Name: how resorbable sutures change in ph
Uploaded: 2023-04-30T07:05:07.000Z
Duration: 10 min 9 s
Channel: JoVE

1. تحضير العينة
<ol>
	<li>قم بإنشاء ستة ملصقات تحتوي على المعلومات أدناه ، وقم بإرفاق الملصقات على أنابيب اختبار لولبية.
	<ol>
		<li>التاريخ: الشهر واليوم</li>
		<li>نوع العينة: بولي جليكونات أو بولي ديوكسانون</li>
		<li>نوع المحلول: محلول حمضي (أ) أو قلوي (ب) أو محايد (N) مع درجة حموضة تتراوح بين 2-14.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>افتح عبوة الخيط وقم بإزالة الخياطة. اقطع الإبرة وتخلص منها في حاوية الأدوات الحادة.</li>
	<li>قطع الخيط إلى 3 قطع يبلغ طولها حوالي 10-12 بوصة.</li>
	<li>لاحظ اللون والخصائص الفيزيائية للخياطة.</li>
	<li>استخدم الفرجار لقياس قطر كل خياطة.</li>
	<li>قم بوزن كل خياطة وضع عينة واحدة في كل أنبوب اختبار.</li>
	<li>املأ أنابيب الاختبار المسماة "N" بما يكفي من الماء منزوع الأيونات لتغطية الخيط ، ثم قم بتغطية أنابيب الاختبار.</li>
	<li>استخدم ماصة لملء أنابيب الاختبار المسماة "A" بمحلول 0.001 M HCl كاف لتغطية الخيط. تذكر أن تضع تغطية أنابيب الاختبار.</li>
	<li>استخدم ماصة لملء أنابيب الاختبار المسماة "B" بمحلول هيدروكسيد الصوديوم 0.001 M لتغطية الخيط. تذكر أن تضع تغطية أنابيب الاختبار.</li>
	<li>ضع جميع أنابيب الاختبار الستة في الرف المعدني في فرن على حرارة 37 درجة مئوية.</li>
</ol>
2. اختبار الشد لعينة التحكم
<ol>
	<li>احصل على خياطة جديدة ، عينة التحكم ، وضعها في تركيبات UTM وثبتها في مكانها.</li>
	<li>قبل بدء التوتر على العينة ، قم بصفر UTM بالضغط على مفتاحي F1 (القوة الصفرية) و F2 (صفر ext). سجل إعداد سرعة الإزاحة في ورقة البيانات.</li>
	<li>تأكد من عرض تثبيت الذروة على لوحة عرض UTM.</li>
	<li>ابدأ تشغيل UTM بالضغط على مفتاح السهم لأعلى. ستبدأ القوة والإزاحة في التغيير على UTM.</li>
	<li>قم بتحميل العينة حتى الفشل. ثم أوقف UTM.</li>
	<li>سجل ذروة القوة من شاشة UTM.</li>
</ol>
3. ملف فقدان القوة
<ol>
	<li>أخرج واحدة من كل عينة (أ ، ب ، ن) من الفرن كل أسبوع لمدة خمسة أسابيع.</li>
	<li>قم بقياس درجة الحموضة للمحلول في أنبوب الاختبار بورق الأس الهيدروجيني.</li>
	<li>اشطف الخيط بالماء منزوع الأيونات ، ولاحظ أي تغييرات فيزيائية أو لونية في المادة في كل عينة.</li>
	<li>إذا لزم الأمر ، جفف العينة بمنشفة ورقية.</li>
	<li>وزن كل عينة وتسجيل الوزن الجديد</li>
	<li>ضع العينة في مقابض UTM وأغلقها في مكانها.</li>
	<li>قبل بدء التوتر على العينة ، قم بصفر UTM بالضغط على مفتاحي F1 (القوة الصفرية) و F2 (صفر ext).</li>
	<li>تأكد من عرض تثبيت الذروة على لوحة عرض UTM ، وتحقق من أن سرعة الإزاحة على UTM هي نفسها عند اختبار عينة التحكم.</li>
	<li>قم بتحميل العينة حتى الفشل. ثم أوقف UTM.</li>
	<li>سجل قوة الذروة عند الفشل من شاشة UTM.</li>
</ol>
<div class = "chapter_text" id = "script_0" >
تم استخدام الغرز منذ آلاف السنين للتدخل الطبي ، وأقدم المواد هي الكتان أو أمعاء القطط. 
يتم الآن تصنيف الغرز المستخدمة اليوم حسب فئتين مختلفتين ، أولا حسب التركيب ، إما المواد الطبيعية أو الاصطناعية ، والامتصاص ، إما غير قابلة للامتصاص أو قابلة للامتصاص. تتحلل المواد القابلة للامتصاص في الجسم بشكل أساسي من خلال التحلل المبرمج الناجم عن تفاعل الماء مع مجموعات كيميائية معينة في سلسلة البوليمر. وبالتالي ، يتم استخدام هذه المواد لتثبيت الجرح معا لفترة زمنية كافية للشفاء دون الحاجة إلى الإزالة. 
