Das Protokoll beschreibt effiziente und reproduzierbare zahnfeste biomechanische Prüfverfahren für murine Sehnen durch die Verwendung von kundenspezifischen 3D-gedruckten Vorrichtungen.
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Methodenartikel
Biomechanische Prüfung von Murine tendons
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Sehnenerkrankungen sind häufig, betreffen Menschen jeden Alters und sind oft schwächend. Standardbehandlungen, wie entzündungshemmende Medikamente, Rehabilitation und chirurgische Reparatur, scheitern oft. Um die Sehnenfunktion zu definieren und die Wirksamkeit neuer Behandlungen nachzuweisen, müssen die mechanischen Eigenschaften von Sehnen aus Tiermodellen genau bestimmt werden. Murine Tiermodelle sind heute weit verbreitet, um Sehnenerkrankungen zu studieren und neuartige Behandlungen für Tendinopathien zu bewerten; Die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Maussehnen war jedoch eine Herausforderung. In dieser Studie wurde ein neues System für die mechanische Nehneprüfung entwickelt, das 3D-gedruckte Vorrichtungen enthält, die genau mit den Anatomien des Humerus und calcaneus übereinstimmen, um supraspinatus Sehnen bzw. Achillessehnen mechanisch zu testen. Diese Vorrichtungen wurden mit 3D-Rekonstruktionen der nativen Knochenanatomie, Feststoffmodellierung und additiver Fertigung entwickelt. Der neue Ansatz eliminierte artefaktische Greiffehler (z. B. Versagen am Ausfall der Wachstumsplatte anstelle der Sehne), verringerte die Gesamttestzeit und erhöhte Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus ist diese neue Methode leicht anpassbar, um andere murine Sehnen und Sehnen von anderen Tieren zu testen.
Einleitung
Sehnenerkrankungen sind häufig und weit verbreitet unter den alternden, athletischen und aktiven Populationen1,2,3. In den Vereinigten Staaten werden jährlich 16,4 Millionen Bindegewebsverletzungen gemeldet4 und machen 30 % aller verletzungsbedingten Arztbesuche3,5,6,7, 8. Die am häufigsten betroffenen Stellen sind die Rotatormanschette, Achillessehne und Patellasehne9
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Protokoll
Tierstudien wurden vom Columbia University Institutional Animal Care and Use Committee genehmigt. Mäuse, die in dieser Studie verwendet wurden, hatten einen C57BL/6J-Hintergrund und wurden vom Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME, USA) gekauft. Sie wurden unter pathogenfreien Barrierebedingungen untergebracht und mit Nahrung und Wasser ad libitum versorgt.
1. Entwicklung von kundenspezifischen 3D-gedruckten Vorrichtungen zum Greifen von Knochen
- Knochenbildaufnahme und 3D-Knochenmodellbau
- Sezieren Sie den Knochen von Interesse in Vorbereitung für 3D-Modellerstellung und 3D-Knochen-Griff-Druck; Humerus und Calcaneus werden als ....
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Ergebnisse
3D-gedruckte Vorrichtungen wurden verwendet, um 8 Wochen alte murine supraspinatus und Achillessehnen zu testen. Alle mechanisch getesteten Proben scheiterten an der Enthese, die durch MikroCT-Scans, visuelle Inspektion und Videoanalyse nach Zugversuchen gekennzeichnet ist. Abbildung 3zeigt einen 1:1-Vergleich der bisherigen und aktuellen Methoden zur supraspinatus-Sehnenprüfung in unserem Labor . Bei der vorherigen Methode28,29.......
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Diskussion
Murine Tiermodelle werden häufig verwendet, um Sehnenstörungen zu studieren, aber die Charakterisierung ihrer mechanischen Eigenschaften ist eine Herausforderung und in der Literatur ungewöhnlich. Der Zweck dieses Protokolls ist es, eine zeiteffiziente und reproduzierbare Methode zur Zugprüfung von murinen Sehnen zu beschreiben. Die neuen Methoden reduzierten die Zeit, die zum Testen einer Probe erforderlich war, von Stunden auf Minuten und eliminierten ein wichtiges Greifartefakt, das in früheren Methoden ein häufiges P.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Die Studie wurde vom NIH / NIAMS (R01 AR055580, R01 AR057836) unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Agarose | Fisher Scientific | BP160-100 | Dissovle 1g in 100 ml Reinstwasser zur Herstellung von 1% Agarose |
| Bruker microCT | Bruker BioSpin Corp | Skyscan 1272 | Von Autoren verwendet |
| ElectroForce | TA Instruments | 3200 | Prüfplattform |
| Ethanol 200 Proof | Fisher Scientific | A4094 | 70% verdünnen und wie im Protokoll empfohlen |
| verwenden Halterung zum Anbringen von Griffen | Sonderanfertigung | Verwendet von den Autoren | |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | S-8115 | Wie im Protokoll |
| vorgeschlagen MicroCT CT-Analyser (Ctan) | Bruker BioSpin Corp | Wird von Autoren zur Visualisierung und Analyse von Mikro-CT-Scans verwendet | |
| MilliQ Wasser (Reinstwasser) | Millipore Sigma | QGARD00R1 (oder verwandter Reiniger) | 100 ml |
| Meshmixer | Autodesk | Kostenlose Engineering-Software, die von Autoren zur Verfeinerung des Netzes verwendet | |
| Objet EDEN 260VS | Stratasys LTD | Precision Prototyping | |
| Objet Studio | Stratasys LTD | Wird von Autoren mit dem 3D-Drucker | |
| PBS - Phosphatgepufferte Kochsalzlösung | ThermoFisher Scientific | 10010031 | 2,5 l von 10% PBS verwendet; |
| S& T Forceps | Fine Science Tools | 00108-11 | Von Autoren verwendet |
| Skalpellklinge - #11 | Fine Science Tools | 10011-00 | Von Autoren verwendet |
| Scalpel Handle - #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | Von Autoren verwendet SkyScan |
| 1272 | Bruker BioSpin Corp | Wird von Autoren zur Visualisierung und Analyse von Mikro-CT-Scans verwendet | |
| Skyscan CT-Vox | Bruker BioSpin Corp | Wird von Autoren zur Visualisierung und Analyse von Mikro-CT-Scans verwendet | |
| SkyScan NRecon | Bruker BioSpin Corp | Wird von Autoren zur Visualisierung und Analyse von Mikro-CT-Scans verwendet | |
| SolidWorks CAD | Dassault Systè mes | SolidWorks Research Subsription | Festkörpermodellierung computergestützte Konstruktion, die von Autoren verwendet wird |
| SuperGlue | Loctite | 234790 | Wie im Protokoll vorgeschlagen |
| Prüfbad | Sonderanfertigung | Von Autoren verwendet | |
| Dünnschichtgriffe | Sonderanfertigung | Verwendet von Autoren | |
| VeroWhitePlus | Stratasys LTD NA | 3D-Druckmaterial verwendet von Autoren | |
| WinTest | WinTest-Software | Wird von Autoren verwendet, um Daten zu sammeln |
Referenzen
- Girish, N., Ramachandra, K., Arun, G. M., Asha, K. Prevalence of Musculoskeletal Disorders Among Cashew Factory Workers. Archives of Environmental & Occupational Health. 67, 37-42 (2012).
- Thomopoulos, S., Parks, W. C., Rifkin, D. B., Derwin, K. A. Mechani....
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Nachdrucke und Genehmigungen
