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

Bu çalışma Ortopedik Bilimsel Araştırma Vakfı, NIH 5R01 AR068133, NIH TERC 5P41EB027062 ve NIGMS R01 692 GM083925 (Fon Sağlayıcı Kimliği: 10.13039/100000057) tarafından desteklenmiştir.

Bu çalışmada lokal bir mezbahadan elde edilen yavru sığır diz eklemleri kullanılmıştır. Bu tür sığır örneği örnekleriyle yapılan çalışmalar, Columbia Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nden (IACUC) muaf tutulmaktadır.
1. Sürtünme test cihazının tasarlanması
NOT: Sürtünme test cihazının şematik bir temsili Şekil 1'de gösterilmiştir. Cihaz, yapısal destek için bir platform ...

Kıkırdak basınç, çekme ve kesme kuvvetlerine ve hidrostatik ve ozmotik basınçlara maruz kaldığı için eklem içinde dinamik bir mekanik ortam bulunur44,45. Kıkırdak, eklemin ana yük taşıyan dokusu olmasına rağmen, sinovyum ayrıca kıkırdak yüzeyi ve dokunun katlandığı bölgelerde kendisiyle sürtünmeli etkileşimlere uğrar. Kıkırdak ve sinovyum arasındaki fiziksel etkileşimler muhtemelen hücrelerin aktarılmasından ve mezenkimal kö...

