مقالة منهجية

جهاز اختبار الاحتكاك - المفاعل الحيوي لدراسة الميكانيكا الحيوية للمفصل الزليلي ، وعلم الأحياء الميكانيكي ، والتنظيم الفيزيائي

DOI:

10.3791/63880

⸱

يونيو 2, 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Columbia University, 2Department of Mechanical Engineering, Columbia University, 3Department of Orthopedic Surgery, Columbia University

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف هذا البروتوكول جهاز اختبار الاحتكاك الذي يطبق الانزلاق المتبادل المتزامن والحمل العادي على وجهين بيولوجيين متلامسين.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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 لطبقات الغضروف المفصلي أو التلامس المنزلق للغضروف ضد المواد المزروعة تسهل تآكل التفكيك من خلال فشل التعب تحت السطح 5,6. نظرا لوجود بيئة ميكانيكية ديناميكية داخل المفصل 7,8 ، فإن التفاعلات الاحتكاكية للغضروف المفصلي والغشاء الزليلي قد تؤثر على توازن المفاصل من خلال تآكل مستوى الأنسجة والنقل الميكانيكي الخلوي. لدراسة هذه العمليات الميكانيكية والميكانيكية البيولوجية ، تم تصميم جهاز لتكرار حركة المفصل مع تحكم محكم في التحميل الانضغاطي والاحتكاكي5،6،9،10،11،12،13.

يصف هذا البروتوكول جهاز اختبار الاحتكاك الذي يوفر حركة متبادلة ومترجمة وحمل ضاغط إلى ملامسة أسطح الأنسجة الحية. يسمح الجهاز الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر للمستخدم بالتحكم في مدة كل اختبار ، والحمل المطبق ، ونطاق حركة مرحلة الترجمة ، وسرعة الترجمة. الجهاز معياري ، مما يسمح باختبار الوجوه المضادة المختلفة ، مثل الأنسجة على الأنسجة (الغضروف على الغضروف والغشاء الزليلي على الغضروف) والأنسجة على الزجاج. بالإضافة إلى القياسات الوظيفية التي حصل عليها المختبر ، يمكن تقييم مكونات حمام التشحيم والأنسجة قبل الاختبار وبعده لتقييم التغيرات البيولوجية التي ينقلها نظام تجريبي معين.

تم إجراء دراسات لثلاثية الغضاريف منذ عقود ، وتم تطوير العديد من التقنيات لقياس معاملات الاحتكاك بين الغضروف والزجاج والغضروف على الغضروف14,15. يتم تحفيز النهج المختلفة من خلال المفصل و / أو آلية التشحيم ذات الاهتمام. غالبا ما تكون هناك مفاضلة بين التحكم في المتغيرات التجريبية وتلخيص المعلمات الفسيولوجية. تستخدم الأجهزة على غرار البندول المفاصل السليمة كنقطة ارتكاز للبندول البسيط حيث يترجم سطح مفصل واحد بحرية على السطح الثاني14،16،17،18. بدلا من استخدام المفاصل السليمة ، يمكن الحصول على قياسات الاحتكاك عن طريق تحريك الغضروف على الأسطح المطلوبة14،19،20،21،22،23،24،25. وقد تفاوتت معاملات الاحتكاك المبلغ عنها للغضروف المفصلي على نطاق واسع (من 0.002 إلى 0.5) اعتمادا على ظروف التشغيل14,26. تم إنشاء أجهزة لتكرار الحركة الدوارة23،27،28. طور Gleghorn et al.26 مقياس ثلاثي مخصص متعدد الآبار لمراقبة ملامح تشحيم الغضروف باستخدام تحليل منحنى Stribeck ، وتم تطبيق حركة انزلاق متذبذبة خطية بين الغضروف مقابل وجه زجاجي مسطح.

يهدف هذا الجهاز إلى عزل الاستجابات الاحتكاكية واستكشاف البيولوجيا الميكانيكية للأنسجة الحية في ظل ظروف التحميل المختلفة. يستخدم الجهاز إعداد اختبار مبسط يحاكي مفصل المفاصل من خلال الانزلاق الانضغاطي ، والذي يمكن أن يقرب كل من حركة التدحرج والانزلاق مع فهم أن المقاومة في حركة التدحرج النقية لا تذكر بالنسبة لمعامل الاحتكاك المقاس للغضروف المفصلي29. تم تصميم المختبر في الأصل لدراسة آثار ضغط السائل الخلالي على الاستجابة الاحتكاكية للغضروف المفصلي9 ، ومنذ ذلك الحين تم استخدام الاختبار لاستكشاف مواضيع مثل التأثيرات الاحتكاكية لإزالة المنطقة السطحية من الغضروف 10 ، وتأثيرات التشحيم للسائل الزليلي11 ، وفرضيات ارتداء الغضروف5،6،30 ، وقياسات الاحتكاك الغليلي على الأنسجة13 . يمكن للمفاعل الحيوي لاختبار الاحتكاك إجراء تجارب الاحتكاك في ظل ظروف معقمة ، مما يوفر آلية جديدة لاستكشاف كيفية تأثير قوى الاحتكاك على الاستجابات الميكانيكية البيولوجية للغضروف الحي والغشاء الزليلي. يمكن استخدام هذا التصميم كمفاعل حيوي للمحاكاة الحيوية لدراسة التنظيم الفيزيائي لأنسجة المفاصل الحية استجابة للتحميل الفسيولوجي التطبيقي المرتبط بمفصل المفصل ثنائي المفصل.

