يصف هذا البروتوكول جهاز اختبار الاحتكاك الذي يطبق الانزلاق المتبادل المتزامن والحمل العادي على وجهين بيولوجيين متلامسين.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
جهاز اختبار الاحتكاك - المفاعل الحيوي لدراسة الميكانيكا الحيوية للمفصل الزليلي ، وعلم الأحياء الميكانيكي ، والتنظيم الفيزيائي
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
في هشاشة العظام الأولية (OA) ، يمنع "البلى والتمزق" الطبيعي المرتبط بالشيخوخة قدرة الغضروف على الحفاظ على وظائفه الحاملة والتزييت ، مما يعزز بيئة مادية ضارة. قد تؤثر التفاعلات الاحتكاكية للغضروف المفصلي والغشاء الزليلي على توازن المفاصل من خلال تآكل مستوى الأنسجة والنقل الميكانيكي الخلوي. لدراسة هذه العمليات الميكانيكية والميكانيكية البيولوجية ، يتم وصف جهاز قادر على تكرار حركة المفصل. يتحكم جهاز اختبار الاحتكاك في توصيل حركة الترجمة المتبادلة والحمل العادي إلى وجهين بيولوجيين متلامسين. تعتمد هذه الدراسة تكوين الغشاء الزليلي على الغضروف ، ويتم تقديم قياسات معامل الاحتكاك للاختبارات التي يتم إجراؤها في حمام ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) أو السائل الزليلي (SF). تم إجراء الاختبار لمجموعة من ضغوط التلامس ، مما يسلط الضوء على خصائص التشحيم ل SF تحت الأحمال العالية. يمكن استخدام جهاز اختبار الاحتكاك هذا كمفاعل حيوي للمحاكاة الحيوية لدراسة التنظيم الفيزيائي لأنسجة المفاصل الحية استجابة للتحميل الفسيولوجي التطبيقي المرتبط بمفصل المفصل ثنائي المفصل.
المقدمة
هشاشة العظام (OA) هو مرض المفاصل التنكسية الموهنة التي تؤثر على أكثر من 32 مليون بالغ أمريكي ، مع الرعاية الصحية والتكلفة الاجتماعية والاقتصادية لأكثر من 16.5 مليار دولار1. وقد تميز المرض بشكل كلاسيكي بتدهور الغضروف المفصلي والعظام تحت الغضروفية. ومع ذلك ، فقد اكتسبت التغييرات في الغشاء الزليلي مؤخرا تقديرا حيث تم ربط التهاب الغشاء الزليلي بأعراض OA والتقدم2،3،4. في OA الأولي (مجهول السبب) ، يمنع "البلى والتمزق" الطبيعي المرتبط بالشيخوخة قدرة الغضروف على الحفاظ على وظائفه الحاملة والتزييت. وقد ثبت أن الضغوط الناتجة عن التلامس المنزلق لفترات طويلة لطبقا....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تم استخدام مفاصل الركبة البقرية اليافعة ، التي تم الحصول عليها من مسلخ محلي ، لهذه الدراسة. يتم إعفاء الدراسات التي أجريت على عينات العينات البقرية هذه من لجنة كولومبيا المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC).
1. تصميم جهاز اختبار الاحتكاك
ملاحظة: يظهر تمثيل تخطيطي لجهاز اختبار الاحتكاك في الشكل 1. تم بناء الجهاز على لوحة قاعدة صلبة (غير معروضة) ، والتي تعمل كمنصة للدعم الهيكلي.
- قم بتوصيل محرك السائر بمرحلة الترجمة الأفقية (انظر جدول المواد)، مما يؤدي إلى إنشاء جهاز اختبار احتكاك ثنائي المحور يوفر حركة ترجمة متبادلة للأسطح الملامسة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم استخدام تكوين الغشاء الزليلي على الغضروف لاختبار الاحتكاك للنبتات البقرية اليافعة. تم تركيب الغشاء الزليلي على صفيحة تحميل أكريليك قطرها 10 مم بحيث تكون الطبقة الداخلية على اتصال بالغضروف الأساسي. تم استخدام شريط الظنبوب كوجه مضاد للغضروف (الشكل 6A). تم قطع شرائط الظنبوب بعمق حوالي 1.4 مم وحجم 10 مم × 30 مم. تم اختبار العينات لمدة 1 ساعة عند 37 درجة مئوية في حمام ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) أو حمام السائل الزليلي البقري (SF). يتكون حمام SF من مزيج 50/50 من PBS و SF البقري. كان تسارع المرحلة.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
توجد بيئة ميكانيكية ديناميكية داخل المفصل حيث يتعرض الغضروف لقوى الضغط والشد والقص ، والضغوط الهيدروستاتيكية والتناضحية44,45. على الرغم من أن الغضروف هو النسيج الحامل الرئيسي للمفصل ، إلا أن الغشاء الزليلي يخضع أيضا لتفاعلات احتكاكية مع سطح الغضروف ومع نفسه في المناطق التي تطوي فيها الأنسجة. من المحتمل أن تكون التفاعلات الفيزيائية بين الغضروف والغشاء الزليلي مسؤولة عن نقل الخلايا وإطلاق الخلايا الجذعية الوسيطة إلى بيئة المفصل ، مما يوفر مصدرا محتملا للخلية للمساه.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة البحث العلمي لجراحة العظام ، NIH 5R01 AR068133 ، NIH TERC 5P41EB027062 ، و NIGMS R01 692 GM083925 (معرف الممول: 10.13039 / 100000057).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| رقائق الألومنيوم | رينولدز جروب القابضة | رينولدز التفاف | حصاد الأنسجة المعقمة |
