توصيف النشاط الحيوي للأنسجة لينة الإنسان عن طريق المسافة البادئة واختبار الشد

الهدف العام من هذه التقنية هو استخدام اختبار المسافة البادئة والشد لتوصيف الخواص الميكانيكية للأنسجة الرخوة البشرية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال هندسة الأنسجة ، مثل مدى صلابة عملية زرع لتحل محل عضو بشري فاشل أو مصاب. تتمثل المزايا الرئيسية لهذه التقنيات في أنها غير مدمرة وسهلة التنفيذ.

خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما كنا نصمم غرسات الأذن والأنف الاصطناعية ، وتساءلنا عن مدى صلابة المادة. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة بسبب التحضير غير الصحيح للعينة والصعوبات في إعداد الاختبارات بشكل صحيح. للبدء ، احصل على عينة من الجلد ، أو أنسجة أخرى ، من المرضى الموافقين الذين يخضعون لعمليات جراحية ، أو أجسام الجثث الموافق عليها لأغراض البحث.

ضع عينة الجلد في طبق بتري ، وقم بتغطيتها ب PBS للحفاظ على رطوبة الأنسجة. استخدم شفرة مشرط وملقط لتشريح الأنسجة الدهنية والطبقة الرقيقة من الأدمة العميقة يدويا من العينة. قطع الصفيحة الناتجة من الجلد المنقسم إلى شرائح بحجم واحد في خمسة سنتيمترات.

ثم تخلص من شفرات المشرط المستخدمة في صندوق الأدوات الحادة. أخيرا ، استخدم الفرجار لقياس سمك الجلد. يجب أيضا قياس السماكة بعد الاختبار الميكانيكي.

اختبر عينات الجلد في التوتر أحادي المحور باستخدام آلة اختبار المواد المعايرة في درجة حرارة الغرفة. ابدأ بتوجيه عينات الجلد بحيث يكون الاتجاه الطبيعي لألياف الكولاجين في نفس الاتجاه ، وفقا لخطوط لانجر. بعد ذلك ، قم بتحميل العينة في المقابض ، بحيث يكون اتجاه القوة المطبقة إما متماشيا مع خطوط لانجر ، أو عموديا عليها.

قم بتثبيت العينة عن طريق شد المقابض بالإصبع بحيث يتم وضع ما يقرب من 0.5 سم من العينة في كل قبضة. تأكد من توصيل إحدى مقابض آلة الاختبار بخلية تحميل مناسبة ، والأخرى بلوحة قاعدة ثابتة. بمجرد تأمينه، قم بتغطية منطقة العينة على كلا الجانبين بالفازلين لمنع جفاف العينة.

الآن ، قم ببرمجة نظام اختبار تحميل الشد والاسترخاء في البرنامج بحيث يتم تحميل العينة بمعدل واحد ملليمتر في الثانية ، إلى توتر 29.42 نيوتن. بمجرد أن يصل النسيج إلى توتر 29.42 نيوتن ، اضبط البرنامج على إبقاء الإزاحة ثابتة لمدة ساعة ونصف ، للسماح للأنسجة بالاسترخاء ، مع الاستمرار في مراقبة التغير في التوتر. عند الانتهاء ، استخدم الفرجار مرة أخرى لقياس سمك العينة.

بعد الحصول على عينة غضروف من فرد موافق ، ضعه في طبق بتري ، وقم بتغطيته ب PBS. استخدم شفرة مشرط وملقط لإزالة الجلد واللفافة من العينة. ثم قم بتقطيع عينات الغضروف إلى مربعات 1.5 سم.

بمجرد القطع ، قم بقياس سمك الغضروف المراد تحميله باستخدام الفرجار. يجب أن يكون حجم العينة النهائي أكبر بثماني مرات على الأقل من قطر المسافة البادئة. قم بتوسيط عينة الغضروف أسفل المسافة البادئة على قاعدة كبيرة غير منفذة ، وقم بتوجيهها بحيث يكون السطح عموديا على المسافة البادئة.

هذا يسمح للضغط بأن يكون أحادي المحور ، ويحد من أي شفاف. بعد ذلك ، قم بتغطية الغضروف في PBS ، وحافظ على رطوبة العينة طوال الاختبار. قم ببرمجة نظام اختبار التحميل والاسترخاء الانضغاطي في البرنامج ، بحيث يتم تحميل العينة بمعدل ملليمتر واحد في الثانية إلى قوة ضغط قدرها 2.94 نيوتن.

بعد الوصول إلى حمولة 2.94 نيوتن ، حافظ على المسافة البادئة في نفس الموضع ، واترك الغضروف يرتاح لمدة 15 دقيقة. بمجرد الانتهاء ، حرر العينة ، وقم بقياس سمك العينة مرة أخرى. لتقييم مرونة اللزوجة لأنسجة الجلد بعد اختبار الشد ، يتم تضمين جميع القيم في مخطط إجهاد الإجهاد لحساب معامل يونغ ، حتى يكون لمنحنى الخط قيمة R لا تقل عن 0.98.

يتم استخدام مخطط الإجهاد مقابل الوقت لتقييم خصائص الاسترخاء للجلد. يتم حساب معدل الاسترخاء من آخر 200 ثانية من البيانات التي تم جمعها ، والتي تساوي في هذه العينة 3.1 في عشرة أس خمسة ميجا باسكال في الثانية. الرسم البياني الموضح هنا هو أمثلة على بيانات الإجهاد مقابل الإجهاد ، والتي توضح نتائج اختبار المسافة البادئة على الغضروف البشري.

كما هو الحال مع حساب معامل يونغ لعينة الجلد ، يتم استخدام القيم الموجودة في نهاية المنحنى للغضروف ، طالما أنها تتناسب مع الحد الأدنى لقيمة R البالغة 0.98. معدل الاسترخاء للغضروف 8.78 في عشرة أس سالب ستة ميجا باسكال في الثانية ومستوى نهائي مطلق من الاسترخاء يبلغ 0.028 ميجا باسكال. بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في سبع ساعات إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.

أثناء محاولة هذا الإجراء، من المهم أن تتذكر أن يكون لديك بروتوكول تشريح قابل للتكرار وأبعاد عينة. باتباع هذا الإجراء ، يمكن تشكيل طرق أخرى ، مثل التحميل الدوري ، من أجل الإجابة على أسئلة إضافية ، مثل كيفية تصرف الأنسجة تحت الأحمال الفسيولوجية والديناميكية. تمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الميكانيكا الحيوية لاستكشاف استخدام هذه التقنية غير المدمرة للاختبار الميكانيكي غير الجراحي في الجسم الحي.

لا تنس أن العمل مع الأنسجة البشرية يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل القفازات أثناء تنفيذ هذا الإجراء.