في هذا الفيديو ، سنناقش الآليات الكامنة وراء تدهور المواد القابلة للامتصاص ونوضح كيفية تقييم التغير في قوة المواد بمرور الوقت أثناء تعرضها لبيئات مختلفة.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1">
تتحلل المواد القابلة للامتصاص بشكل أساسي في الجسم عن طريق التحلل المؤكسد والتحلل المائي والأنزيمي. قد تخضع المواد للأكسدة في الجسم الحي حيث يتفاعل الجسم مع الجسم الغريب ويطلق الأنواع المؤكسدة لمهاجمته. يمكن أن يتسبب التأثير التأكسدي على البوليمرات في حدوث انقسام متسلسل ويساهم في التدهور. في التحلل المائي ، يهاجم الماء الروابط الحساسة في البوليمر لتوليد القلة وأخيرا المونومرات. 
تستخدم البوليستر مثل polydioxanone بشكل شائع كمواد قابلة للامتصاص لأن مجموعة الإستر تتحلل بسهولة عن طريق التحلل المائي. بعد زرع المادة ، تبدأ في امتصاص الماء. ثم يبدأ القص المائي أينما كانت المادة ملامسة للماء. تمتص المواد المحبة للماء المزيد من الماء ، وبالتالي تتحلل بسرعة أكبر في جميع الأنحاء. ومع ذلك ، فإن المواد الكارهة للماء تمتص الماء بشكل أبطأ وتميل إلى التحلل من الخارج إلى الداخل. 
تحفز الإنزيمات الموجودة في الجسم تفاعلات مختلفة وبالتالي تحفز التحلل المائي للمواد أيضا. يتم تحفيز تفاعل التحلل المائي بواسطة إنزيمات تسمى الهيدرولاز والتي يمكن أن تزيد من معدل التحلل المائي بما يصل إلى 10 مرات. عندما تتحلل المادة ، تتغير الخواص الميكانيكية للمادة أيضا. 
دعونا نلقي نظرة على كيفية تحليل التغير في قوة المواد القابلة للامتصاص بمرور الوقت بسبب التحلل المائي في البيئات الحمضية والمحايدة والقلوية. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
لهذه التجربة ، احصل على نوعين من الغرز القابلة للامتصاص. هنا ، نستخدم البولي جليكونات والبولي ديوكسانون. 
قم بإعداد ستة أنابيب عينة ذات غطاء لولبي تحمل كل منها التاريخ ونوع العينة والمحلول الذي سيتم وضع العينة فيه. يجب أن يكون هناك محلول حمضي واحد وقلوي واحد ومحايد لكل نوع عينة. هنا ، نعرض واحدة من كل عينة. ومع ذلك ، يجب عليك تحضير ثلاث عينات من كل نوع خياطة لكل نقطة زمنية. 
بعد ذلك ، افتح عبوة الخيط وقم بإزالة الخياطة. اقطع الإبرة عن الخيط وتخلص منها في حاوية الأدوات الحادة. قطع كل خياطة إلى ثلاث قطع بطول 10 إلى 12 بوصة تقريبا. قم بتدوين الخصائص الفيزيائية للخياطة. استخدم الفرجار لقياس قطر كل خياطة ولاحظ البعد الأولي. 
أخيرا ، قم بوزن كل خياطة ، وسجل الوزن ، وضع خياطة واحدة في كل أنبوب عينة. املأ أنابيب العينة المحايدة بما يكفي من الماء منزوع الأيونات بحيث يتم غمر الخيط بالكامل ، وقم بتغطية الأنبوب. بعد ذلك ، املأ الأنابيب الحمضية بحمض الهيدروكلوريك المخفف واملأ أنابيب العينة القلوية بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف. أخيرا ، ضع جميع أنابيب العينات الستة في رف في حاضنة عند 37 درجة مئوية. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3">
الآن دعونا نلقي نظرة على كيفية تحديد قوة الغرز باستخدام اختبار الشد. يقوم اختبار الشد بتحميل العينة عن طريق تمديدها حتى الفشل ، مما يتيح تحديد قوة المواد. 
أولا ، اختبر الغرز الطازجة التي لم يتم احتضانها في محاليل الاختبار. ضع الخيط في تركيبات الجهاز وثبته في مكانه. يجب أن تكون عينة التحكم بنفس طول الأداة التي تتراوح من 10 إلى 12 بوصة تقريبا. بعد ذلك ، قم بتصفير الأداة وسجل إعداد سرعة الإزاحة. تأكد من عرض تثبيت الذروة على لوحة التحكم. ثم ابدأ التوتر على الخياطة. ستبدأ القوة والإزاحة في التغيير على الأداة. قم بتحميل الخيط حتى الفشل. بعد ذلك ، قم بإيقاف تشغيل الجهاز وتسجيل قوة الذروة من لوحة العرض. 