Osteoartrit (OA), 32 milyondan fazla Amerikalı yetişkini etkileyen, sağlık ve sosyo-ekonomik maliyeti 16,5 milyar doların üzerinde olan zayıflatıcı, dejeneratif bir eklem hastalığıdır1. Hastalık klasik olarak eklem kıkırdağının ve subkondral kemiğin bozulması ile karakterizedir; Bununla birlikte, sinovyumdaki değişiklikler, sinovitin OA semptomları ve progresyonu 2,3,4 ile bağlantılı olması nedeniyle son zamanlarda takdir kazanmıştır. Primer (idiyopatik) OA'da, yaşlanma ile ilişkili normal 'aşınma ve yıpranma', kıkırdağın yük taşıma ve yağlama fonksiyonlarını sürdürme yeteneğini inhibe eder. Eklem kıkırdak tabakalarının uzun süreli kayma temasının veya kıkırdağın implant materyallerine karşı kayan temasının yarattığı gerilmelerin, yüzey altı yorulma yetmezliği nedeniyle delaminasyon aşınmasını kolaylaştırdığı gösterilmiştir 5,6. Eklem7,8 içinde dinamik bir mekanik ortam bulunduğundan, eklem kıkırdağı ve sinovyumun sürtünmesel etkileşimleri, doku seviyesi aşınması ve hücresel mekanotransdüksiyon yoluyla eklem homeostazını etkileyebilir. Bu mekanik ve mekanobiyolojik süreçleri incelemek için, 5,6,9,10,11,12,13 basınç vesürtünme yükü üzerinde sıkı kontrol ile eklemin hareketini çoğaltmak için bir cihaz tasarlanmıştır.
Mevcut protokol, canlı doku eksplantlarının temas eden yüzeylerine karşılıklı, çevirici hareket ve basınç yükü sağlayan bir sürtünme test cihazını tanımlamaktadır. Bilgisayar kontrollü cihaz, kullanıcının her testin süresini, uygulanan yükü, çeviri aşamasının hareket aralığını ve çeviri hızını kontrol etmesini sağlar. Cihaz modülerdir ve doku üzerinde doku (kıkırdak üzerinde kıkırdak ve kıkırdak üzerinde sinovyum) ve cam üzerinde doku gibi çeşitli karşı yüzlerin test edilmesine izin verir. Test cihazı tarafından elde edilen fonksiyonel ölçümlere ek olarak, doku ve yağlama banyosu bileşenleri, belirli bir deneysel rejimin sağladığı biyolojik değişiklikleri değerlendirmek için testten önce ve sonra değerlendirilebilir.
Kıkırdak tribolojisi çalışmaları on yıllardır yapılmakta ve kıkırdak ile cam arasındaki sürtünme katsayılarını ölçmek için çeşitli teknikler geliştirilmiştir ve kıkırdak üzerindeki kıkırdak14,15. Farklı yaklaşımlar, eklem ve / veya ilgili yağlama mekanizması tarafından motive edilir. Genellikle deneysel değişkenlerin kontrolü ile fizyolojik parametrelerin özetlenmesi arasında bir denge vardır. Sarkaç tarzı cihazlar, sağlam eklemleri, bir eklem yüzeyinin ikinci yüzey14,16,17,18 üzerinde serbestçe döndüğü basit bir sarkacın dayanak noktası olarak kullanır. Sağlam derzler kullanmak yerine kıkırdak eksplantları istenilen yüzeyler üzerinden kaydırılarak sürtünme ölçümleri elde edilebilir 14,19,20,21,22,23,24,25. Eklem kıkırdağının bildirilen sürtünme katsayıları, çalışma koşullarına bağlı olarak geniş bir aralıkta (0,002 ila 0,5) değişmiştir 14,26. Döner hareketi23,27,28 çoğaltmak için cihazlar oluşturulmuştur. Gleghorn ve ark.26, Stribeck eğrisi analizini kullanarak kıkırdak yağlama profillerini gözlemlemek için çok kuyulu özel bir tribometre geliştirdi ve kıkırdak ile düz cam karşı yüz arasında doğrusal bir salınımlı kayma hareketi uygulandı.
Bu cihaz, sürtünme tepkilerini izole etmeyi ve çeşitli yükleme koşulları altında canlı dokuların mekanobiyolojisini araştırmayı amaçlamaktadır. Cihaz, eklem kıkırdağı29'un ölçülen sürtünme katsayısına göre saf yuvarlanma hareketindeki direncin ihmal edilebilir olduğu anlayışıyla hem yuvarlanma hem de kayma hareketine yaklaşabilen sıkıştırma kayması yoluyla eklem artikülasyonunu simüle eden basitleştirilmiş bir test kurulumu kullanır. Aslen interstisyel sıvı basınçlandırmasının eklem kıkırdağı9'un sürtünme tepkisi üzerindeki etkilerini incelemek için inşa edilen test cihazı, o zamandan beri kıkırdağın yüzeysel bölgesini çıkarmanın sürtünmesel etkileri 10, sinovyal sıvının yağlama etkileri11, kıkırdak aşınma hipotezleri 5,6,30 ve doku üzerinde sinovyum sürtünme ölçümleri13 gibi konuları araştırmak için kullanılmıştır. . Sürtünme testi biyoreaktörü, steril koşullar altında sürtünme deneyleri yapabilir ve sürtünme kuvvetlerinin canlı kıkırdak ve sinovyumun mekanobiyolojik tepkilerini nasıl etkilediğini keşfetmek için yeni bir mekanizma sağlar. Bu tasarım, diartrodial eklem artikülasyonu ile ilişkili uygulanan fizyolojik yüklemeye yanıt olarak canlı eklem dokularının fiziksel regülasyonunu incelemek için biyomimetik bir biyoreaktör olarak kullanılabilir.
Bu çalışma, bir dizi temas gerilmesi üzerinde ve farklı yağlama banyolarında sinovyum-on-kıkırdak sürtünme testi için bir konfigürasyon sunmaktadır. Çoğu eklemin eklemli yüzey alanı, büyük ölçüde, sinovyal dokudur31. Sinovyum kıkırdak kayması, birincil yük taşıyan yüzeylerde meydana gelmese de, iki doku arasındaki sürtünme etkileşimlerinin doku seviyesi onarımı ve hücre mekanotransdüksiyonu için hala önemli etkileri olabilir. Daha önce, sinovyumun intimal tabakasında bulunan fibroblast benzeri sinovyositlerin (FLS) mekanosensitif olduğu ve sıvı kaynaklı kesme stresine yanıt verdiği gösterilmiştir32. Ayrıca streç 33,34 ve sıvı kaynaklı kesme gerilmesi35'in FLS yağlayıcı üretimini modüle ettiği gösterilmiştir. Bu nedenle, sinovyum ve kıkırdak arasındaki doğrudan kayma teması, sinovyumdaki yerleşik hücrelere başka bir mekanik uyaran sağlayabilir.
Sinovyum sürtünme katsayıları hakkında sadece birkaç rapor yayınlanmıştır31,36. Estell ve ark.13, biyolojik olarak ilgili karşı yüzleri kullanarak önceki karakterizasyonu genişletmeye çalışmışlardır. Sürtünme test cihazının canlı dokuları test etme kabiliyeti ile, temas kesme stresinin sinovyosit fonksiyonu üzerindeki rolünü ve sinovyum ile kıkırdak arasındaki çapraz konuşmaya katkısını aydınlatmak için eklem artikülasyonu sırasında fizyolojik doku etkileşimlerini taklit etmek mümkündür. İkincisi, artrit ve yaralanma sonrası sinovyal eklem iltihabına aracılık etmede rol oynamıştır. Kıkırdağın kondrogenez de dahil olmak üzere multipotent kapasite gösteren sinovyositler içeren sinovyum ve sinovyal sıvıya fiziksel yakınlığı nedeniyle, sinovyositlerin kıkırdak homeostazında rol oynadığı ve eklem yüzeyine kazınarak onarıldığı varsayılmaktadır. Bu bağlamda, kıkırdak-sinovyum ve sinovyum-sinovyumun fiziksel teması ve karşılıklı kesilmesi, sinovyositlerin kıkırdak hasarı olan bölgelere erişilebilirliğini artırabilir37,38,39,40. Sinovyum-on-kıkırdak konfigürasyonlarını kullanan çalışmalar sadece eklem brüt doku mekaniği ve tribolojisi hakkında fikir vermekle kalmayacak, aynı zamanda eklem sağlığını korumak için yeni stratejilere de yol açabilecektir.

