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

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן למחקר מדעי אורתופדי, NIH 5R01 AR068133, NIH TERC 5P41EB027062, ו- NIGMS R01 692 GM083925 (מזהה מממן: 10.13039/100000057).

מפרקי ברכיים של בקר צעירים, שהתקבלו מאבטויר מקומי, שימשו למחקר הנוכחי. מחקרים עם דגימות שור כאלה פטורים מהוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים בקולומביה (IACUC).
1. תכנון התקן בדיקת החיכוך
הערה: ייצוג סכמטי של התקן בדיקת החיכוך מוצג באיור 1</st...

סביבה מכנית דינמית קיימת בתוך המפרק כאשר הסחוס נתון לכוחות דחיסה, מתיחה וגזירה, וללחצים הידרוסטטיים ואוסמוטיים44,45. למרות שהסחוס הוא הרקמה נושאת העומס העיקרית של המפרק, הסינוביום עובר גם אינטראקציות חיכוך עם משטח הסחוס ועם עצמו באזורים שבהם הרקמה מתקפלת. הא...

דלקת מפרקים ניוונית (באנגלית: Osteoarthritis או OA) היא מחלת מפרקים ניוונית מתישה הפוגעת ביותר מ-32 מיליון מבוגרים אמריקאים, עם עלות בריאותית וסוציו-אקונומית של יותר מ-16.5מיליארד דולר. המחלה התאפיינה באופן קלאסי בהתדרדרות של סחוס מפרקי ועצם תת-כונדרלית; עם זאת, שינויים בסינוביום זכו לאחרונה להערכה מכיוון שסינוביטיס נקשרה לתסמיני OA ולהתקדמות 2,3,4. ב-OA ראשוני (אידיופטי), 'בלאי' תקין הקשור להזדקנות מעכב את יכולתו של הסחוס לקיים את תפקודי נושא העומס והשימון שלו. הלחצים הנוצרים על ידי מגע החלקה ממושך של שכבות סחוס מפרקיות או מגע מחליק של סחוס כנגד חומרי שתל הוכחו כמקלים על שחיקת דלמינציה באמצעות כשל עייפות תת-קרקעי 5,6. מכיוון שקיימת סביבה מכנית דינמית בתוך המפרק 7,8, האינטראקציות החיכוך של סחוס מפרקי וסינוביום עשויות להשפיע על הומאוסטזיס משותף באמצעות שחיקת רמת הרקמה ומכנוטרנסדוקציה תאית. כדי לחקור תהליכים מכניים ומכנוביולוגיים אלה, תוכנן מכשיר לשכפל את תנועת המפרק עם שליטה הדוקה על העמסה דחיסה וחיכוך 5,6,9,10,11,12,13.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר מכשיר לבדיקת חיכוך המספק חומר גומלין, המתרגם תנועה ועומס דחיסה למשטחי מגע של רקמות חיות. המכשיר הנשלט על ידי מחשב מאפשר למשתמש לשלוט במשך כל בדיקה, בעומס המופעל, בטווח התנועה של שלב התרגום ובמהירות התרגום. המכשיר הוא מודולרי, ומאפשר בדיקה של גופנים נגדיים שונים, כגון רקמה על רקמה (סחוס על סחוס וסינוביום-על-סחוס) ורקמות על זכוכית. בנוסף למדידות הפונקציונליות המתקבלות על ידי הבודק, ניתן להעריך רכיבי אמבט רקמות ושימון לפני ואחרי הבדיקה כדי להעריך את השינויים הביולוגיים המועברים על ידי משטר ניסוי נתון.
מחקרים על טריבולוגיה של סחוס נעשו במשך עשרות שנים, וכמה טכניקות פותחו כדי למדוד מקדמי חיכוך בין סחוס לזכוכית וסחוס על סחוס14,15. הגישות השונות מונעות על ידי המפרק ו/או מנגנון הסיכה המעניין. לעתים קרובות יש פשרה בין שליטה על משתנים ניסיוניים לבין סיכום של פרמטרים פיזיולוגיים. התקנים בסגנון מטוטלת משתמשים במפרקים שלמים כ-fulcrum של מטוטלת פשוטה שבה משטח משותף אחד מתורגם בחופשיות על פני המשטח השני 14,16,17,18. במקום להשתמש במפרקים שלמים, ניתן לקבל מדידות חיכוך על ידי החלקת חומרי סחוס על פני משטחים רצויים 14,19,20,21,22,23,24,25. מקדמי החיכוך המדווחים של הסחוס המפרקי השתנו על פני טווח רחב (מ-0.002 ל-0.5) בהתאם לתנאי ההפעלה14,26. התקנים נוצרו כדי לשכפל תנועה סיבובית 23,27,28. Gleghorn et al.26 פיתחו טריבומטר מותאם אישית רב-באר כדי לצפות בפרופילי שימון סחוס באמצעות ניתוח עקומת סטריבק, ותנועת הזזה מתנדת ליניארית הופעלה בין סחוס כנגד פני נגד זכוכית שטוחים.
מכשיר זה נועד לבודד תגובות חיכוך ולחקור את המכנוביולוגיה של רקמות חיות בתנאי טעינה שונים. המכשיר משתמש במערך בדיקה פשוט המדמה את ביטוי המפרק באמצעות החלקה דחיסה, אשר יכול להעריך הן את תנועת הגלגול והן את תנועת ההחלקה מתוך הבנה שההתנגדות בתנועת גלגול טהורה היא זניחה ביחס למקדם החיכוך הנמדד של סחוס מפרקי29. הבודק, שנבנה במקור כדי לחקור את ההשפעות של לחץ נוזל אינטרסטיציאלי על תגובת החיכוך של סחוס מפרקי9, שימש מאז כדי לחקור נושאים כגון השפעות חיכוך של הסרת האזור השטחי של סחוס10, השפעות סיכה של נוזל סינוביאלי11, השערות שחיקת סחוס 5,6,30, ומדידות חיכוך סינוביום עלרקמה 13 . הביוריאקטור לבדיקת חיכוך יכול לערוך ניסויי חיכוך בתנאים סטריליים, ולספק מנגנון חדשני לחקור כיצד כוחות החיכוך משפיעים על התגובות המכנוביולוגיות של סחוס חי וסינוביום. תכנון זה יכול לשמש כביוריאקטור ביומימטי כדי לחקור את הוויסות הפיזי של רקמות מפרקים חיות בתגובה להעמסה פיזיולוגית יישומית הקשורה לביטוי מפרקים של יומן.
מחקר זה מציג תצורה לבדיקת חיכוך סינוביום על סחוס על פני מגוון של עקות מגע ובאמבטיות סיכה שונות. שטח הפנים המפרקי של רוב המפרקים הוא, במידה רבה, רקמה סינוביאלית31. בעוד שהחלקה של סינוביום על סחוס אינה מתרחשת במשטחים נושאי עומס ראשוניים, לאינטראקציות החיכוך בין שתי הרקמות עדיין עשויות להיות השלכות חשובות על תיקון רמת הרקמה ועל מכניוטרנסדוקציה של תאים. בעבר הוכח כי סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים (FLS) השוכנים על השכבה האינטימית של הסינוביום הם מכניזנסיטיביים, ומגיבים ללחץ גזירה המושרה בנוזל32. כמו כן, הוכח כי מתיחהשל 33,34 ולחץ גזירה המושרה בנוזל35 מווסתים את ייצור חומרי הסיכה של FLS. לפיכך, מגע החלקה ישיר בין סינוביום לסחוס עשוי לספק גירוי מכני נוסף לתאים המתגוררים בסינוביום.
רק דיווחים מעטים על מקדמי חיכוך סינוביום פורסמו31,36. Estell et al.13 ביקשו להרחיב על האפיון הקודם על ידי שימוש בגופי נגד רלוונטיים מבחינה ביולוגית. עם יכולתו של מכשיר בדיקת החיכוך לבחון רקמות חיות, ניתן לחקות אינטראקציות של רקמות פיזיולוגיות במהלך ביטוי המפרקים כדי להבהיר את תפקידו של לחץ גזירה במגע על תפקוד הסינוביוציטים ואת תרומתו להצלבה בין סינוביום לסחוס. זה האחרון היה מעורב בתיווך דלקת מפרקים סינוביאלית בדלקת פרקים ולאחר פציעה. בשל הקרבה הפיזית של סחוס לסינוביום ונוזל סינוביאלי, המכילים סינוביוציטים המציגים יכולת מולטיפוטנטית, כולל כונדרוגנזה, ההנחה היא כי סינוביוציטים ממלאים תפקיד בהומאוסטזיס של סחוס ותיקון על ידי השתלה למשטח המפרקי. בהקשר זה, מגע פיזי וגזירה הדדית של סחוס-סינוביום וסינוביום-סינוביום עשויים להגביר את הנגישות של סינוביוציטים לאזורים של נזקי סחוס 37,38,39,40. מחקרים המשתמשים בתצורות של סינוביום על סחוס לא רק יספקו תובנות על מכניקת הרקמות הגסות והטריבולוגיה של המפרקים, אלא גם יובילו לאסטרטגיות חדשות לשמירה על בריאות המפרקים.