</div>
<div class = "chapter_text" id = "script_4" >
الآن دعونا نقيس قوة الشد للعينات التي تعرضت للمحاليل بدرجة حموضة متفاوتة. 
بعد المدة الزمنية المحددة ، أخرج العينات من الفرن. قم بقياس درجة الحموضة في المحلول في كل أنبوب باستخدام ورق الأس الهيدروجيني. بعد قياس درجة الحموضة لجميع المحاليل ، قم بإزالة الخيط المراد اختباره واشطفه بالماء منزوع الأيونات. قم بتدوين الخصائص الفيزيائية للمادة. 
جفف العينة بمنشفة ورقية ، ثم وزنها وسجل الكتلة الجديدة. بعد ذلك ، ضع العينة في مقابض جهاز اختبار الشد وأغلقها في مكانها. قم بتصفير الأداة وتأكد من أن سرعة الإزاحة هي نفسها المستخدمة في عينة التحكم. تحقق أيضا من عرض فترة تعليق الذروة. الآن ، قم بتحميل العينة حتى الفشل. سجل ذروة القوة من الشاشة. كرر اختبار الشد لكل عينة على مدار الدراسة الزمنية. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_5">
الآن دعونا نرى كيفية تحليل البيانات لتحديد قوة العينات. 
أولا ، احسب متوسط إجهاد الشد لكل عينة بقسمة قوة الذروة على مساحة المقطع العرضي للخياطة. بعد ذلك ، احسب النسبة المئوية لقوة الشد التي تحتفظ بها الخيط بعد الحضانة باستخدام الصيغة الموضحة. تظهر مخططة قوة الشد بمرور الوقت لكل عينة أن قوة كلا النوعين من الغرز انخفضت بمرور الوقت في المحاليل الحمضية والمحايدة والقلوية. 
تدهورت هياكل البولي ديوكسانون أكثر في المحلول الحمضي ، مع الاحتفاظ ب 41٪ فقط من قوة الشد الأصلية بعد خمسة أسابيع ، بينما تم الاحتفاظ ب 49 و 78٪ من القوة للمحاليل المحايدة والقلوية ، على التوالي. تحللت خيوط البولي جليكونات بالمثل في جميع المحاليل الثلاثة واحتفظت بحوالي 42٪ من القوة في المحاليل الحمضية والمحايدة والقلوية بعد خمسة أسابيع. من المتوقع أن تكون النتائج لأن كلا المادتين يمتلكان روابط إستر معرضة للانقسام المائي ، والذي يتم تعزيزه عند درجة الحموضة العالية والمنخفضة. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_6">
الآن دعنا نلقي نظرة على مكان استخدام المواد القابلة للامتصاص في مجال الهندسة الطبية الحيوية. 
تستخدم المواد القابلة للامتصاص مثل الغرز التي تم اختبارها في هذا الفيديو بشكل شائع في العمليات الجراحية لتمكين التئام المواقع الجراحية مع التخلص من الحاجة إلى إزالة الخيط. ومع ذلك ، تلعب المواد القابلة للامتصاص أيضا دورا في هندسة الأنسجة كسقالة للأنسجة الهندسية. توفر سقالات الأنسجة القابلة للامتصاص البنية الأولية ثلاثية الأبعاد للأنسجة ، ولكنها تتحلل ببطء مع نمو الخلايا وإنشاء المواد الهيكلية الخاصة بها. في النهاية ، لم تعد هناك حاجة إلى السقالة الأولية وتشبه الأنسجة الهندسية إلى حد كبير الأنسجة الأصلية. 
يتضمن تطعيم العظام استبدال العظام المفقودة أو التالفة من أجل المساعدة في التئام الكسور الكبيرة. في هذه الدراسة ، أنشأ الباحثون عيبا في الجمجمة عن طريق حفر حفرة بطول خمسة ملليمترات. تم فصل جزء العظم وربط الطعم العظمي بالعظم باستخدام غراء الفيبرين. على الرغم من استخدام عظم المتبرع غالبا ، إلا أن المواد القابلة للامتصاص تقدم بديلا يمكن الكسب غير المشروع من التحلل مع نمو العظام الأصلية. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_7">
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE للمواد القابلة للامتصاص. يجب أن تفهم الآن كيف تتحلل هذه المواد في الجسم الحي وفي المختبر ، وكيفية اختبار تغيرات القوة بسبب التدهور ، وبعض تطبيقات هذه المواد في مجال الهندسة الطبية الحيوية. شكرا للمشاهدة! 
</div>