<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

Primer osteoartritte (OA), yaşlanma ile ilişkili normal 'aşınma ve yıpranma', kıkırdağın yük taşıma ve yağlama fonksiyonlarını sürdürme yeteneğini inhibe ederek zararlı bir fiziksel ortamı teşvik eder. Eklem kıkırdağı ve sinovyumun sürtünmesel etkileşimleri, doku seviyesi aşınması ve hücresel mekanotransdüksiyon yoluyla eklem homeostazını etkileyebilir. Bu mekanik ve mekanobiyolojik süreçleri incelemek için, eklemin hareketini kopyalayabilen bir cihaz tanımlanmıştır. Sürtünme test cihazı, karşılıklı çeviri hareketinin ve normal yükün iki temas eden biyolojik karşı yüze iletilmesini kontrol eder. Bu çalışmada kıkırdak üzerinde sinovyum konfigürasyonu benimsenmiştir ve fosfat tamponlu salin (PBS) veya sinovyal sıvı (SF) banyosunda yapılan testler için sürtünme katsayısı ölçümleri sunulmuştur. Test, SF'nin yüksek yükler altında yağlama özelliklerini vurgulayan bir dizi temas gerilimi için gerçekleştirildi. Bu sürtünme test cihazı, diartrodial eklem artikülasyonu ile ilişkili uygulanan fizyolojik yüke yanıt olarak canlı eklem dokularının fiziksel regülasyonunu incelemek için biyomimetik bir biyoreaktör olarak kullanılabilir.

Genç sığır eksplantlarını sürtünme testi için kıkırdak üzerinde bir sinovyum konfigürasyonu kullanıldı. Sinovyum, 10 mm çapında bir akrilik yükleme plakası üzerine monte edildi, böylece intimal tabaka altta yatan kıkırdakla temas halinde olacaktı. Kıkırdak karşı yüzü olarak tibial şerit kullanıldı (Şekil 6A). Tibial şeritler yaklaşık 1,4 mm derinlikte ve 10 mm x 30 mm boyutlarında kesildi. Numuneler, fosfat tamponlu salin (PBS) banyosunda veya sığır s...

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

Mevcut protokol, iki temas eden biyolojik karşı yüze eşzamanlı karşılıklı kayma ve normal yük uygulayan bir sürtünme test cihazını tanımlamaktadır.

Sinovyal Eklem Biyomekaniği, Mekanobiyoloji ve Fiziksel Regülasyon Çalışmaları için Bir Sürtünme Testi-Biyoreaktör Cihazı