<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

בדלקת מפרקים ניוונית ראשונית (OA), 'בלאי' תקין הקשור להזדקנות מעכב את יכולתו של הסחוס לקיים את תפקודי נושא העומס והשימון שלו, ומטפח סביבה פיזית מזיקה. האינטראקציות החיכוכיות של סחוס מפרקי וסינוביום עשויות להשפיע על הומאוסטזיס משותף באמצעות שחיקה ברמת הרקמה ומכנוטרנסדוקציה תאית. כדי לחקור את התהליכים המכניים והמכנוביולוגיים האלה, מתואר מכשיר המסוגל לשכפל את תנועת המפרק. מכשיר בדיקת החיכוך שולט בהעברת תנועת תרגום הדדית ועומס רגיל לשני פני נגד ביולוגיים מגע. מחקר זה מאמץ תצורת סינוביום-על-סחוס, ומדידות מקדמי חיכוך מוצגות לבדיקות המבוצעות באמבט מי מלח עם אגירת פוספט (PBS) או בנוזל סינוביאלי (SF). הבדיקה בוצעה עבור מגוון של לחצים במגע, תוך הדגשת תכונות הסיכה של SF תחת עומסים גבוהים. מכשיר בדיקת חיכוך זה יכול לשמש כביוריאקטור ביומימטי לחקר הוויסות הפיזי של רקמות מפרקים חיות בתגובה להעמסה פיזיולוגית יישומית הקשורה לביטוי מפרק היומן.

תצורת סינוביום-על-סחוס שימשה לבדיקת חיכוך של חומרי בטן צעירים. הסינוביום הורכב על לוחית טעינה אקרילית בקוטר 10 מ"מ כך שהשכבה האינטימית תהיה במגע עם הסחוס הבסיסי. רצועה טיביאלית שימשה כנקודת הנגד של הסחוס (איור 6A). רצועות טיביאליות נחתכו בעומק של כ-1.4 מ"מ ובגודל של 10 מ"מ על 30 מ"מ....

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

הפרוטוקול הנוכחי מתאר מכשיר לבדיקת חיכוך המחיל החלקה הדדית בו-זמנית ועומס רגיל על שני גופנים ביולוגיים שבאים במגע.

בדיקת חיכוך- התקן ביוריאקטור לחקר ביומכניקה של מפרקים סינוביאליים, מכניוביולוגיה וויסות פיזיקלי