في هذه التجربة ، تم تقييم قوة الشد للخيوط في بيئات الأس الهيدروجيني المختلفة. على مدى خمسة أسابيع ، تم استكشاف قوة الشد لنوعين مختلفين من الغرز بعد التعرض لمحاليل حمضية وقلوية ومحايدة. تشير النتائج بأغلبية ساحقة إلى أن الغرز القابلة للامتصاص الحيوي سوف تتحلل بمرور الوقت في أي بيئة درجة حموضة.
على الرغم من أن خيوط البولي جليكونات تتحلل بمعدل أسرع ، إلا أنها تظل أقوى مقارنة بخيوط البولي ديوكسانون. تظهر النتائج التجريبية أيضا أنه في الأطر الزمنية الطويلة ، تحتفظ خيوط البولي ديوكسانون بقوتها أكثر ...

قوة الشد للمواد الحيوية القابلة للامتصاص

المصدر: <a href="https://www.jove.com/author/Peiman_Shahbeigi-Roodposhti"> بيمان شاهبيجي رودبوشتي </a> وسينا شهباز محمدي ، قسم الهندسة الطبية الحيوية ، جامعة كونيتيكت ، ستورز ، كونيتيكت 
لأكثر من 4000 عام ، تم استخدام الغرز كتدخل طبي. تشير أقدم السجلات إلى أن الكتان كان المادة الحيوية المفضلة. يقال إن Catgut ، الذي لا يزال قيد الاستخدام حتى اليوم ، كان يستخدم لعلاج المصارعين حوالي عام 150 بعد الميلاد. اليوم ، هناك العديد من المواد المستخدمة في الغرز. تصنف الغرز حسب تركيبتها (طبيعية أو اصطناعية) وامتصاصها (غير قابلة للامتصاص أو امتصاص). 
تتحلل الغرز القابلة للامتصاص (أو القابلة للامتصاص) في الجسم إما من خلال التحلل الأنزيمي أو التحلل المبرمج الناجم عن تفاعل الماء مع مجموعات محددة في سلسلة البوليمر. غالبا ما يتم إنشاء هذه الغرز من مواد اصطناعية ، مثل حمض البولي جليكوليك ، والبولي ديوكسانون ، وبولي كابرولاكتون ، أو المواد الحيوية الطبيعية ، مثل الحرير. عادة ما يتم استخدامها في بعض الإجراءات الداخلية ، مثل الجراحة العامة. ستحافظ الغرز القابلة للامتصاص على الجرح معا لفترة زمنية كافية للشفاء ، ولكن بعد ذلك تتفكك الجسم في النهاية. من ناحية أخرى ، لا تتحلل الغرز غير القابلة للامتصاص ويجب استخراجها. عادة ما تكون مشتقة من مادة البولي بروبيلين والنايلون والفولاذ المقاوم للصدأ. عادة ما يتم تنفيذ هذه الغرز لجراحة العظام والقلب وتتطلب أخصائيا طبيا إزالتها في وقت لاحق. 
هنا ، سيتم اختبار قوة الشد لنوعين من الغرز القابلة للامتصاص بعد تعريضهما للمحاليل المحايدة والحمضية والقلوية ، والتي تتوافق مع بيئات الأس الهيدروجيني المختلفة الموجودة داخل جسم الإنسان. سيتكون الاختبار من جزأين. أولا ، سيتم تحضير عينات التحكم وتحليلها عن طريق اختبار الشد. بعد ذلك ، سيتم اختبار العينات بعد التعرض المستمر لمحاليل ذات درجة حموضة متفاوتة على مدار عدة أسابيع.

على مدار خمسة أسابيع ، تم اختبار جميع العينات المعالجة وتحليلها. من التجارب الإجمالية، تم حساب متوسط شدة الشد باستخدام المعادلة 1:
&lt; p class = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1" &gt;<img alt="المعادلة 1" src="/files/ftp_upload/10471/10471eq1.jpg" style="font-size: 14px;"> (1)
 تم أيضا حساب الانحرافات المعيارية لجميع القوى عند الفشل فيما يتعلق بنوع الخيط وبيئة المحلول. أخيرا ، تم تحديد النسبة المئوية لقوة ال...

Source: Peiman Shahbeigi-Roodposhti and Sina Shahbazmohamadi, Biomedical Engineering Department, University of Connecticut, Storrs, Connecticut
For over ...