| حاوية أكريليك | مكون اختبار الاحتكاك | ||
| التعقيم الفوري القابلة للتعقيم | فيشربراند | 01-812-54 | تعقيم الأدوات |
| الأوتوكلاف | بوكستون | تعقيم | |
| دورق (250 مل) | بيركس فيستا | 70000 | حصاد الأنسجة |
| بيتادين (محلول بوفيدون اليود الإعدادي) Medline | Industries ، LP | MDS093906 | حصاد الأنسجة المعقمة |
| خزانة السلامة البيولوجية | Labconco | Purifier Logic + الفئة الثانية ، النوع A2 BSC | حصاد الأنسجة المعقمة |
| لكمة التجسس الحيوي | Steritool Inc. | 50162 | قاطع صندوق حصاد الأنسجة |
| ماكينة حلاقة السلامة الأمريكية | 94-120-71 | حصاد الأنسجة | |
| عمود أكريليك سيليكون دائري (الغشاء الزليلي) | حسب الطلب | وسائط ثقافة تركيب الأنسجة | |
| مصنوعة حسب الطلب | DMEM (القط رقم 11-965-118 ؛ Gibco) مكمل ب 50 & mu ؛ جم / مل ل-برولين (Cat. رقم P5607 ؛ سيجما) ، 100 مو ؛ جم / مل بيروفات الصوديوم (Cat. رقم S8636 ؛ سيجما) ، 1٪ ITS (القط. رقم 354350 ؛ Corning) ، و 1٪ مضاد حيوي &ndash ؛ antimycotic (Cat. رقم 15-240-062 ، جيبكو) | ||
| سيانواكريليت (لوكتايت 420 واضح) | هنكل | 135455 | تركيب الأنسجة |
| الأوزان الميتة OHAUS | تحميل عادي | ||
| الإيثانول 200 دليل | على Decon Labs، Inc. | 2701 | تمييع إلى 70٪ |
| قاعدة ثابتة | ThorLabs، Inc. | SB1T مكون اختبار الاحتكاك | |
| ملقط (حصاد الغشاء الزليلي) | أدوات العلوم الدقيقة | 11019-12 | حصاد الأنسجة |
| (تركيب الغشاء الزليلي) | Excelta | 3C-S-PI | الأنسجة |
| التشفير الخطي الأفقي (لمرحلة الترجمة) RSF | Electronics، Inc. | MSA 670.63 | مكون اختبار الاحتكاك ؛ دقة النظام 1 & micro ؛ م |
| مسدس الغراء الساخن والغراء | FPC Corporation | Surebonder Pro 4000A | تصاعد الأنسجة |
| LabVIEW | National Instruments Corporation | LabVIEW 2010 | برنامج اختبار الاحتكاك |
| Load cell | JR3 Inc. | 20E12A-M25B | مكون اختبار الاحتكاك ؛ دقة 0.0019 رطل في x & y ، دقة 0.0038 رطل في z |
| تحميل الصوانى | مخصص | تركيب الأنسجة | |
| الدائري O الدائري | باركر | S1138AS568-009 | بتري لتركيب |
| الأنسجة (60 مم) | Falcon | 351007 | تركيب الأنسجة |
| PivotLok Work Positioner (حامل الظنبوب) | مستودع الصناعة ، Pivot Lok | PL325 | Tissue |
| Harvest قاعدة قابلة للإزالة | ThorLabs، Inc. | SB1B | مكون اختبار الاحتكاك |
| حامل الحلقة | حصاد الأنسجة | ||
| شفرات مشرط | شركة هافيل | FSC22 | حصاد الأنسجة |
| مقبض مشرط | FEATHER السلامة الحلاقة المحدودة | رقم 4 | مفك براغي حصاد الأنسجة |
| Wera | 3334 | مرحلة حصاد الأنسجة | |
| JMAR | مكون اختبار الاحتكاك | ||
| محرك السائر | Oriental Motor Co.، Ltd. | PK266-03B | مكون اختبار الاحتكاك |
| أداة الشفط | Virtual Industries، Inc. | PEN-VAC فراغ القلم | تركيب |
| الأنسجة قضيب دعم | مخصص | تركيب الأنسجة | |
| مقص جراحي | أدوات العلوم الدقيقة | 14061-09 | تركيب الأنسجة |
| السائل الزليلي (الأبقار) | Animal Technologies، Inc. | حمام اختبار الاحتكاك | |
| حمام | ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) مخصص مع مثبطات البروتياز: 0.04٪ مبيد حيوي ذو قاعدة إيزوثيازولون (Proclin 950 Cat. رقم 46878-U ؛ سيجما) ومثبط البروتياز 0.1٪ - 0.05 م حمض الإيثيلين ديامين تترا أسيتيك ، EDTA (Cat. رقم 0369 ؛ Sigma) | ||
| حاضنة زراعة الأنسجة | فيشر Scientific | Isotemp | ثقافة معقمة |
| التشفير الخطي العمودي (لمرحلة التحميل) مكون | اختبار الاحتكاك Renishaw | T1031-30A | ؛ دقة 20 نانومتر |
| مشغل ملف الصوت | H2W Technologies | NCC20-15-027-1RC | اختبار الاحتكاك |
المراجع
- US Department of Health and Human Services. The Cost of Arthritis in US Adults. Centers for Disease Control and Prevention. , Available from: https://www.cdc.gov/arthritis/data_statistics/cost.htm (2020).
- Buckwalter, J. A., Mankin, H. J. Instructional course lectures, the American....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
