppen naar links en rechts te klikken. Wanneer de gewenste locatie is bereikt, klikt u op de nulknop om de huidige podiumlocatie op te slaan als de nieuwe nul X-positie. Stop het venster Trigger Dynamic Caller door op de knop Stoppen te klikken.Zodra de bovenste en onderste tegenfronten zijn gecentreerd, start u wrijvingstests van de monsters door de cyclische beweging van het podium te starten. Zodra het podium beweegt, brengt u het bovenste tegenblad langzaam in contact met de onderkant. Laat de test lopen en verzamel de wrijvingstestgegevens.Na de gewenste testduur stopt u de test door op de knop Stoppen te drukken en door de monsters te lossen door het bovenste tegenblad op te tillen en uit contact met het onderste tegenvlak te bewegen. Gebruik de aangepaste code om de wrijvingscoëfficiënt en de hysterese per cyclus te berekenen. Zorg ervoor dat één map alle relevante bestanden bevat.Open de Friction Cycle run. m bestand. Klik op de knop Uitvoeren in het script.Selecteer het onbewerkte gegevensbestand dat u wilt analyseren en de gewenste opslaglocatie. De wrijvingscoëfficiënt en hystereseplots worden uitgevoerd door MATLAB. Een synovium-op-kraakbeenconfiguratie werd gebruikt om juveniele runderexplantaten te wrijvingstesten waarbij het synovium op een acryllaadplaat met een diameter van 10 millimeter was gemonteerd, zodat de intimale laag in contact zou komen met het onderliggende kraakbeen.Een tibiale strip werd gebruikt als kraakbeen tegengezicht. Een effectieve wrijvingscoëfficiënt werd berekend op basis van het ftgemiddelde gedeeld door FN over elke zuigercyclus en vervolgens uitgezet tegen de duur van de test om een wrijvingscoëfficiënt-versus-tijdplot op te leveren. Voor elke test werden de wrijvingscoëfficiëntwaarden gemiddeld over de gehele test.In een PBS-testbad namen de gemiddelde wrijvingscoëfficiëntwaarden toe naarmate de contactspanning toenam. Omgekeerd bleven de gemiddelde wrijvingscoëfficiëntwaarden gelijk naarmate de contactspanning toenam in een synoviaal vloeistofbad van runderen. Vergeet niet om te beginnen met het verzamelen van belastingsgegevens voordat u de oppervlakken in contact brengt.Dit zorgt ervoor dat een goede tarrabelasting kan worden berekend. Weefsel- en smeerbadcomponenten kunnen voor en na het testen worden beoordeeld om de biologische veranderingen te evalueren die door een bepaald experimenteel regime worden aangebracht.

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

Micropatterned Oppervlakken aan hyaluronzuur Interacties met kanker cellen te bestuderen

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

Microfluïdische fabricage van polymere en biohybridevezels met vooraf ontworpen grootte en vorm

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

A Novel Driedimensionale Flow Kamer Device aan chemokine-gerichte extravasatie van Cellen doorgeven Studie onder Fysiologische stroomtoestanden

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

Techniek Platform en experimentele protocol voor Ontwerp en evaluatie van een neuraal-gecontroleerde Transfemoral Prothese

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 Novel Stretching platform voor toepassingen in de Cel en Weefsel 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

Composiet Steigers van Interfacial Polyelectrolyte vezels voor stoffelijk Controlled Release van biomoleculen

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

Dubbele Emulsion Generation Met een Polydimethylsiloxaan (PDMS) Co-axiale Flow Focus Device

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

Zachte lithografische Procedure voor de productie van kunststof Microfluidic apparaten met weergave-poorten transparant voor zichtbaar en infrarood licht

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

Meting van de stijfheid van zachte siliconen substraten voor Mechanobiology Studies met een Widefield fluorescentie Microscoop

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

Microfluïdisch model om de eerste gebeurtenis van neovascularisatie na te bootsen

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