تقدم هذه الدراسة تكوينا لاختبار احتكاك الغشاء الزليلي على الغضروف عبر مجموعة من ضغوط التلامس وفي حمامات التشحيم المختلفة. مساحة السطح المفصلية لمعظم المفاصل هي ، إلى حد كبير ، الأنسجة الزلالية31. في حين أن انزلاق الغشاء الزليلي على الغضروف لا يحدث على الأسطح الحاملة الأولية ، إلا أن التفاعلات الاحتكاكية بين النسيجين قد لا تزال لها آثار مهمة على إصلاح مستوى الأنسجة والنقل الميكانيكي للخلايا. وقد تبين سابقا أن الخلايا الزليلي الشبيهة بالخلايا الليفية (FLS) الموجودة على الطبقة الداخلية من الغشاء الزليلي حساسة ميكانيكيا ، وتستجيب لإجهاد القص الناجم عن السوائل32. وقد ثبت أيضا أن تمدد33,34 وإجهاد القص الناجم عن السوائل35 يعدل إنتاج زيوت التشحيم FLS. على هذا النحو ، قد يوفر الاتصال المنزلق المباشر بين الغشاء الزليلي والغضروف حافزا ميكانيكيا آخر للخلايا المقيمة في الغشاء الزليلي.

تم نشر عدد قليل فقط من التقارير حول معاملات احتكاك الغشاء الزليلي31,36. وسعى Estell et al.13 إلى التوسع في التوصيف السابق باستخدام الوجوه المضادة ذات الصلة بيولوجيا. مع قدرة جهاز اختبار الاحتكاك على اختبار الأنسجة الحية ، من الممكن محاكاة تفاعلات الأنسجة الفسيولوجية أثناء مفصل المفصل لتوضيح دور إجهاد القص على الاتصال على وظيفة الخلايا الزليلي ومساهمته في التداخل بين الغشاء الزليلي والغضروف. وقد تورط هذا الأخير في التوسط في التهاب المفاصل الزليلي في التهاب المفاصل وما بعد الإصابة. نظرا للقرب المادي للغضروف من الغضروف الزليلي والسائل الزليلي ، الذي يحتوي على خلايا زليلية تظهر قدرة متعددة القدرات ، بما في ذلك تكوين الغضروف ، فمن المفترض أن الخلايا الزليلي تلعب دورا في توازن الغضروف وإصلاحه عن طريق الالتفاف على السطح المفصلي. في هذا السياق ، قد يؤدي الاتصال الجسدي والقص المتبادل للغضروف - الغشاء الزليلي و synovium إلى زيادة إمكانية وصول الخلايا الزلالية إلى مناطق تلف الغضروف37،38،39،40. لن توفر الدراسات التي تستخدم تكوينات الغشاء الزليلي على الغضروف رؤى ثاقبة حول ميكانيكا الأنسجة الإجمالية المشتركة وعلم التريبولوجيا فحسب ، بل قد تؤدي أيضا إلى استراتيجيات جديدة للحفاظ على صحة المفاصل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

  1. 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.
  2. قم بتركيب خلية تحميل متعددة المحاور على مرحلة الترجمة (انظر جدول المواد). سيتم استخدام خلية التحميل المثبتة لقياس الحمل العادي في اتجاه z (F n) ، والحمل العرضي في الاتجاه x (Ft).
  3. قم بتجهيز مرحلة الترجمة ببرنامج تشفير خطي (انظر جدول المواد) لتسجيل الإزاحة الأفقية (ux) للمرحلة. علاوة على ذلك ، قم بتجهيز مرحلة التحميل ببرنامج تشفير خطي (انظر جدول المواد) لتسجيل الإزاحة الرأسية (uz) للسطح الزجاجي.
    ملاحظة: يسجل برنامج ترميز مرحلة الترجمة الإزاحة العرضية النسبية للأسطح الملامسة، وتستخدم هذه المعلومات للكشف عن بداية كل دورة جديدة من الانزلاق الترددي.
  4. قم بتكوين السطح الزجاجي للتحميل (سطح التلامس العلوي) كزجاج أو غضروف أو وجه مضاد للسينوفيوم. قم بتوصيل السطح الزجاجي بمرحلة التحميل عبر قضيب دعم مترابط.
  5. قم بتوصيل قاعدة مغناطيسية من جزأين بالجزء العلوي من خلية التحميل (انظر جدول المواد): (1) قاعدة ثابتة متصلة بشكل دائم بخلية التحميل و (2) قاعدة قابلة للإزالة تتصل مغناطيسيا بالقاعدة الثابتة. تأكد من أن الجزأين يشكلان اتصالا محكما.
    ملاحظة: ستحتفظ القاعدة القابلة للإزالة بالوجه المقابل للترجمة (سطح التلامس السفلي).
  6. يصف الحمل العادي. استخدم الوزن الميت المثبت على محامل خطية فوق السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم. بدلا من ذلك، حدد حملا باستخدام مشغل الملف الصوتي (انظر جدول المواد)، والذي يمكنه تحميل السطح41 الملامس السفلي ديناميكيا.
  7. ضع الجهاز داخل حاوية أكريليك مؤطرة بالألمنيوم (انظر جدول المواد) لحماية بيئته من التلوث.
    ملاحظة: يتحكم برنامج LabVIEW مخصص في الجهاز (راجع ملفات الترميز التكميلية) مع تحكم المستخدم في مدة كل اختبار، بالإضافة إلى مسار انتقال المرحلة والتسارع (تغيير الاتجاه) والسرعة. تتم مراقبة القوة العادية والقوة العرضية وإزاحة المرحلة وإزاحة الزحف طوال الاختبار باستخدام أجهزة وبرامج الحصول على البيانات (انظر جدول المواد).