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

באופן מסורתי השתמשנו בבודק כדי לחקור רקמות שאינן חיות כדי לחשב מקדמי חיכוך, אך אנו מרחיבים באופן משמעותי את יכולותיו של הבודק לבחון רקמות חיות ולהעריך אינטראקציות ביולוגיות. מכשיר בדיקת החיכוך מספק תנועת תרגום הדדית ועומס דחיסה למשטחי מגע של רקמות חיות. המכשיר הוא מודולרי, המאפשר בדיקה של גופנים ביולוגיים שונים.השיטה יכולה לספק תובנה לגבי האופן שבו כוחות חיכוך משפיעים על התגובות המכניות והמכניקוביולוגיות של סחוס חי וסינוביום, מה שעשוי להוביל לאסטרטגיות חדשות לשמירה על בריאות המפרקים. התחילו בקצירת הסינוביום של שור הנעורים. באמצעות להב אזמל, עקוב אחר קווי המתאר של אזור הסינוביום המעניין.באמצעות מלקחיים, תפסו קצה אחד של הסינוביום והתרוממו בעדינות כדי למתוח את הסינוביום הדיסטלי עד העצם שמתחת. השתמשו בלהב אזמל כדי להסיר את הסינוביום מהעצם ולהניח את הרקמה במדיית תרבית מתאימה או בתמיסת בדיקה של אמבטיה. לאחר מכן קוצרים את סחוס הבקר הצעיר על ידי אבטחת השוקה במחזיק מתכוונן.יש להסיר את המניסקוס בזהירות תוך הימנעות ממגע עם משטח הסחוס. בקצוות החיצוניים של הרמה הטיביאלית, השתמשו בחותך קופסה כדי לחתוך בניצב לסחוס לכיוון העצם. חותכים לחלוטין דרך הסחוס כדי ליצור קצוות ישרים או צדדים.הסר עודף רקמה. בקצוות החיצוניים, השתמשו בחותך הקופסה כדי לבצע חיתוך נקי בממשק שבין העצם לסחוס. כדי להסיר את רצועת הטיביאלית ממשטח המישור, הכניסו בעדינות מברג שטוח מתחת לחתך וסובבו בעדינות כדי לשחרר את הסחוס המפרקי מהעצם התת-כונדרלית.כאשר הדגימה מתרופפת, דוחפים באיטיות את המברג קדימה עד שרצועת הסחוס מתנתקת מהעצם. יש לוודא כי המברג נדחף לכיוון העצם, לא אל הסחוס. באמצעות חותך קופסה, חותכים את משטח הרמה הטיביאלית כדי לייצר דגימות מלבניות בגודל ובעובי הרצויים.הניחו את הרקמה במדיה תרבית מתאימה או בדקו את תמיסת האמבטיה. אם הרצועה הטיביאלית משמשת כגוף הנגד התחתון, הסר את הבסיס המגנטי הניתן להסרה והדבק צלחת פטרי בקוטר 60 מילימטרים למשטח העליון של הבסיס הניתן להסרה. כאשר צלחת הפטרי מודבקת במקומה, חברו את הבסיס המנותק לבסיס הקבוע וסמנו את צלחת הפטרי כדי לציין כיוון הזזה.יש למרוח כמות קטנה של ציאנואקרילט על מרכז המנה. יישרו את הרצועה הטיביאלית עם כיוון ההחלקה של הבמה. לחצו בעדינות את רצועת הסחוס על התבשיל.שחזר את הבסיס המגנטי הנשלף לבסיס הקבוע המשויך שלו בבוחן החיכוך. מלאו את צלחת הפטרי בתמיסת האמבטיה הרצויה. אם הסינוביום משמש כגוף הנגד העליון, הסר את לוחית ההעמסה ואת מוט התמיכה מבוחן החיכוך.מניחים את הסינוביום על גבי הלוח העגול. כדי לאבטח את הסינוביום, התפשטו טבעת O על היקפה. באמצעות מלקחיים, מושכים בעדינות את הסינוביום כדי למתוח את הרקמה מתוחה ושטוחה מתחת לטבעת ה-O.לקצץ עודפי רקמות עם מספריים כירורגיים. שחזרו את לוח ההעמסה ואת מוט התמיכה לבוחן החיכוך. התאם את הגובה האנכי של לוח ההעמסה כך שהסינוביום מרחף מעל פני הנגד התחתון ושקוע באמבט הבדיקה.הכנס את הדגימות המותקנות להתקן בודק החיכוך. פתח את הנתונים האנלוגיים לבנות MF DAQ. אתחל את טען PID והפעל את Windows המתקשר הדינמי בתוכנית.