تم استخدام الغرز منذ آلاف السنين للتدخل الطبي ، وأقدم المواد هي الكتان أو أمعاء القطط. يتم الآن تصنيف الغرز المستخدمة اليوم حسب فئتين مختلفتين ، أولا حسب التركيب ، إما المواد الطبيعية أو الاصطناعية ، والامتصاص ، إما غير قابلة للامتصاص أو قابلة للامتصاص. تتحلل المواد القابلة للامتصاص في الجسم بشكل أساسي من خلال التحلل المبرمج الناجم عن تفاعل الماء مع مجموعات كيميائية معينة في سلسلة البوليمر. وبالتالي ، يتم استخدام هذه المواد لتثبيت الجرح معا لفترة زمنية كافية للشفاء دون الحاجة إلى الإزالة. في هذا الفيديو ، سنناقش الآليات الكامنة وراء تدهور المواد القابلة للامتصاص ونوضح كيفية تقييم التغير في قوة المواد بمرور الوقت أثناء تعرضها لبيئات مختلفة. تتحلل المواد القابلة للامتصاص بشكل أساسي في الجسم عن طريق التحلل المؤكسد والتحلل المائي والأنزيمي. قد تخضع المواد للأكسدة في الجسم الحي حيث يتفاعل الجسم مع الجسم الغريب ويطلق الأنواع المؤكسدة لمهاجمته. يمكن أن يتسبب التأثير التأكسدي على البوليمرات في حدوث انقسام متسلسل ويساهم في التدهور. في التحلل المائي ، يهاجم الماء الروابط الحساسة في البوليمر لتوليد القلة وأخيرا المونومرات. تستخدم البوليستر مثل polydioxanone بشكل شائع كمواد قابلة للامتصاص لأن مجموعة الإستر تتحلل بسهولة عن طريق التحلل المائي. بعد زرع المادة ، تبدأ في امتصاص الماء. ثم يبدأ القص المائي أينما كانت المادة ملامسة للماء. تمتص المواد المحبة للماء المزيد من الماء ، وبالتالي تتحلل بسرعة أكبر في جميع الأنحاء. ومع ذلك ، فإن المواد الكارهة للماء تمتص الماء بشكل أبطأ وتميل إلى التحلل من الخارج إلى الداخل. تحفز الإنزيمات الموجودة في الجسم تفاعلات مختلفة وبالتالي تحفز التحلل المائي للمواد أيضا. يتم تحفيز تفاعل التحلل المائي بواسطة إنزيمات تسمى الهيدرولاز والتي يمكن أن تزيد من معدل التحلل المائي بما يصل إلى 10 مرات. عندما تتحلل المادة ، تتغير الخواص الميكانيكية للمادة أيضا. دعونا نلقي نظرة على كيفية تحليل التغير في قوة المواد القابلة للامتصاص بمرور الوقت بسبب التحلل المائي في البيئات الحمضية والمحايدة والقلوية. لهذه التجربة ، احصل على نوعين من الغرز القابلة للامتصاص. هنا ، نستخدم البولي جليكونات والبولي ديوكسانون. قم بإعداد ستة أنابيب عينة ذات غطاء لولبي تحمل كل منها التاريخ ونوع العينة والمحلول الذي سيتم وضع العينة فيه. يجب أن يكون هناك محلول حمضي واحد وقلوي واحد ومحايد لكل نوع عينة. هنا ، نعرض واحدة من كل عينة. ومع ذلك ، يجب عليك تحضير ثلاث عينات من كل نوع خياطة لكل نقطة زمنية. بعد ذلك ، افتح عبوة الخيط وقم بإزالة الخياطة. اقطع الإبرة عن الخيط وتخلص منها في حاوية الأدوات الحادة. قطع كل خياطة إلى ثلاث قطع بطول 10 إلى 12 بوصة تقريبا. قم بتدوين الخصائص الفيزيائية للخياطة. استخدم الفرجار لقياس قطر كل خياطة ولاحظ البعد الأولي. أخيرا ، قم بوزن كل خياطة ، وسجل الوزن ، وضع خياطة واحدة في كل أنبوب عينة. املأ أنابيب العينة المحايدة بما يكفي من الماء منزوع الأيونات بحيث يتم غمر الخيط بالكامل ، وقم بتغطية الأنبوب. بعد ذلك ، املأ الأنابيب الحمضية بحمض الهيدروكلوريك المخفف واملأ أنابيب العينة القلوية بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف. أخيرا ، ضع جميع أنابيب العينات الستة في رف في حاضنة عند 37 درجة مئوية. الآن دعونا نلقي نظرة على كيفية تحديد قوة الغرز باستخدام اختبار الشد. يقوم اختبار الشد بتحميل العينة عن طريق تمديدها حتى الفشل ، مما يتيح تحديد قوة المواد. أولا ، اختبر الغرز الطازجة التي لم يتم احتضانها في محاليل الاختبار. ضع الخيط في تركيبات الجهاز وثبته في مكانه. يجب