2. إعداد العينات وتركيبها

  1. استعد لحصاد الأنسجة المعقمة باتباع الخطوات أدناه.
    ملاحظة: إذا لم يكن هناك حاجة إلى حصاد معقم، فانتقل إلى الخطوة 2.2.
    1. تعقيم الأدوات المعدنية في الأوتوكلاف. رش حاملات المفاصل بنسبة 70٪ من الإيثانول ووضعها في خزانة السلامة البيولوجية (BSC). أغلق الخزانة لدورة واحدة من الأشعة فوق البنفسجية (UV).
    2. استرداد الأدوات من الأوتوكلاف. ضع الأدوات والبيتادين وشفرات المشرط المعقمة والأكواب التي تحتوي على 70٪ من الإيثانول في BSC.
    3. داخل BSC ، افتح الأدوات وضعها في أكواب الإيثانول بنسبة 70٪. قم بتوصيل شفرات المشرط بمقابض المشرط.
    4. إعداد المفصل للحصاد. رش الجزء الخارجي من المفصل بنسبة 70٪ من الإيثانول ولفه بورق الألومنيوم لمدة 30 دقيقة. احرص على عدم كسر كبسولة المفصل.
      ملاحظة: تم استلام مفاصل الركبة البقرية اليافعة مع قطع عظم الفخذ والساق حوالي 15 سم أعلى وأدنى من المفصل لضمان كبسولة سليمة.
    5. بعد 30 دقيقة ، ضع المفصل الملفوف داخل BSC. افتح الرقاقة وقم بتأمين المفصل لحامله. قم بتغطية المفصل في البيتادين عن طريق مسح البيتادين بلطف عبر سطح المفصل.
      ملاحظة: ارجع إلى الخطوة 2.2 والخطوة 2.3 للحصول على التعليمات الخاصة بالغشاء الزليلي والتعليمات الخاصة بالغضروف، على التوالي.
  2. حصاد الزعنفة البقرية الأحداث باتباع الخطوات أدناه.
    1. قم بتأمين كبسولة المفصل الظنبوبي الفخذي باستخدام حامل دائري (انظر جدول المواد) مع الجانب الأمامي المواجه للقطاع. باستخدام ملقط وشفرة مشرط ، قم بقطع الوتر الرضفي باستخدام شق أفقي من 5-10 سم (اعتمادا على حجم المفصل) متفوقا على الساق (الشكل 2A).
    2. امسك وتر الرضفة المنفصل بملقط. قم بإجراء قطعتين أماميتين إلى خلفية على شكل V (الشكل 2B ، C). يجب أن تحرر هذه الجروح الرضفة.
      ملاحظة: عندما يبدأ المفصل في الفتح، احرص على عدم قطع الرباط الصليبي الأمامي (ACL)، والرباط الصليبي الخلفي (PCL)، والرباط الجانبي الإنسي (MCL)، والرباط الجانبي الجانبي (LCL)، والغضروف المفصلي.
    3. قم بتدوير الرضفة خلف المفصل أو قم بإزالتها تماما من المفصل. قم بإزالة الأنسجة السطحية بعناية إلى الغشاء الزليلي على الجانبين الإنسي والجانبي للمفصل لفضح الغشاء الزليلي.
    4. باستخدام شفرة مشرط ، تتبع الخطوط العريضة لمنطقة الغشاء الزليلي ذات الاهتمام. باستخدام الملقط ، أمسك أحد طرفي الغشاء الزليلي وارفعه بلطف لتمديد الغشاء الزليلي البعيد إلى العظم الأساسي. استخدم شفرة مشرط لإزالة الغشاء الزليلي من العظم (الشكل 2D ، E).
    5. ضع الأنسجة في وسائط الثقافة المناسبة أو محلول حمام الاختبار. يمكن استزراع إكسبتن الغشاء الزليلي للتجربة المطلوبة أو تركيبه واستخدامه للاختبار.
      ملاحظة: قد تختلف حلول الحمامات/اختبارات الوسائط الثقافية بناء على تفضيل مجموعة البحث. للاطلاع على المواد المصممة حسب الطلب المستخدمة في هذه الدراسة، يرجى الاطلاع على جدول المواد.
  3. حصاد الغضروف البقري الأحداث (سدادات الفخذ وشرائط الظنبوب).
    1. افصل عظم الفخذ عن الساق عن طريق قطع ACL و PCL و MCL و LCL. احرص على عدم تقطيع غضروف اللقمة الفخذي أو تقطيعه عبر الغضروف المفصلي إلى هضبة الظنبوب. ضع الأنسجة المنفصلة في حاملاتها للتشريح (الخطوة 2.3.2 لعظم الفخذ والخطوة 2.3.3 للساق).
    2. قم بتأمين عظم الفخذ باستخدام حامل حلقي. باستخدام لكمة خزعة بالشكل والحجم المطلوبين ، قم بتوجيه الأداة الطبيعية إلى سطح الغضروف المفصلي لأجل الفخذ حتى الوصول إلى العظم (الشكل 3A).
      1. قم بفك اتصال القابس بالعظم عن طريق تحريك اللكمة من اليسار إلى اليمين ومن الأمام إلى الخلف. افعل ذلك دون إزالة اللكمة.
        ملاحظة: يمكن سماع أصوات طقطقة عندما ينفصل العظم عن الغضروف.
      2. قم بإزالة اللكمة ، وبالتالي القابس ، من العظم الأساسي (الشكل 3B). إذا لزم الأمر، كرر الخطوات 2.3.2 و 2.3.2.1 و 2.3.2.2 للمواقع المتبقية التي لم يتم المساس بها على اللقمة .
        ملاحظة: استعدادا لتركيب القابس الفخذي على قاعدة اختبار، قد يلزم حلق الجانب العميق من القابس بشكل مسطح. يمكن القيام بذلك باستخدام قاطع صندوق أو مشرط.
      3. ضع الأنسجة في وسائط الثقافة المناسبة أو محلول الاستحمام الاختباري. يمكن استزراع القابس الفخذي للتجربة المطلوبة أو تركيبه واستخدامه للاختبار.
    3. قم بتأمين الساق في حامل قابل للتعديل (انظر جدول المواد). قم بإزالة الغضروف المفصلي بعناية مع تجنب ملامسة سطح الغضروف (الشكل 4A).
      1. على الحواف الخارجية لهضبة الظنبوب، استخدم قاطع صندوقي لقطع الغضروف عموديا على الغضروف باتجاه العظم. قطع تماما من خلال الغضروف لجعل الحواف / الجوانب المستقيمة (الشكل 4B). ابدأ القطع على بعد حوالي 2 مم من كل حافة هضبة الظنبوب وقم بإزالة الأنسجة الزائدة. سجل الحواف الداخلية للغضروف (الشكل 4C).
        ملاحظة: في هذه المرحلة ، يجب أن يكون العظم مرئيا تحت الغضروف على الحواف الخارجية لهضبة الظنبوب.
      2. على الحواف الخارجية ، استخدم قاطع الصندوق لإجراء قطع نظيف عند الواجهة بين العظم والغضروف (الشكل 4D).
        ملاحظة: يجب أن يكون القطع موازيا لسطح الغضروف وحوالي 5 مم إلى الداخل ، عميقا بما يكفي لبدء فصل الغضروف والعظام.
      3. لإزالة الشريط الظنبوبي من سطح الهضبة، أدخل بلطف مفك براغي مسطح الرأس أسفل القطع المصنوع في الخطوة 2.3.3.2. قم بتدوير مفك البراغي بلطف لتخفيف الغضروف المفصلي من العظم تحت الغضروف (الشكل 4E).
        ملاحظة: يمكن سماع أصوات طقطقة عندما ينفصل العظم عن الغضروف.
