النهج متعدد الوسائط لتقييم تجديد العظام وأداء السقالات

تقيم أبحاثنا كيف تؤثر المواد الحيوية المختلفة على بنية العظام أثناء عملية التجديد. يتطلب تجديد العظام تقييما متعدد المقاسات، لأنه منظم هرميا للنسيج. يتيح هذا البروتوكول تحليل العينة على المقاييس المختلفة.

للبدء، ثبت عظم الساق المدمج في الراتنج الذي يحتوي على المادة الحيوية المزروعة على حامل العينة وربطه بذراع الأداة. وجه العينة وفقا لاتجاه التقسيم المطلوب. احصل على قرص منشار ألماس منخفض السرعة لتقسيم العظم إلى شرائح تقارب 0.7 ملم.

املأ خزان السائل حتى يغطي مستوى السائل الحافة السفلية للشفرة بالكامل. تأكد من أن العينة مستقرة ومحاذية أفقيا مع سطح القرص. قم بضبط وضع العينة باستخدام مقابض تحديد الموقع حتى يتم محاذاة منطقة القطع المستهدف مع النصل.

ابدأ بقطع العينة باستخدام إعداد سرعة أعلى وطبق ضغطا منخفضا حتى يتكون انجواء. ثم قلل السرعة لإكمال التقسيم بسلاسة وتقليل الاهتزاز. أوقف المنشار فورا بعد اكتمال القطع.

ثم فحص العينة المقطوعة باستخدام مجهر ستيريو للتركيب. للتركيب، استخدم تجميعا منزليا يتكون من أسطوانة داخلية صلبة من الفولاذ المقاوم للصدأ وأسطوانة خارجية مجوفة توفر الدعم الميكانيكي أثناء التلميع. بعد ذلك، ضع الأسطوانة الداخلية على صفيحة ساخنة وسخنها إلى حوالي 120 إلى 140 درجة مئوية.

اختر شمعا مناسبا وطبق كمية صغيرة من الشمع على سطح الأسطوانة المسخنة ودعها تذوب تماما. ثم ضع العينة بحيث يكون السطح المعني مواجها للأسفل على المنطقة المغطاة بالشمع واضغط عليها بلطف لضمان التلامس الكامل مع الشمع المذاب. ثم أزل أسطوانة الألمنيوم من صفيحة التسخين ودع الشمع يتصلب عند درجة حرارة الغرفة.

للتلميع الخشن والمتوسط، اختر ورق صنفرة بأحجام حبيبات 1، 200، 2، 500، و4100 لتقليل سمك العينة إلى حوالي 0.15 مليمتر. ابدأ بورق صنفرة 1 بعيار 200، ثم 2 ورق صنفرة بوزن 500 مع تطبيق ضغط خفيف. راقب سمك العينة بشكل دوري أثناء التلميع باستخدام المجهر الانعكاسي.

بمجرد الوصول إلى السماكة المستهدفة، قم بتلميع جانبي العينة باستخدام ورق صنفرة بحجم 4 100 حبيبة. نظف العينة باستمرار بالماء المقطر خلال كل خطوة تلميع. للتلميع النهائي، اختر معجون ألماس بحجم جسيمات ستة أو ثلاثة ميكرومترات، بناء على خشونة سطح العينة.

ضع كمية صغيرة من معجون الألماس على قطعة قماش تلميع من اللباد، مثبتة على قرص تلميع، ثم قم بتلميع العينة. لفصل العينة عن الأسطوانة، سخن الشمع على صفيحة ساخنة. بعد إزالة الوحدة من صفيحة التسخين، أخرج العينة من الأسطوانة.

ثم قم بتلميع جانبي العينة بلطف باستخدام ضغط منخفض وجفف السطح المصقول بورق الفلتر. قبل تحليل المجهر، يتم تركيب العينة بين شريحة زجاجية وغطاء منزلق باستخدام زيت الغمر كوسيط للتثبيت. افحص اتجاه ألياف الكولاجين باستخدام المجهر الضوئي المستقطب، بدءا من تكبير منخفض بين 5x و10x.

أخيرا، جهز العينة للمجهر الإلكتروني الماسح لتحليل واجهة العظام والمواد الحيوية بشكل أعمق. بعد التلميع والفحص الأولي بالمجهر البصري، سمحت خصائص العينة الجوهرية بمطابقة المنطقة المحددة تحت المجهر الضوئي مع الموقع المقابل في مجموعة بيانات التصوير المقطعي المحوسبة بالميكرو. المجهر الضوئي المستقطب يميز العظم الموجود مسبقا، الموضح باللون الأزرق، عن العظم الجديد أثناء الشفاء، والمصور باللون البرتقالي.

كشف المجهر الضوئي المستقطب عالي التكبير عن واجهة ينمو فيها العظم بشكل كبير مع العظم القشري الموجود مسبقا، حيث كانت ألياف الكولاجين من النوع الأول موجهة بشكل عمودي في منطقة رقيقة. مكن تصوير المجهر الإلكتروني الماسح من تحديد مواقع دقيقة للمناطق ذات الاهتمام. تم فحص حجم المنطقة المختارة بشكل أعمق باستخدام التصوير المقطعي بالشرائح والعرض.

أظهر وجه الخندق شكل العظام على ترابيكولا متنامية. يتيح المجهر الإلكتروني الناقل الفحص النانوي لواجهة العظم والمواد الحيوية، والتي يمكن دمجها مع حيود الإلكترون في المنطقة المختارة. أشارت أنماط حيود الإلكترونات المختارة في المنطقة إلى أن كل من منطقة المادة الحيوية ومنطقة العظم تتكون من بلورات هيدروكسيا باتيت.

أظهرت خرائط مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة لمنطقة الواجهة المصورة وجود فوسفور وكالسيوم. يوفر هذا السير متعدد الوسائط رؤى مكملة لا يمكن تحقيقها بواسطة تقنية تصوير واحدة. يتطلب هذا العمل وقتا كبيرا، وخبرة تقنية، ووصولا إلى أجهزة متخصصة.

يمكنه دراسة الارتباطات الوظيفية، وإعادة تشكيل العظام طويلة الأمد، وتصميم المواد الحيوية.