تقييم هشاشة العظام القشرية الأبقار باستخدام اختبارات الصفر

الهدف العام من هذه الدراسة هو توصيف السلوك المكسور للعظام القشرية عند مقياس المتوسط باستخدام اختبار الخدش المجهري. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية من مجالات الميكانيكا الحيوية وميكانيكا الكسور مثل هشاشة الأنسجة البيولوجية أو إعادة تشكيل العظام المضغوطة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها مناسبة للعينات الصغيرة.

إنه صارم وقابل للتكرار وشبه مدمر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطريقة موضوعية لأننا نعتمد فقط على قياسات القوة والعمق. ستظهر الإجراء كافيا ميندو ، طالبة الدراسات العليا في مختبري.

لبدء هذا الإجراء ، قم بإذابة عظم الفخذ المجمد في وعاء به ماء لمدة ساعتين تقريبا في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك ، قم بقص قرص متعدد بسمك حوالي 10-15 ملم من منطقة الحجاب الحاجز الأوسط باستخدام منشار شريطي ماسي أعلى الطاولة لإنتاج عينات ذات مساحة مقطع عرضي موحدة للعظم القشري. بعد ذلك ، استخدم مجموعة تشريح لإزالة أي أنسجة رخوة أو لحم متصل بالعظم القشري.

قم بقص المقاطع العرضية لعظم الفخذ باستخدام شفرة رقاقة ماسية بسرعة منخفضة على طول المحور الطولي للعظم في ظل ظروف رطبة للحصول على أقسام متوازية متعددة مكشكشة. بعد ذلك ، قم بتنظيف العينات في محلول منظف أنيوني بنسبة 1.5٪ و 5٪ مبيض لمدة 20 دقيقة في منظف بالموجات فوق الصوتية. بعد ذلك ، قم بتضمين عينات العظام القشرية في راتنج الأكريليك لسهولة التعامل والاستقرار عن طريق طلاء جدران القالب أولا بعامل تحرير.

ثم اخلطي راتنج الأكريليك والمقسى في دورق ضع إحدى عينات العظام القشرية المقطوعة في كل قالب بحيث يكون السطح المراد خدشه متجها لأسفل. صب مزيج راتنج الأكريليك في حاملات العينات المحضرة هذه.

قم بإزالة فقاعات الهواء المحتبسة أثناء عملية الخلط. دع العينات تعالج لنا لمدة أربع إلى خمس ساعات. بعد ذلك ، قم بتقطيع العينات المضمنة إلى أقراص بسمك خمسة ملليمترات بسرعة منخفضة مما يؤدي إلى تعريض السطح للخدش.

بعد ذلك ، قم بتركيب العينات على أقراص الألمنيوم التي يبلغ قطرها 34 ملم وارتفاعها خمسة ملليمترات باستخدام مادة لاصقة cyanoacrylate. ثم ، لف العينات في مقياس مصدوم في HBSS. ويوضع في الثلاجة على حرارة أربع درجات مئوية حتى الاستخدام الآخر.

في هذا الإجراء ، قم بطحن عينات العظام القشرية البقرية في درجة حرارة الغرفة باستخدام 400 حصى و 600 حصى من أوراق كربيد السيليكون لمدة دقيقة وخمس دقائق على التوالي. حافظ على ملمع المطحنة عند السرعات الأساسية 100 دورة في الدقيقة و 150 دورة في الدقيقة على التوالي. بعد ذلك ، تقوم آلة طحن عينات العظام القشرية البقرية في درجة حرارة الغرفة على أوراق 800 و 1200 حصى لمدة 15 دقيقة في كل خطوة.