أن تكون عينة التحكم بنفس طول الأداة التي تتراوح من 10 إلى 12 بوصة تقريبا. بعد ذلك ، قم بتصفير الأداة وسجل إعداد سرعة الإزاحة. تأكد من عرض تثبيت الذروة على لوحة التحكم. ثم ابدأ التوتر على الخياطة. ستبدأ القوة والإزاحة في التغيير على الأداة. قم بتحميل الخيط حتى الفشل. بعد ذلك ، قم بإيقاف تشغيل الجهاز وتسجيل قوة الذروة من لوحة العرض. الآن دعونا نقيس قوة الشد للعينات التي تعرضت للمحاليل بدرجة حموضة متفاوتة. بعد المدة الزمنية المحددة ، أخرج العينات من الفرن. قم بقياس درجة الحموضة في المحلول في كل أنبوب باستخدام ورق الأس الهيدروجيني. بعد قياس درجة الحموضة لجميع المحاليل ، قم بإزالة الخيط المراد اختباره واشطفه بالماء منزوع الأيونات. قم بتدوين الخصائص الفيزيائية للمادة. جفف العينة بمنشفة ورقية ، ثم وزنها وسجل الكتلة الجديدة. بعد ذلك ، ضع العينة في مقابض جهاز اختبار الشد وأغلقها في مكانها. قم بتصفير الأداة وتأكد من أن سرعة الإزاحة هي نفسها المستخدمة في عينة التحكم. تحقق أيضا من عرض فترة تعليق الذروة. الآن ، قم بتحميل العينة حتى الفشل. سجل ذروة القوة من الشاشة. كرر اختبار الشد لكل عينة على مدار الدراسة الزمنية. الآن دعونا نرى كيفية تحليل البيانات لتحديد قوة العينات. أولا ، احسب متوسط إجهاد الشد لكل عينة بقسمة قوة الذروة على مساحة المقطع العرضي للخياطة. بعد ذلك ، احسب النسبة المئوية لقوة الشد التي تحتفظ بها الخيط بعد الحضانة باستخدام الصيغة الموضحة. تظهر مخططة قوة الشد بمرور الوقت لكل عينة أن قوة كلا النوعين من الغرز انخفضت بمرور الوقت في المحاليل الحمضية والمحايدة والقلوية. تدهورت هياكل البولي ديوكسانون أكثر في المحلول الحمضي ، مع الاحتفاظ ب 41٪ فقط من قوة الشد الأصلية بعد خمسة أسابيع ، بينما تم الاحتفاظ ب 49 و 78٪ من القوة للمحاليل المحايدة والقلوية ، على التوالي. تحللت خيوط البولي جليكونات بالمثل في جميع المحاليل الثلاثة واحتفظت بحوالي 42٪ من القوة في المحاليل الحمضية والمحايدة والقلوية بعد خمسة أسابيع. من المتوقع أن تكون النتائج لأن كلا المادتين يمتلكان روابط إستر معرضة للانقسام المائي ، والذي يتم تعزيزه عند درجة الحموضة العالية والمنخفضة. الآن دعنا نلقي نظرة على مكان استخدام المواد القابلة للامتصاص في مجال الهندسة الطبية الحيوية. تستخدم المواد القابلة للامتصاص مثل الغرز التي تم اختبارها في هذا الفيديو بشكل شائع في العمليات الجراحية لتمكين التئام المواقع الجراحية مع التخلص من الحاجة إلى إزالة الخيط. ومع ذلك ، تلعب المواد القابلة للامتصاص أيضا دورا في هندسة الأنسجة كسقالة للأنسجة الهندسية. توفر سقالات الأنسجة القابلة للامتصاص البنية الأولية ثلاثية الأبعاد للأنسجة ، ولكنها تتحلل ببطء مع نمو الخلايا وإنشاء المواد الهيكلية الخاصة بها. في النهاية ، لم تعد هناك حاجة إلى السقالة الأولية وتشبه الأنسجة الهندسية إلى حد كبير الأنسجة الأصلية. يتضمن تطعيم العظام استبدال العظام المفقودة أو التالفة من أجل المساعدة في التئام الكسور الكبيرة. في هذه الدراسة ، أنشأ الباحثون عيبا في الجمجمة عن طريق حفر حفرة بطول خمسة ملليمترات. تم فصل جزء العظم وربط الطعم العظمي بالعظم باستخدام غراء الفيبرين. على الرغم من استخدام عظم المتبرع غالبا ، إلا أن المواد القابلة للامتصاص تقدم بديلا يمكن الكسب غير المشروع من التحلل مع نمو العظام الأصلية. لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE للمواد القابلة للامتصاص. يجب أن تفهم الآن كيف تتحلل هذه المواد في الجسم الحي وفي المختبر ، وكيفية اختبار تغيرات القوة بسبب التدهور ، وبعض تطبيقات هذه المواد في مجال الهندسة الطبية الحيوية. شكرا للمشاهدة!