      4. عندما ترتخي العينة، ادفع مفك البراغي ببطء إلى الأمام حتى ينفصل شريط الغضروف عن العظم. ادفع مفك البراغي نحو العظم ، وليس نحو الغضروف. كرر هذه العملية في مواقع متعددة حتى تتم إزالة الغضروف المفصلي لهضبة الظنبوب بالكامل من العظم الأساسي (الشكل 4F).
      5. باستخدام قاطع صندوقي ، قم بقطع سطح هضبة الظنبوب لإنتاج عينات مستطيلة بالحجم والسمك المطلوبين.
        ملاحظة: بالنسبة لهذه الدراسة ، تم قطع شرائط 10 مم × 30 مم ، ولكن يمكن تغيير هذا البعد بناء على التجربة المطلوبة وإعداد الاختبار.
      6. ضع الأنسجة في وسائط الثقافة المناسبة أو محلول الاستحمام الاختباري. يمكن استزراع الشريط الظنبوبي للتجربة المطلوبة أو تركيبه واستخدامه للاختبار.
      7. إذا لزم الأمر، كرر الخطوات 2.3.3.1-2.3.3.6 لهضبة الظنبوب الثانية.
  4. قم بتركيب الغشاء الزليلي والغضروف باتباع الخطوات أدناه.
    1. إذا رغبت في ذلك، حدد عينة شريط الظنبوب لاختبارها.
      ملاحظة: يمكن اختبار الشريط كوجه مضاد سفلي.
      1. قم بإزالة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة (انظر جدول المواد) وقم بلصق طبق بتري قطره 60 مم على السطح العلوي للقاعدة القابلة للإزالة.
      2. مع لصق طبق بتري في مكانه ، قم بتوصيل القاعدة القابلة للإزالة بالقاعدة الثابتة ووضع علامة على طبق بتري للإشارة إلى اتجاه الانزلاق.
      3. ضع كمية صغيرة من سيانواكريليت (انظر جدول المواد) على وسط الطبق. قم بمحاذاة شريط الظنبوب مع الاتجاه المنزلق للمرحلة (كما هو موضح في العلامة الموجودة على طبق Petri من 2.4.1.2). اضغط برفق على شريط الغضروف على الطبق. الحرص على خدش سطح الغضروف.
        ملاحظة: يمكن لأداة الشفط (انظر جدول المواد) تطبيق ضغط لطيف على الغضروف دون إتلاف السطح المراد اختبار الاحتكاك.
      4. استعادة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة (مع شريط الغضروف المرفق) إلى قاعدتها المغناطيسية الثابتة المقترنة في اختبار الاحتكاك. املأ طبق بتري بمحلول حمام الاختبار المطلوب. يجب أن يغطي محلول حمام الاختبار الغضروف بالكامل.
    2. إذا رغبت في ذلك، حدد سدادة غضروف الفخذ لاختبارها.
      ملاحظة: يمكن اختبار القابس كواجهة خلفية سفلية أو علوية.
      1. إذا تم استخدام اللقمة الفخذية كواجهة سفلية ، فقم بإزالة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة ولصق طبق بتري قطره 60 مم على السطح العلوي للقاعدة القابلة للإزالة.
        1. ضع كمية صغيرة من سيانواكريليت على وسط الطبق. اضغط برفق على سدادة الغضروف على الطبق.
          ملاحظة: يمكن لأداة الشفط تطبيق ضغط لطيف على الغضروف دون إتلاف السطح المراد اختبار الاحتكاك.
        2. استعادة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة (مع قابس الغضروف المرفق) إلى قاعدتها المغناطيسية الثابتة المقترنة في اختبار الاحتكاك. املأ طبق بتري بمحلول حمام الاختبار المطلوب. يجب أن يغطي محلول حمام الاختبار الغضروف بالكامل.
      2. إذا تم استخدام الغضروف الفخذي كواجهة علوية ، فقم بإزالة السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم من جهاز اختبار الاحتكاك. إذا لزم الأمر، قم بإزالة السطح الزجاجي الموجود وحدد صفيحة جديدة مناسبة لتركيب الغضروف.
        1. ضع كمية صغيرة من سيانواكريليت على سطح السطح الزجاجي. اضغط برفق على قابس الغضروف على السطح الزجاجي.
          ملاحظة: يمكن لأداة الشفط تطبيق ضغط لطيف على الغضروف دون إتلاف السطح المراد اختبار الاحتكاك.
        2. استعادة السطح الزجاجي للتحميل (مع قابس الغضروف المرفق) وقضيب الدعم إلى اختبار الاحتكاك. اضبط الارتفاع الرأسي لصفيحة التحميل بحيث تحوم سدادة الغضروف فوق الوجه السفلي ويتم غمرها في حمام الاختبار. أضف المزيد من حلول حمام الاختبار إذا لزم الأمر.
    3. إذا رغبت في ذلك، حدد عينة الغشاء الزليلي لاختبارها.
      ملاحظة: يمكن اختبار الزعنفة الزعنفية كواجهة مضادة سفلية أو علوية.
      1. إذا تم استخدام الغشاء الزليلي كواجهة سفلية ، فقم بإزالة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة ولصق طبق بتري قطره 60 مم على السطح العلوي للقاعدة القابلة للإزالة.
        1. قم بلصق عمود دائري من السيليكون الأكريليك حسب الطلب من القطر المطلوب إلى وسط الطبق.
        2. باستخدام ملقط ، ضع الغشاء الزليلي أعلى المنشور. لتأمين الغشاء الزليلي ، انشر حلقة O (انظر جدول المواد) على محيطها.
        3. باستخدام الملقط ، اسحب الغشاء الزليلي برفق لتمديد الأنسجة التي يتم تدريسها ومسطحة تحت الحلقة O. تقليم الأنسجة الزائدة بالمقص الجراحي.
        4. استعادة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة (مع ربط الغشاء الزليلي) إلى قاعدتها المغناطيسية الثابتة المقترنة في اختبار الاحتكاك. املأ طبق بتري بمحلول حمام الاختبار المطلوب. يجب أن يغطي محلول حمام الاختبار الغشاء الزليلي بالكامل.
      2. إذا تم استخدام الغشاء الزليلي كواجهة مضادة علوية ، فقم بإزالة السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم من اختبار الاحتكاك. إذا لزم الأمر، قم بإزالة السطح الزجاجي الموجود وحدد صفيحة دائرية جديدة مناسبة لتركيب الغشاء الزليلي.
        1. باستخدام الملقط ، ضع الغشاء الزليلي فوق السطح الزجاجي الدائري. لتأمين الغشاء الزليلي ، انشر حلقة O على محيطها.
        2. باستخدام الملقط ، اسحب الغشاء الزليلي برفق لتمديد الأنسجة التي يتم تدريسها ومسطحة تحت الحلقة O. تقليم الأنسجة الزائدة بالمقص الجراحي.
        3. استعادة السطح الزجاجي للتحميل (مع الغشاء الزليلي المرفق) وقضيب الدعم إلى اختبار الاحتكاك. اضبط الارتفاع الرأسي لسطح التحميل بحيث يحوم الغشاء الزليلي فوق الوجه السفلي ويتم غمره في حمام الاختبار. أضف المزيد من حلول حمام الاختبار إذا لزم الأمر.