حافظ على ملمع المطحنة عند السرعة الأساسية البالغة 150 دورة في الدقيقة ، وسرعة الرأس 60 دورة في الدقيقة وحمل التشغيل البالغ رطل واحد. قم بتلميع العينات باستخدام محاليل تعليق ماسية بثلاثة ميكرومتر وميكرومتر واحد و 0.25 ميكرومتر بنفس الترتيب على قطعة قماش صلبة ومثقبة وغير منسوجة لمدة 90 لكل منها في درجة حرارة الغرفة. حافظ على حمل التشغيل لكل خطوة عند رطل واحد ، مع سرعات القاعدة والرأس للملمع عند 300 دورة في الدقيقة و 60 دورة في الدقيقة على التوالي.

بعد ذلك ، قم بتلميع العينة باستخدام محلول تعليق الألومينا 0.05 ميكرومتر على قطعة قماش صناعية ناعمة لمدة 90 دقيقة عند رطل واحد ، مع سرعة قاعدة ورأس تبلغ 100 دورة في الدقيقة و 60 دورة في الدقيقة على التوالي في درجة حرارة الغرفة أيضا. يعد طحن وتلميع العينات أمرا بالغ الأهمية لإنتاج الهيكل المسطح دون تغيير كبير في البنية المجهرية. بين كل خطوة متتالية من الطحن والتلميع ، ضع العينات في دورق به ماء ثنائي الأيونات واحتفظ بالدورق في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة دقيقتين لتنظيف البقايا وتجنب التلوث المتبادل.

بعد ذلك ، اعرض ميزات السطح باستخدام مجهر ضوئي أو تصوير SEM. قبل اختبار عينات العظام القشرية ، قم بمعايرة طرف المسافة البادئة من روكويل باستخدام البولي كربونات. بعد ذلك ، ضع عينة العظام القشرية على المسرح واختر مشهد اختبار الخدش باستخدام المجهر البصري الذي تم إعداده مدمجا في وحدة اختبار الخدش الدقيقة.

بعد ذلك ، قم بتطبيق حمل تدريجي خطي مع حمل بدء 30 مللي نيوتن وحمل نهائي يبلغ 30 نيوتن. يجب ضبط معدل التحميل على 60 نيوتن في الدقيقة وطول الخدش على ثلاثة ملليمترات. من الضروري تحديد منطقة عالية الكثافة للعظام المضغوطة.

يجب تجنب المناطق القريبة من العظم اللاتغي ، وتوسيع المسام الدقيقة ، لأنها تؤدي إلى قيم منخفضة لمقاومة الكسر. بعد ذلك ، قم بإجراء سلسلة من اختبارات الخدش على عينات العظام القشرية البقرية القصيرة والطولية. بلل سطح العينة باستخدام HBSS بعد كل مجموعة من ثلاثة إلى أربعة اختبارات خدش للحفاظ على رطوبتها.

بعد ذلك ، قم بتحليل بيانات اختبار الخدش بناء على النمذجة الميكانيكية غير الخطية للكسر. تظهر هنا صورة مجهرية بصرية لبانوراما بستان الخدش. فيما يلي المخطط المقابل للقوة مقابل العمق على طول بستان الخدش.

تتوافق القوة الأفقية مع قوة المقاومة التي تكتشفها المستشعرات المتصلة بمرحلة اختبار الخدش الصغير. وتتوافق القوة الرأسية مع القوة الخطية التدريجية المطبقة على عينة العظام القشرية. تظهر صور SEM لبستان الخدش هنا الآليات الدقيقة مثل انحراف الكراك ، وجسر الشقوق ، وجسر الألياف ، والتقطيع عند 40X و 10 و 000X و 2 و 400X و 5 ، 000X.

أثناء محاولة إجراء تحضير العينة ، من المهم مراقبة الرطوبة النسبية والحفاظ على العينات رطبة في جميع الأوقات لمنع الجفاف الموضعي. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى مثل تجارب التصوير المقطعي بالكمبيوتر بالأشعة السينية من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل الآليات الدقيقة للكسر على المقاييس المتوسطة والمجهرية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء اختبارات كسر الخدش المجهرية على الأنسجة البيولوجية الصلبة.