הפעל את הנתונים האנלוגיים לבנות MF DAQ ולאתחל את חלון טען PID על ידי לחיצה על לחצן הפעל. נווט אל הכרטיסיה Stepper בחלון מפעיל מתקשר דינמי. ציין את ההאצה, המהירות והמרחק של שלב התרגום בתיבות הקלט של המשתמש.כדי להזין את משך הבדיקה, לחץ על לחצן פתח תיקיה בפינה השמאלית התחתונה של הטבלה מצב זמן ובחר בנתיב הקובץ Stepper Time Index. לאחר מכן ציין שוב את משך הבדיקה בכרטיסיה סליל קול. בחר בנתיב הקובץ של אינדקס סליל הקול על-ידי לחיצה על לחצן פתח תיקיה בפינה השמאלית התחתונה של הטבלה מצב זמן ובחר את הקובץ.זה חייב להתבצע בין אם סליל הקול משמש או לא. החל את העומס הרגיל. אם אתם משתמשים במשקלים מתים, הניחו את המשקולות הרצויות על המסבים הליניאריים שמעל לוחית ההעמסה.ודא שהעומס המופעל בתוספת משקל לוח ההעמסה ומוט התמיכה אינם עולים על הקיבולת המדורגת בתא העומס. בחר את הנתיב ואת שם הקובץ לאחסון נתונים באמצעות לחצן פתח תיקיה מימין לתיבה 'זכות לקובץ'. שמור את הקובץ עם סיומת txt.מרכזו את ה-counterface התחתון מתחת ל-counterface העליון והגדירו אותו כמיקום אפס X. לשם כך, הפעל את החלון מפעיל מתקשר דינמי על-ידי לחיצה על לחצן הפעל. בכרטיסיה Stepper לחץ על לחצן בית כדי להעביר את הבמה למצב אפס X שנשמר לאחרונה.אם פני הנגד אינם מיושרים, הזז את הבמה על-ידי לחיצה על לחצני החצים הירוקים שמאלה וימינה. כאשר מגיעים למיקום הרצוי, לחצו על כפתור האפס כדי לשמור את מיקום השלב הנוכחי כמיקום האפס X החדש. עצור את החלון 'הפעל מתקשר דינמי' על-ידי לחיצה על לחצן עצור.לאחר שהפנים הנגדיות העליונות והתחתונות ממורכזות, התחילו בבדיקות חיכוך של הדגימות על ידי התחלת התנועה המחזורית של השלב. ברגע שהבמה זזה, הביאו לאט לאט את הדלפק העליון למגע עם החלק התחתון. תן לבדיקה לרוץ, לאסוף את נתוני בדיקת החיכוך.לאחר משך הבדיקה הרצוי, הפסק את הבדיקה על ידי לחיצה על לחצן Stop ועל ידי פריקת הדגימות על ידי הרמת פני הדלפק העליונים והוצאתו ממגע עם הדלפק התחתון. השתמש בקוד המותאם אישית כדי לחשב את מקדם החיכוך ואת ההיסטריה לכל מחזור. ודא שתיקיה אחת מכילה את כל הקבצים הרלוונטיים.פתח את ריצת מחזור החיכוך. קובץ m. לחץ על לחצן הפעלה בסקריפט.בחר את קובץ הנתונים הגולמיים לניתוח ואת מיקום השמירה הרצוי. מקדם החיכוך ומזימות ההיסטריה יופקו על ידי MATLAB. תצורת סינוביום-על-סחוס שימשה לבדיקת חיכוך של יצורים צעירים, כאשר הסינוביום הורכב על מצופה טעינה אקרילית בקוטר 10 מילימטרים, כך שהשכבה האינטימית תהיה במגע עם הסחוס הבסיסי.רצועה טיביאלית שימשה כגוף נגדי לסחוס. מקדם חיכוך יעיל חושב מהממוצע של FT חלקי FN על פני כל מחזור גומלין ולאחר מכן הוצב כנגד משך הבדיקה כדי להניב מקדם חיכוך לעומת מתווה זמן. עבור כל בדיקה, ערכי מקדם החיכוך היו ממוצעים לאורך כל הבדיקה.באמבט בדיקת PBS, ערכי מקדם החיכוך הממוצעים עלו ככל שהלחץ על המגע עלה. לעומת זאת, ערכי מקדם החיכוך הממוצעים נותרו דומים ככל שמתח המגע עלה באמבט נוזל סינוביאלי של בקר. זכור להתחיל לאסוף נתוני עומס לפני הבאת המשטחים במגע.זה מבטיח שניתן יהיה לחשב עומס טארה תקין. ניתן להעריך את מרכיבי האמבטיה של רקמות ושימון לפני ואחרי הבדיקה כדי להעריך את השינויים הביולוגיים המועברים על ידי משטר ניסוי נתון.