3. اختبار الاحتكاك

ملاحظة: يتم استخدام برنامج LabVIEW مخصص والأجهزة المرتبطة به (راجع ملفات الترميز التكميلية) لهذه الاختبارات. يرجى ملاحظة أن الرمز المخصص تم إنشاؤه على LabVIEW 2010 وتم الاحتفاظ به على نفس الإصدار القديم. ونتيجة لذلك، قد لا تكون التعليمة البرمجية متوافقة مع أحدث إصدار من البرنامج. ستكون ضربات الأزرار التالية ومراجع واجهة المستخدم ذات صلة فقط بالتعليمات البرمجية المخصصة. إذا كنت تعمل مع إصدار برنامج مختلف ، فيمكن كتابة برنامج مخصص مماثل عن طريق تعديل الرمز.

  1. أدخل العينات المثبتة (الخطوة 2.4) في جهاز اختبار الاحتكاك.
    ملاحظة: يجب غمر العينات في محلول حمام الاختبار ولكن يجب ألا تكون على اتصال ببعضها البعض.
  2. افتح البرنامج البرمجي ووصف معلمات الاختبار: سرعة المرحلة ، وتسارع المرحلة ، ومسار السفر (المسافة) ، ومدة الاختبار (الشكل 5).
    1. افتح النوافذ الثلاثة في البرنامج: بناء البيانات التناظرية MFDAQ ، تهيئة تحميل PID ، وتشغيل المتصل الديناميكي.
    2. قم بتشغيل نافذة MFDAQ إنشاء البيانات التناظرية عن طريق الضغط على الزر تشغيل (سهم أبيض).
    3. قم بتشغيل نافذة تهيئة تحميل PID بالضغط على الزر تشغيل (سهم أبيض).
    4. انتقل إلى علامة التبويب السائر في نافذة مشغل المتصل الديناميكي. حدد تسارع مرحلة الترجمة وسرعتها وبعدها في مربعات إدخال المستخدم.
      ملاحظة: تحدد قيمة المسافة نصف طول مسار التآكل. بمعنى آخر ، ستنتقل المرحلة من موقع الصفر المحدد (الخطوة 3.5) إلى قيمة المسافة المحددة في كل من الاتجاهين x الإيجابي والسلبي.
    5. في علامة التبويب السائر، حدد مدة الاختبار عن طريق تحديد مسار ملف فهرس وقت السائر . انقر فوق الزر " فتح مجلد " في أسفل يسار جدول "الحالة الزمنية" وحدد الملف.
    6. حدد مدة الاختبار أيضا في علامة التبويب ملف الصوت. انتقل إلى علامة التبويب الملف الصوتي في نافذة المتصل الديناميكي المشغل. على غرار الخطوة 3.2.5 ، حدد مسار ملف فهرس لفائف الصوت بالنقر فوق الزر فتح مجلد في أسفل يسار جدول الحالة الزمنية وحدد الملف. يجب أن تتطابق المدة مع علامة التبويب السائر .
  3. يصف الحمل العادي. في حالة استخدام أوزان ميتة، ضع الأوزان المطلوبة على المحامل الخطية فوق السطح الزجاجي للتحميل. تأكد من أن الحمل المطبق بالإضافة إلى وزن السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم لا يتجاوز السعة المقدرة لخلية التحميل.
  4. حدد المسار واسم الملف لتخزين البيانات باستخدام زر المجلد المفتوح الموجود على يسار المربع الكتابة إلى ملف؟ احفظ الملف بامتداد ".txt".
  5. توسيط المواجهة السفلية أسفل الوجه العلوي. قم بتعيين هذا على أنه موضع x صفر.
    1. قم بتشغيل نافذة المتصل الديناميكي المشغل بالضغط على الزر تشغيل (سهم أبيض). في علامة التبويب السائر ، انقر فوق زر الصفحة الرئيسية لنقل المرحلة إلى آخر موضع صفر x تم حفظه.
    2. إذا لم تتم محاذاة الوجوه المضادة ، فقم بتحريك المرحلة بالنقر فوق زري السهم الأخضر الأيسر والأيمن. عند الوصول إلى الموقع المطلوب ، انقر فوق الزر صفر لحفظ موقع المرحلة الحالية كموضع صفر x الجديد. أوقف نافذة المتصل الديناميكي المشغل بالنقر فوق الزر إيقاف.
      ملاحظة: لا يمكن حفظ موقع المرحلة إلا أثناء تشغيل إطار المتصل الديناميكي المشغل، ولكن المرحلة لا تتحرك بعد كما هو محدد من قبل البرنامج. سيؤدي الضغط على الزر تشغيل (سهم أبيض) في الخطوة 3.5.1 إلى بدء إطار زمني مدته 15 ثانية قبل أن تبدأ المرحلة في التحرك. استخدم هذا الإطار الزمني البالغ 15 ثانية لنقل المرحلة وحفظ الموقع الصفري المطلوب.
    3. إذا لم يتم الحصول على موضع x الصفري المطلوب في المحاولة الأولى، كرر الخطوة 3.5.1.
      ملاحظة: قد يكون من المفيد الضغط على زر الصفر بشكل متقطع لحفظ موضع المرحلة أثناء قيام المستخدم بتحريك الوجه المقابل السفلي أسفل الوجه العلوي المقابل. تذكر أن النقر فوق زر الصفحة الرئيسية سينقل المرحلة إلى الموضع الأخير الذي تم حفظه بواسطة الزر صفر .
  6. بمجرد تمركز الوجوه المضادة العلوية والسفلية ، ابدأ اختبار الاحتكاك للعينات عن طريق بدء الحركة الدورية للمرحلة. للقيام بذلك، قم بتشغيل نافذة المتصل الديناميكي المشغل عن طريق الضغط على الزر تشغيل (سهم أبيض).
  7. بمجرد أن تتحرك المرحلة ، اجعل الوجه العلوي يتلامس ببطء مع الجزء السفلي.
    ملاحظة: يمكن تأكيد قيمة التحميل المطبقة من خلال عرض مخطط Fz في الوقت الفعلي في نافذة البرنامج (الشكل 5A).
  8. دع الاختبار يعمل ، وجمع بيانات اختبار الاحتكاك.
    ملاحظة: ستتم الكتابة فوق أي بيانات مسجلة خلال الخطوة 3.5. يمكن عرض التباطؤ في الوقت الفعلي في نافذة المتصل الديناميكي الزناد (الشكل 5C).
  9. بعد مدة الاختبار المطلوبة ، أوقف الاختبار عن طريق الضغط على زر الإيقاف ( Stop ) وتفريغ العينات عن طريق رفع الوجه العلوي وتحريكه بعيدا عن ملامسة الوجه السفلي المقابل.

4. معالجة البيانات

ملاحظة: يتم استخدام برنامج MATLAB مخصص لمعالجة البيانات (راجع ملفات الترميز التكميلية). تستدعي التعليمة البرمجية ملفات الإخراج المحددة بواسطة التعليمة البرمجية LabVIEW المخصصة.