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

Geleneksel olarak, sürtünme katsayılarını hesaplamak için canlı olmayan dokuları incelemek için test cihazını kullandık, ancak test cihazının canlı dokuları test etme ve biyolojik etkileşimleri değerlendirme yeteneklerini önemli ölçüde genişletiyoruz. Sürtünme test cihazı, canlı doku eksplantlarının temas eden yüzeylerine karşılıklı çeviri hareketi ve basınç yükü sağlar. Cihaz modülerdir ve çeşitli biyolojik karşı yüzlerin test edilmesine izin verir.Yöntem, sürtünme kuvvetlerinin canlı kıkırdak ve sinovyumun mekanik ve mekanik tepkilerini nasıl etkilediğine dair fikir verebilir ve bu da eklem sağlığını korumak için yeni stratejilere yol açabilir. Genç sığır sinovyumunu hasat ederek başlayın. Bir neşter bıçağı kullanarak, ilgilenilen sinovyum bölgesinin ana hatlarını izleyin.Forseps kullanarak, sinovyumun bir ucunu kavrayın ve sinovyum distalini altta yatan kemiğe germek için yavaşça kaldırın. Sinovyumu kemikten çıkarmak ve dokuyu uygun kültür ortamına veya test banyosu çözeltisine yerleştirmek için bir neşter bıçağı kullanın. Daha sonra tibiayı ayarlanabilir bir tutucuya sabitleyerek yavru sığır kıkırdağını hasat edin.Kıkırdak yüzeyiyle temastan kaçınırken menisküsü dikkatlice çıkarın. Tibial platonun dış kenarlarında, kemiğe doğru kıkırdağa dik kesmek için bir kutu kesici kullanın. Düz kenarlar veya yanlar yapmak için kıkırdak boyunca tamamen kesin.Fazla dokuyu çıkarın. Dış kenarlarda, kemik ve kıkırdak arasındaki arayüzde temiz bir kesim yapmak için kutu kesiciyi kullanın. Tibial şeridi plato yüzeyinden çıkarmak için, kesimin altına yavaşça düz başlı bir tornavida yerleştirin ve eklem kıkırdağını subkondral kemikten gevşetmek için yavaşça döndürün.Numune gevşedikçe, kıkırdak şeridi kemikten ayrılana kadar tornavidayı yavaşça ileri doğru itin. Tornavidanın kıkırdağa değil, kemiğe doğru itildiğinden emin olun. Bir kutu kesici kullanarak, istenen boyut ve kalınlıkta dikdörtgen örnekler üretmek için tibial plato yüzeyini kesin.Dokuyu uygun kültür ortamına veya test banyosu çözeltisine yerleştirin. Tibial şerit alt karşı yüz olarak kullanılıyorsa, çıkarılabilir manyetik tabanı çıkarın ve çıkarılabilir tabanın üst yüzeyine 60 milimetre çapında bir Petri kabı yapıştırın. Petri kabı yerine yapıştırılmışken, ayrılan tabanı sabit tabana takın ve kayan bir yönü belirtmek için Petri kabını işaretleyin.Yemeğin merkezine az miktarda siyanoakrilat uygulayın. Tibial şeridi sahne alanının kayma yönüyle hizalayın. Kıkırdak şeridini yavaşça kabağın üzerine bastırın.Çıkarılabilir manyetik tabanı, sürtünme test cihazındaki eşleştirilmiş sabit tabanına geri yükleyin. Petri kabını istenen test banyosu çözeltisiyle doldurun. Sinovyum üst karşı yüz olarak kullanılıyorsa, yükleme plakasını ve destek çubuğunu sürtünme test cihazından çıkarın.Sinovyumu dairesel plakanın üzerine yerleştirin. Sinovyumu güvence altına almak için, çevresine bir O-ring yayın. Forseps kullanarak, dokuyu gerginleştirmek ve O-ringin altında düzleştirmek için sinovyumu yavaşça çekin.Fazla dokuyu cerrahi makasla kesin. Yükleme plakasını ve destek çubuğunu sürtünme test cihazına geri yükleyin. Yükleme plakasının dikey yüksekliğini, sinovyum alt karşı yüzeyin üzerinde duracak ve test banyosuna batırılacak şekilde ayarlayın.Monte edilmiş numuneleri sürtünme test cihazına yerleştirin. Analog veri derleme MF DAQ'yı açın. Programda Load PID ve Trigger Dynamic Caller Windows'u başlatın.Analog veri oluşturma MF DAQ'yı çalıştırın ve Çalıştır düğmesine basarak yük PID penceresini başlatın. Dinamik Arayanı Tetikle penceresindeki Adım sekmesine gidin. Kullanıcı giriş kutularında çeviri aşamasının ivmesini, hızını ve mesafesini belirtin.Test süresini girmek için, Zaman Durumu tablosunun sağ alt köşesindeki Klasörü Aç düğmesine tıklayın ve Adım Zaman Dizini dosya yolunu seçin. Ardından, Ses Bobini sekmesinde test süresini yeniden belirtin. Zaman Durumu tablosunun sağ alt köşesindeki Klasörü Aç düğmesine tıklayarak Ses Bobini Dizini dosya yolunu seçin ve dosyayı seçin.Bu, ses bobini kullanılsın veya kullanılmasın gerçekleştirilmelidir. Normal yükü uygulayın. Ölü ağırlıklar kullanıyorsanız, yükleme plakasının üzerindeki lineer yataklara istediğiniz ağırlıkları yerleştirin.Uygulanan yükün artı yükleme plakasının ve destek çubuğunun ağırlığının, yük hücresi dereceli kapasiteyi aşmadığından emin olun. Dosya Sağındaki kutunun sağındaki Klasörü Aç düğmesini kullanarak veri depolama yolunu ve dosya adını seçin. Dosyayı txt uzantısıyla kaydedin.Alt karşı yüzü üst karşı yüzün altına ortalayın ve bunu sıfır X konumu olarak ayarlayın. Bunu yapmak için, Çalıştır düğmesine basarak Dinamik Arayanı Tetikle penceresini çalıştırın. Step sekmesinde, sahne alanını en son kaydedilen sıfır X konumuna taşımak için Ana Sayfa düğmesine tıklayın.Karşı yüzler hizalanmazsa, yeşil sol ve sağ ok düğmelerini tıklatarak sahne alanını hareket ettirin. İstenilen konuma ulaşıldığında, geçerli sahne alanı konumunu yeni sıfır X konumu olarak kaydetmek için sıfır düğmesine tıklayın. Dinamik Arayanı Tetikle penceresini Durdur düğmesine tıklayarak durdurun.Üst ve alt sayaçlar ortalandıktan sonra, sahnenin döngüsel hareketini başlatarak numunelerin sürtünme testini başlatın. Sahne alanı hareket ettikten sonra, üst tezgahı yavaşça alt yüzle temas ettirin. Sürtünme testi verilerini toplayarak testin çalışmasına izin verin.İstenilen test süresinden sonra, Durdur düğmesine basarak ve üst karşı yüzü kaldırıp alt karşı yüzle temas etmeyecek şekilde hareket ettirerek numuneleri boşaltarak testi durdurun. Sürtünme katsayısını ve döngü başına histereziyi hesaplamak için özel kodu kullanın. Tek bir klasörün ilgili tüm dosyaları içerdiğinden emin olun.Sürtünme Döngüsü çalışmasını açın. m dosyası. Koddaki Çalıştır düğmesine tıklayın.Analiz edilecek ham veri dosyasını ve istediğiniz kaydetme konumunu seçin. Sürtünme katsayısı ve histerezis grafikleri MATLAB tarafından çıkarılacaktır. Sinovyumun 10 milimetre çapında bir akrilik yükleme plakasına monte edildiği yavru sığır eksplantlarını sürtünme testi için kıkırdak üzerinde bir sinovyum konfigürasyonu kullanıldı, böylece intimal tabaka altta yatan kıkırdakla temas halinde olacaktı.Kıkırdak karşı yüzü olarak tibial şerit kullanıldı. Etkili bir sürtünme katsayısı, her bir pistonlu döngü boyunca FN'ye bölünen FT ortalamasından hesaplandı ve daha sonra sürtünme katsayısı versus time grafiği elde etmek için test süresine göre çizildi. Her test için, sürtünme katsayısı değerlerinin ortalaması tüm test boyunca alınmıştır.PBS test banyosunda, temas gerilimi arttıkça ortalama sürtünme katsayısı değerleri de artmıştır. Tersine, ortalama sürtünme katsayısı değerleri, bir sığır sinovyal sıvı banyosunda temas stresi arttıkça benzer kalmıştır. Yüzeyleri temas ettirmeden önce yük verilerini toplamaya başlamayı unutmayın.Bu, uygun bir dara yükünün hesaplanabilmesini sağlar. Doku ve yağlama banyosu bileşenleri, belirli bir deneysel rejimin sağladığı biyolojik değişiklikleri değerlendirmek için testten önce ve sonra değerlendirilebilir.

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 Yüzeyler Kanser Hücreleri ile Hyaluronik Asit Etkileşimleri Eğitim

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

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

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

Fizyolojik Akış Koşullarında Sirkülasyon Hücre Kemokin-yönettiği Ekstravazasyon Eğitim Bir Roman Üç boyutlu Akış Odası Cihazı

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

Mühendisliği Platformu ve Nöral kontrollü Enerjili Transfemoral Protez Tasarım ve Değerlendirme Deneysel Protokol

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

Hücre ve Doku mechanobiology Applications A Novel Germe Platformu

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

Biyomoleküllerin Geçici olarak Kontrollü Release için Yüzey Polielektrolit Elyaf Kompozit Yapı iskeleleri

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

Bir Polidimetilsiloksan (PDMS) Koaksiyel Akış Odak Aygıtı Kullanma Çift Emülsiyon Üretimi

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

Görünüm-bağlantı noktaları görünür ve kızılötesi ışık şeffaf plastik mikrosıvısal cihazlar üretmek için yumuşak tekniğinde yordamı

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

Yumuşak silikon yüzeylerde sertlik ölçüm Widefield floresan mikroskop kullanarak Mechanobiology çalışmaları için

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

Neovaskülarizasyonun İlk Olayını Taklit Etmek için Mikroakışkan Model

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