tensile-strength-of-resorbable-biomaterials

Education

JoVE Science Education

Engineering

الهندسة

Biomedical Engineering

الهندسة الطبية الحيوية

Tensile Strength of Resorbable Biomaterials

how resorbable sutures change in ph

Resorbable sutures are tested for strength as they break down in different pH conditions. These sutures are designed to hold a wound closed long enough for healing and then gradually disintegrate in the body. The study compares how that strength changes after exposure to neutral, acidic, and alkaline solutions, which represent pH environments found in the human body.

Sutures have been used for more than 4000 years as a medical tool. Early records describe linen as an early biomaterial, and catgut was also used in treatment as far back as about 150 AD. Today, sutures are grouped by composition, either natural or synthetic, and by absorption, either non-resorbable or resorbable.

Resorbable sutures can degrade through enzymatic action or through programmed breakdown caused by water interacting with specific groups in the polymer chain. They are often made from synthetic materials such as polyglycolic acid, polydioxanone, and polycaprolactone, or from natural biomaterials such as silk. These sutures are often used for internal procedures, including general surgery.

Non-resorbable sutures do not degrade in the body and must be removed later by a medical professional. They are commonly made from polypropylene, nylon, and stainless steel. These materials are often used in orthopedic and cardiac surgery.

The experiment uses two parts. First, control samples are prepared and analyzed by tensile testing, which measures how much force a material can handle before breaking. Then the samples are exposed to solutions with different pH values over several weeks and tested again to compare their tensile strength.

How Resorbable Sutures Change in pH

imaging biological samples with optical and confocal microscopy

imaging-biological-samples-with-optical-and-confocal-microscopy

Optical vs. Confocal Microscopy for Brain Samples

Optical and confocal microscopy are used to image biological samples, including a sectioned piece of mouse brain. These methods help scientists compare how sample type, resolution, and depth of focus affect image quality. They are especially useful in biology labs that study larger biological structures. Optical microscopes have been used for centuries, and modern tools such as confocal imaging and digital image processing have expanded what they can do. Even so, the best optical microscopes...

sem imaging of biological samples

SEM Sample Prep for Biological Imaging

Scanning electron microscopy (SEM) is used to image biological samples after careful preparation. SEM uses an electron beam in a vacuum to nondestructively view conductive materials and surface features. It works like an optical microscope, but it gives much higher magnification and resolution. The difference comes from the beam used to form the image. Optical microscopes are limited by the diffraction of visible light, which has a wavelength of about 500 nm. SEM uses an energized electron...

biodistribution of nano-drug carriers: applications of sem

biodistribution-of-nano-drug-carriers-applications-of-sem

Nanoparticle Tracking in Organs with SEM

Metal and magnetic nanoparticles are used in targeted drug delivery and controlled drug release. In biomedical research, these particles are often compared with polymeric and liposomal carriers because those materials are biocompatible. Current work also focuses on metallic and magnetic nanoparticles, which can be useful for drug and gene delivery and for therapy. Gold, silver, and paramagnetic nanoparticles are common examples in this field. These materials were first used as contrast agents...

high-frequency ultrasound imaging of the abdominal aorta

high-frequency-ultrasound-imaging-of-the-abdominal-aorta

Ultrasound Imaging of Small Blood Vessels

High-frequency ultrasound imaging can show the shape and blood flow of small pulsatile arteries and veins. The system used here provides high-resolution images of vessels in mice and rats. It is a practical way to study vessel morphology and hemodynamics, which means vessel structure and blood movement. Ultrasound is a relatively inexpensive, portable, and versatile method for noninvasive vessel assessment. It can be used in humans as well as in large and small animals. Compared with computed...

quantitative strain mapping of an abdominal aortic aneurysm

quantitative-strain-mapping-of-an-abdominal-aortic-aneurysm

3D Strain Analysis of Aortic Vessel Motion

3D strain analysis of aortic vessel motion helps show how an abdominal aortic aneurysm deforms over time. Strain is a measure of relative deformation, and it can be used to describe how soft tissue changes shape under load. Blood vessels, skin, tendons, and other organs are made of elastin and collagen, which give them elasticity and strength. The arrangement of these fibers depends on the soft tissue type. Some tissues have one main fiber direction, while others form more complex mesh-like...

photoacoustic tomography to image blood and lipids in the infrarenal aorta

photoacoustic-tomography-to-image-blood-lipids-infrarenal

Label-Free Imaging of Aortic Blood and Lipids

Photoacoustic tomography (PAT) is a biomedical imaging method that uses light-generated sound waves to study tissue composition. It can detect blood and lipid components in the infrarenal aorta, the lower part of the aorta below the kidneys. This makes PAT useful for cardiovascular research and tumor imaging. PAT addresses several limits of current imaging methods. Many existing techniques can take a long time, cost a lot, use harmful contrast agents, or require more invasive procedures. Some...

cardiac magnetic resonance imaging

Gated MRI of Mouse Heart Motion

Gated MRI of mouse heart motion uses high-field, small-bore magnetic resonance imaging with physiological monitoring. It records cine loops, which are moving image sequences, of the murine cardiovascular system. This approach helps assess left-ventricular function, show vascular networks, and measure organ motion caused by breathing. Several small animal imaging methods can be used for the same type of study. High-frequency ultrasound offers high spatial and temporal resolution, but imaging...

computational fluid dynamics simulations of blood flow in a cerebral aneurysm

computational-fluid-dynamics-simulations-blood-flow-cerebral

Using MRI Data to Model Blood Flow

Computational fluid dynamics, or CFD, can model blood flow from patient- or animal-specific vessels. In this approach, subject-based vessel segmentations are built first. Then open-source and commercial tools are combined to create a high-resolution numerical solution inside a flow model. These simulations help researchers study hemodynamics, which is the way blood moves through vessels. Hemodynamic conditions are linked to the development and progression of atherosclerosis, aneurysms, and...

near-infrared fluorescence imaging of abdominal aortic aneurysms

near-infrared-fluorescence-imaging-of-abdominal-aortic-aneurysms

Fluorescent Probe Imaging for Aortic Aneurysms

Near-infrared fluorescence imaging uses fluorescent probes to visualize biomolecular structures inside tissues. It is a useful optical method for studying disease in living systems. The technique can show specific targets without the limits of some conventional imaging methods. Compared with single photon emission computed tomography (SPECT) and positron emission tomography (PET), near-infrared fluorescence imaging is rapid and high-throughput. It also does not use ionizing radiation. These...

noninvasive blood pressure measurement techniques

noninvasive-blood-pressure-measurement-techniques

Portable Blood Pressure Monitoring Methods

Portable blood pressure monitoring uses cuff-based methods to measure systolic and diastolic pressure in humans and rodents. These approaches rely on the same basic hemodynamic principles, or how blood moves and creates pressure in vessels. The page focuses on how current cuff technology works and why it is useful in both clinical and research settings. For humans, commercially available cuffs can connect to mobile devices and are usually small and easy to carry. That makes it possible to take...

acquisition and analysis of an ecg (electrocardiography) signal

acquisition-and-analysis-of-an-ecg-electrocardiography-signal

ECG Lead I Signal Recording and Analysis

An ECG signal records the heart's electrical activity from electrodes placed on the body. It shows heart rhythm and can help reveal cardiac problems such as poor blood flow to the heart and structural abnormalities. The signal comes from action potentials created by contractions of the heart wall. These electrical currents spread through the body and create different electrical potentials at different points on the skin. Electrodes, which are biological transducers made of metals and salts,...

tensile strength of resorbable biomaterials

Resorbable sutures are tested for strength as they break down in different pH conditions. These sutures are designed to hold a wound closed long enough for healing and then gradually disintegrate in the body. The study compares how that strength changes after exposure to neutral, acidic, and alkaline solutions, which represent pH environments found in the human body. Sutures have been used for more than 4000 years as a medical tool. Early records describe linen as an early biomaterial, and...

micro-ct imaging of a mouse spinal cord

X-Ray Imaging for 3D Tissue Scans

X-ray imaging can show the inside of an object without cutting it open. In this high school science topic, micro-CT uses many 2D X-ray projections to build a 3D view of a sample. The result is similar to a medical X-ray, but it gives depth information instead of just a flat image. X-rays have played an important role in science for a long time. Their discovery and accidental use led to the first Nobel Prize in Physics. The famous 1895 image of Dr. Röntgen’s wife’s hand shows the same basic...

visualization of knee joint degeneration after non-invasive acl injury in rats

visualization-knee-joint-degeneration-after-non-invasive-acl-injury

Micro-CT Mapping of ACL Injury Damage in Rats

ACL injury in the knee can lead to post-traumatic osteoarthritis, or PTOA, which is joint damage that develops after an injury. About one-third of people show signs of PTOA on X-rays within the first decade after ACL injury. Although ACL reconstruction restores knee stability, it and current rehabilitation methods do not prevent PTOA. Rat models are widely used to study how ACL injury leads to PTOA. The most common method is ACL transection, where the ligament is cut to destabilize the joint.

combined spect and ct imaging to visualize cardiac functionality

combined-spect-and-ct-imaging-to-visualize-cardiac-functionality

SPECT/CT Imaging for Mouse Disease Tracking

SPECT/CT imaging combines nuclear imaging and X-ray imaging to study mice. It uses a radionuclide, which is a radioactive tracer, that is injected into the animal. After the tracer spreads through the body, the mouse is scanned and the images are reconstructed into a 3D dataset. This method can show anatomy, physiology, and metabolism in one experiment. That makes it useful for improving disease diagnosis and for tracking how a disease changes over time. Because it provides both functional and...

biomedical engineering

This collection describes the central concepts in biomedical engineering with a focus on imaging techniques to visualize and detect medical conditions, methods to quantify biomechanical strain, and computational modeling to simulate blood flow.

See how resorbable sutures are tested in neutral, acidic, and alkaline solutions to track tensile strength changes as they break down over time.

How Resorbable Sutures Change in pH

Description

Transcript