  1. استخدم التعليمة البرمجية المخصصة لحساب معامل الاحتكاك وإزاحة الزحف (تشوه الأنسجة المعتمد على الوقت) لكل دورة.
    1. تأكد من حفظ جميع الرموز ذات الصلة في نفس المجلد: "frictioncycle_fun.m" و "frictioncycle_Hysteresis_plot.m" و "frictioncycle_MU_plot.m" و "frictioncycle_run.m".
      ملاحظة: تمت كتابة رموز MATLAB هذه لاستخدامها مع المخرجات المحددة من رمز LabVIEW المذكور أعلاه. إذا قام المستخدم بإنشاء التعليمات البرمجية الخاصة به أو أجرى تعديلات على التعليمات البرمجية الموضحة هنا ، فقد تحتاج البرامج النصية MATLAB إلى تحريرها لاستيعاب هذه التغييرات.
    2. افتح الملف frictioncycle_run.m. انقر فوق الزر تشغيل (سهم أخضر) في البرنامج النصي. حدد ملف البيانات الخام المراد تحليله وموقع حفظ إخراج MATLAB المطلوب.
      ملاحظة: قد يتطلب البرنامج بضع دقائق لمعالجة البيانات اعتمادا على مدة الاختبار.
  2. إذا رغبت في ذلك ، قم بإجراء تقييمات الأنسجة القياسية وتحليلات الوسائط على explants و aliquots المختبرة لمحلول حمام الاختبار.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
رقائق الألومنيومرينولدز جروب القابضةرينولدز التفافحصاد الأنسجة المعقمة
حاوية أكريليكمكون اختبار الاحتكاك
التعقيم الفوري القابلة للتعقيمفيشربراند01-812-54تعقيم الأدوات
الأوتوكلافبوكستونتعقيم
دورق (250 مل)بيركس فيستا70000حصاد الأنسجة
بيتادين (محلول بوفيدون اليود الإعدادي) MedlineIndustries ، LPMDS093906حصاد الأنسجة المعقمة
خزانة السلامة البيولوجيةLabconcoPurifier Logic + الفئة الثانية ، النوع A2 BSCحصاد الأنسجة المعقمة
لكمة التجسس الحيويSteritool Inc.50162قاطع صندوق حصاد الأنسجة
ماكينة حلاقة السلامة الأمريكية94-120-71حصاد الأنسجة
عمود أكريليك سيليكون دائري (الغشاء الزليلي)حسب الطلبوسائط ثقافة تركيب الأنسجة
مصنوعة حسب الطلبDMEM (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)هنكل135455تركيب الأنسجة
الأوزان الميتة OHAUSتحميل عادي
الإيثانول 200 دليلعلى Decon Labs، Inc.2701تمييع إلى 70٪
قاعدة ثابتةThorLabs، Inc.SB1T مكون اختبار الاحتكاك
ملقط (حصاد الغشاء الزليلي)أدوات العلوم الدقيقة11019-12حصاد الأنسجة
(تركيب الغشاء الزليلي)Excelta3C-S-PIالأنسجة
التشفير الخطي الأفقي (لمرحلة الترجمة) RSFElectronics، Inc.MSA 670.63مكون اختبار الاحتكاك ؛ دقة النظام 1 & micro ؛ م
مسدس الغراء الساخن والغراءFPC CorporationSurebonder Pro 4000Aتصاعد الأنسجة
LabVIEWNational Instruments CorporationLabVIEW  2010برنامج اختبار الاحتكاك
Load cellJR3 Inc.20E12A-M25Bمكون اختبار الاحتكاك ؛ دقة 0.0019 رطل في x & y ، دقة 0.0038 رطل في z
تحميل الصوانىمخصصتركيب الأنسجة
الدائري O الدائريباركرS1138AS568-009بتري لتركيب
الأنسجة (60 مم)Falcon351007تركيب الأنسجة
PivotLok Work Positioner (حامل الظنبوب)مستودع الصناعة ، Pivot LokPL325Tissue
Harvest قاعدة قابلة للإزالةThorLabs، Inc. SB1Bمكون اختبار الاحتكاك
حامل الحلقةحصاد الأنسجة
شفرات مشرطشركة هافيلFSC22حصاد الأنسجة
مقبض مشرطFEATHER السلامة الحلاقة المحدودةرقم 4مفك براغي حصاد الأنسجة
Wera3334مرحلة حصاد الأنسجة
JMARمكون اختبار الاحتكاك
محرك السائرOriental Motor Co.، Ltd.PK266-03Bمكون اختبار الاحتكاك
أداة الشفطVirtual Industries، Inc.PEN-VAC فراغ القلمتركيب
الأنسجة قضيب دعممخصصتركيب الأنسجة
مقص جراحيأدوات العلوم الدقيقة14061-09تركيب الأنسجة
السائل الزليلي (الأبقار)Animal Technologies، Inc.حمام اختبار الاحتكاك
حمامملحي 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 الأنسجةفيشر ScientificIsotempثقافة معقمة
التشفير الخطي العمودي (لمرحلة التحميل) مكوناختبار الاحتكاك RenishawT1031-30A؛ دقة 20 نانومتر
مشغل ملف الصوتH2W TechnologiesNCC20-15-027-1RCاختبار الاحتكاك
مؤطرة بالألمنيوم مخصص أكياس الأدوات شركة ملقط تركيب طبق شركة اختبار محلول مكون