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

משטחים micropatterned לחקר אינטראקציות חומצה היאלורונית עם תאים סרטניים

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

ייצור מיקרופלואידי של סיבים פולימריים וביוהיברידים עם גודל וצורה מעוצבים מראש

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

התקן תזרים הלשכה תלת ממדי רומן ללמוד chemokine ביים-extravasation של תאים במחזור בתנאי זרימה פיסיולוגיים

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

פלטפורמה להנדסה ולפרוטוקול ניסויי לעיצוב והערכה של Transfemoral תותב מופעל בשליטה עצבית

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

פלטפורמה חדשני מתיחה עבור יישומים בתאים והרקמות 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

פיגומים מורכבים של סיבי Interfacial polyelectrolyte לשחרור מבוקר באופן זמני של מולקולות ביולוגיות

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

זוגי אמולסיה דור שימוש בהתקן זרימת פוקוס Co-הצירית polydimethylsiloxane (PDMS)

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

הליך ליטוגרפית רך לייצור מכשירים Microfluidic פלסטיק עם יציאות תצוגה שקוף לאור גלויים ולא אינפרא-אדום

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

מידה נוקשות של סובסטרטים סיליקון רך Mechanobiology מחקרים באמצעות מיקרוסקופ זריחה Widefield

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

מודל מיקרופלואידי לחקות אירוע ראשוני של ניאו-סקולריזציה

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