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Buckwalter, J. A., Mankin, H. J. Instructional course lectures, the American academy of orthopaedic surgeons - articular cartilage. Part II: degeneration and osteoarthrosis, repair, regeneration, and transplantation. JBJS. 79 (4), 612-632 (1997).
  3. Berenbaum, F. Osteoarthritis as an inflammatory disease (osteoarthritis is not osteoarthrosis). Osteoarthritis and Cartilage. 21 (1), 16-21 (2013).
  4. Sellam, J., Berenbaum, F. The role of synovitis in pathophysiology and clinical symptoms of osteoarthritis. Nature Reviews Rheumatology. 6 (11), 625-635 (2010).
  5. Durney, K. M., et al. Immature bovine cartilage wear by fatigue failure and delamination. Journal of Biomechanics. 107, 109852(2020).
  6. Oungoulian, S. R., et al. Wear and damage of articular cartilage with friction against orthopedic implant materials. Journal of Biomechanics. 48 (10), 1957-1964 (2015).
  7. Ateshian, G. A. The role of interstitial fluid pressurization in articular cartilage lubrication. Journal of Biomechanics. 42 (9), 1163-1176 (2009).
  8. Sophia Fox, A. J., Bedi, A., Rodeo, S. A. The basic science of articular cartilage. Sports Health. 1 (6), 461-468 (2009).
  9. Krishnan, R., Kopacz, M., Ateshian, G. A. Experimental verification of the role of interstitial fluid pressurization in cartilage lubrication. Journal of Orthopaedic Research. 22 (3), 565-570 (2004).
  10. Krishnan, R., et al. Removal of the superficial zone of bovine articular cartilage does not increase its frictional coefficient. Osteoarthritis and Cartilage. 12 (12), 947-955 (2004).
  11. Caligaris, M., Ateshian, G. A. Effects of sustained interstitial fluid pressurization under migrating contact area, and boundary lubrication by synovial fluid, on cartilage friction. Osteoarthritis and Cartilage. 16 (10), 1220-1227 (2008).
  12. Caligaris, M., Canal, C. E., Ahmad, C. S., Gardner, T. R., Ateshian, G. A. Investigation of the frictional response of osteoarthritic human tibiofemoral joints and the potential beneficial tribological effect of healthy synovial fluid. Osteoarthritis and Cartilage. 17 (10), 1327-1332 (2009).
  13. Estell, E. G., et al. Attachment of cartilage wear particles to the synovium negatively impacts friction properties. Journal of Biomechanics. 127, 110668(2021).
  14. Ateshian, G. A., Mow, V. C. Friction, lubrication, and wear of articular cartilage and diarthrodial joints. Basic Orthopaedic Biomechanics and Mechano-Biology. 3, 447-494 (2005).
  15. Bonnevie, E. D., Bonassar, L. J. A century of cartilage tribology research is informing lubrication therapies. Journal of Biomechanical Engineering. 142 (3), 031004(2020).
  16. Unsworth, A., Dowson, D., Wright, V. Some new evidence on human joint lubrication. Annals of the Rheumatic Diseases. 34 (4), 277-285 (1975).
  17. Unsworth, A., Dowson, D., Wright, V. The frictional behavior of human synovial joints-part I: natural joints. Journal of Lubrication Technology. 97 (3), 369-376 (1975).
  18. Shirley Jones, E. Joint Lubrication. The Lancet. 227 (5879), 1043-1045 (1936).
  19. Ateshian, G. A., et al. The role of osmotic pressure and tension-compression nonlinearity in the frictional response of articular cartilage. Transport in Porous Media. 50 (1), 5-33 (2003).
  20. Forster, H., Fisher, J. The influence of loading time and lubricant on the friction of articular cartilage. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 210 (2), 109-119 (1996).
  21. McCutchen, C. W. The frictional properties of animal joints. Wear. 5 (1), 1-17 (1962).
  22. Pickard, J., Ingham, E., Egan, J., Fisher, J. Investigation into the effect of proteoglycan molecules on the tribological properties of cartilage joint tissues. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 212 (3), 177-182 (1998).
  23. Wang, H., Ateshian, G. A. The normal stress effect and equilibrium friction coefficient of articular cartilage under steady frictional shear. Journal of Biomechanics. 30 (8), 771-776 (1997).
  24. Walker, P. S., Dowson, D., Longfield, M. D., Wright, V. Boosted lubrication in synovial joints by fluid entrapment and enrichment. Annals of the Rheumatic Diseases. 27 (6), 512-520 (1968).
  25. Walker, P. S., Unsworth, A., Dowson, D., Sikorski, J., Wright, V. Mode of aggregation of hyaluronic acid protein complex on the surface of articular cartilage. Annals of the Rheumatic Diseases. 29 (6), 591-602 (1970).
  26. Gleghorn, J. P., Bonassar, L. J. Lubrication mode analysis of articular cartilage using Stribeck surfaces. Journal of Biomechanics. 41 (9), 1910-1918 (2008).
  27. Malcom, L. An experimental investigation of the frictional and deformational responses of articular cartilage interfaces to static and dynamic loading. , dissertation (1976).
  28. Schmidt, T. A., Sah, R. L. Effect of synovial fluid on boundary lubrication of articular cartilage. Osteoarthritis and Cartilage. 15 (1), 35-47 (2007).
  29. Ateshian, G. A., Wang, H. Rolling resistance of articular cartilage due to interstitial fluid flow. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 211 (5), 419-424 (1997).
  30. Oungoulian, S. R., et al. Articular cartilage wear characterization with a particle sizing and counting analyzer. Journal of Biomechanical Engineering. 135 (2), 0245011-0245014 (2013).
  31. Radin, E. L., Paul, I. L., Swann, D. A., Schottstaedt, E. S. Lubrication of synovial membrane. Annals of the Rheumatic Diseases. 30 (3), 322-325 (1971).
  32. Estell, E. G., et al. Fibroblast-like synoviocyte mechanosensitivity to fluid shear is modulated by Interleukin-1α. Journal of Biomechanics. 60, 91-99 (2017).
  33. Momberger, T. S., Levick, J. R., Mason, R. M. Hyaluronan secretion by synoviocytes is mechanosensitive. Matrix Biology: Journal of the International Society for Matrix Biology. 24 (8), 510-519 (2005).
  34. Momberger, T. S., Levick, J. R., Mason, R. M. Mechanosensitive synoviocytes: A Ca2+-PKCα-MAP kinase pathway contributes to stretch-induced hyaluronan synthesis in vitro. Matrix Biology. 25 (5), 306-316 (2006).
  35. Yanagida-Suekawa, T., et al. Synthesis of hyaluronan and superficial zone protein in synovial membrane cells modulated by fluid flow. European Journal of Oral Sciences. 121 (6), 566-572 (2013).
  36. Cooke, A. F., Dowson, D., Wright, V. Lubrication of synovial membrane. Annals of the Rheumatic Diseases. 35 (1), 56-59 (1976).
  37. Goldring, M. B., Berenbaum, F. Emerging targets in osteoarthritis therapy. Current Opinion in Pharmacology. 22, 51-63 (2015).
  38. Jones, E. A., et al. Synovial fluid mesenchymal stem cells in health and early osteoarthritis: Detection and functional evaluation at the single-cell level. Arthritis and Rheumatism. 58 (6), 1731-1740 (2008).
  39. Sampat, S. R., et al. Growth factor priming of synovium-derived stem cells for cartilage tissue engineering. Tissue Engineering. Part A. 17 (17-18), 2259-2265 (2011).
  40. Kurth, T. B., et al. Functional mesenchymal stem cell niches in adult mouse knee joint synovium in vivo. Arthritis and Rheumatism. 63 (5), 1289-1300 (2011).
  41. Krishnan, R., Mariner, E. N., Ateshian, G. A. Effect of dynamic loading on the frictional response of bovine articular cartilage. Journal of Biomechanics. 38 (8), 1665-1673 (2005).
  42. Bonnevie, E. D., Baro, V., Wang, L., Burris, D. L. In-situ studies of cartilage microtribology: roles of speed and contact area. Tribology Letters. 41 (1), 83-95 (2011).
  43. Bian, L., et al. Dynamic mechanical loading enhances functional properties of tissue-engineered cartilage using mature canine chondrocytes. Tissue Engineering. Part A. 16 (5), 1781-1790 (2010).
  44. Mow, V. C., Wang, C. C., Hung, C. T. The extracellular matrix, interstitial fluid and ions as a mechanical signal transducer in articular cartilage. Osteoarthritis and Cartilage. 7 (1), 41-58 (1999).
  45. Wang, C. C. -B., et al. The functional environment of chondrocytes within cartilage subjected to compressive loading: a theoretical and experimental approach. Biorheology. 39 (1-2), 11-25 (2002).
  46. Carter, M. J., Basalo, I. M., Ateshian, G. A. The temporal response of the friction coefficient of articular cartilage depends on the contact area. Journal of Biomechanics. 40 (14), 3257-3260 (2007).
  47. Jones, B. K., Durney, K. M., Hung, C. T., Ateshian, G. A. The friction coefficient of shoulder joints remains remarkably low over 24 h of loading. Journal of Biomechanics. 48 (14), 3945-3949 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة