In-situ-Druckbelastung und Correlative Nichtinvasive Bildgebung des Knochen parodontalen Ligament-Zahn-Faser-Joint
7. März 2014
In dieser Studie wird die Verwendung eines in situ-Ladevorrichtung in Verbindung mit Mikro-Röntgenstrahl-Computertomographie zur gemeinsamen Faser Biomechanik diskutiert. Experimentelle Anzeigen erkennbar mit einer Gesamtänderung der Gelenkbiomechanik gehören: 1) reaktionäre Kraft-Verschiebung, dh Zahnbewegung innerhalb der Alveole und ihre reaktionäre Antwort auf Laden, 2) drei-dimensionale (3D) räumliche Konfiguration und Morphometrie, dh geometrische Verhältnis der Zahn mit der Alveole und
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die biomechanische Reaktion des dentalen Alveolarkomplexes zu messen. Dazu wird das Tier zunächst präpariert, um einen intakten Oberkiefer zu entfernen. Der zweite Schritt des Verfahrens besteht darin, die Probe zu montieren und die Zahnoberfläche mit einem Kompositaufbau für die mechanische Prüfung vorzubereiten.
Zu den letzten Schritten gehört die Messung des biomechanischen Zustands der Probe mit einer in C zwei Wägezelle und die anschließende Abtastung der Probe mit einem Röntgenmikroskop. Letztendlich können die Ergebnisse Veränderungen in der biomechanischen Reaktion eines fibrösen Gelenks zeigen, z. B. aufgrund von Krankheiten oder Unterfunktionen in Verbindung mit hochauflösenden Tommies bei verschiedenen Belastungszuständen. Die Hauptvorteile dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden bestehen darin, dass das Organ intakt bleibt und dass die Scanmethoden nicht-invasiv sind.
Dadurch bleibt das natürliche Dehnungsfeld des Bandes erhalten und die biomechanischen Eigenschaften können genau gemessen werden. Zuerst wird ein präparierter Oberkiefer oder Unterkiefer entnommen, wie im Protokoll beschrieben. Fahren Sie fort, indem Sie die Probe mit Acryl auf dem Stahlstummel immobilisieren.
Entfernen Sie überschüssiges Material von den Rändern des Stummels. Als nächstes richten Sie mit einer geraden Kante die interessierenden okklusalen Flächen parallel zur Metallprobenscheibe A FM in der mesialen distalen Ebene und dann in der bukkalen lingualen Ebene aus. Schaffen Sie mit einem stumpfen Werkzeug eine Mulde um die Backenzähne.
Diese fungiert als Reservoir für die Gewebefeuchtigkeit. Während der Beladung in C zwei zur Vorbereitung der Zahnoberfläche verwenden Sie 35%ige Phosphorsäure, um die interessierende Kaufläche 15 Sekunden lang zu ätzen. Spülen Sie den geätzten Bereich nach 15 Sekunden gründlich mit entionisiertem Wasser ab und trocknen Sie die Oberfläche mit Druckluft, um ein unbeabsichtigtes Aushärten der Komposite zu verhindern.
Führen Sie die nächsten Schritte bei minimalem Umgebungslicht aus. Verteilen Sie einen Tropfen Bindemittel in die offenen Höcker. Härten Sie den Haftvermittler 20 Sekunden lang aus.
Kratzen Sie mit einer Zahnhärtelampe mit einer Klinge überschüssiges Bindemittel ab. Es ist darauf zu achten, dass überschüssiges Kompositmaterial nicht auf die Nachbarzähne überläuft. Dadurch wird eine Fehldarstellung des Zahns vermieden, da er in die knöcherne Alveole eingedrückt wird.
Legen Sie nun eine dünne Schicht fließfähiges Dentalkomposit auf die Oberfläche und verteilen Sie es in den Rillen zwischen den Backenzähnen. Setzen Sie diese Verbindung nach dem Verteilen 30 Sekunden lang dem Aushärtungslicht aus. Als nächstes bauen Sie drei bis vier Millimeter Zahnkomposit auf der interessierenden Okklusionsebene auf und härten es mit 30 Sekunden Lichteinwirkung aus.
Nachdem Sie die Lichter wieder eingeschaltet haben, verwenden Sie eine gerade Kante und ein Hochgeschwindigkeitshandstück mit Diamantgrat, um überschüssiges Komposit zu entfernen und die Oberseite der Verbundablagerungen zu einer ebenen Oberfläche zu nivellieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Last nach Fertigstellung gleichmäßig aufgebracht wird. Lagern Sie die Probe in TBS mit Antibiotika, bis sie getestet wird.
Um die Probe zunächst mechanisch zu prüfen, befestigen Sie sie zwischen den Ambossen der Ladevorrichtung. Legen Sie als Nächstes ein Artikulationspapier auf die Oberfläche des Komposits. Wenden Sie dann eine kleine Ladung an, um die Gleichmäßigkeit der Belastung zu überprüfen.
Die konzentrische Belastung wird durch eine gleichmäßige Verteilung der Markierungen angezeigt, um die Probe während der Prüfung hydratisiert zu halten, ein Gewebe und TBS zu tränken und um die Probe herum zu platzieren. Füllen Sie auch das in die Probe eingeritzte Reservoir mit TBS. Wenden Sie mit der Software eine Spitzenlast und Verschiebungsrate an, um den immobilisierten Molaren zu komprimieren.
Auf dem A FM-Stummel kann das Weichgewebe mit PTA gefärbt werden. Um die Röntgenbilder zu verbessern, füllen Sie 5 % PTA in eine 1,8 Milliliter Karpule ein. Injizieren Sie das PTA mit einer Spritze langsam über fünf Minuten in den PDL-Raum neben der interessierenden Region.
Wiederholen Sie die Injektion noch viermal, um ein injiziertes Gesamtvolumen von neun Millilitern zu erhalten. Nach Abschluss der Injektionen kann die Probe über Nacht eingeweicht werden. Bei der PTA gibt es vor der Röntgenanalyse während des Belastungszyklus eine erwartete Spielperiode, in der die Zahnräder in ihrer Bewegung vom Schließen zum Öffnen der Backen umschalten.
Dies dauert etwa drei Sekunden und ist unabhängig von den Ladebedingungen zu sehen. Die Reaktion auf dieses Spiel ist bei der Belastung mit starren Körpern am stärksten. Im Vergleich dazu ist das Ausmaß der Reaktion auf das Spiel geringer.
Bei den Knochen-PD-L-Zahnproben ist es auch bei Polymethyl-Alan-Proben geringer, aber nicht ganz so niedrig wie bei Knochen-PD-L-Zahnproben im Vergleich zu starren Körpern, die komplexen und Polydimethylsuboxan-Proben sind auch deutlich geringer. Steif. XCT-Scans einer typischen Nicht-ST-Färbeprobe zeigten deutlich die Beziehung des Zahns innerhalb der Alveolarknochenpfanne. Nicht mineralisiertes Gewebe wie die PDL kann jedoch nicht ohne die Verwendung eines verstärkenden Farbstoffs unterschieden werden.
Mit einem Kontrastmittel wie PTA wird das Weichgewebe im XCT-Scan bei höherer Vergrößerung sichtbar. Fasern werden sogar innerhalb des PDL-Raumes sichtbar. Proben könnten allseitig geladen werden, wie z.B. in diesem Zahnknochenverhältnis bei 15 Newton oder Proben können geladen werden.
Exzentrisch führt dies zu einer erhöhten Verschiebung des Zahns und einer anderen Zahnfachkonfiguration als bei konzentrischer Belastung. Thermogramme wurden verwendet, um die Wirkung der beiden Belastungsschemata zu vergleichen. Beide Schemata führten dazu, dass sich der Zahn vertikal verschiebte, aber die exzentrische Belastung fügte der Zahnbewegung einen zusätzlichen Rotationspfad hinzu.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man einen Ovularkomplex mit einem init-Belastungsgerät, das mit einem Micro-XT-Mikroskop gekoppelt ist, vorbereitet und mechanisch testet.
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Übersicht
Diese Studie diskutiert die biomechanische Reaktion des Zahn-Alveolar-Komplexes unter Verwendung eines In-situ-Belastungsgeräts und der Mikro-Röntgen-Computertomographie. Die Forschung konzentriert sich auf die Messung von Reaktionskräften, räumlichen Konfigurationen und morphometrischen Veränderungen als Reaktion auf unterschiedliche Belastungsbedingungen.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Biomechanik
- Zahnforschung
- Bildgebungstechniken
Hintergrund
- Der Zahn-Alveolar-Komplex ist entscheidend für das Verständnis der Gelenkbiomechanik.
- Vorhandene Methoden liefern möglicherweise keine nicht-invasiven Einblicke in biomechanische Reaktionen.
- Hochauflösende Bildgebungstechniken können das Verständnis der Gelenkmechanik verbessern.
- Fibröse Gelenke können Veränderungen aufgrund von Erkrankungen oder mechanischer Belastung aufweisen.
Ziel der Studie
- Um die biomechanische Reaktion von fibrösen Gelenken im Zahn-Alveolar-Komplex zu messen.
- Um den Einfluss von Belastungsbedingungen auf die Gelenkmechanik zu bewerten.
- Um nicht-invasive Bildgebungsmethoden für die biomechanische Analyse zu nutzen.
Verwendete Methoden
- Sektion von Tierpräparaten, um intakte Halbmandibeln oder Ober- und Unterkiefer zu erhalten.
- Vorbereitung von Zahnoberflächen für mechanische Tests.
- Verwendung einer Kraftmesszelle zur Messung biomechanischer Zustände.
- Scannen von Proben mit einem Röntgenmikroskop für detaillierte Bildgebung.
Hauptergebnisse
- Veränderungen der Reaktionskräfte und Zahnverschiebungen wurden beobachtet.
- 3D-Raumkonfigurationen der Zähne innerhalb der Alveole wurden analysiert.
- Variationen in biomechanischen Reaktionen wurden bei verschiedenen Belastungsachsen festgestellt.
- Die Methode zeigte Vorteile gegenüber traditionellen invasiven Techniken.
Schlussfolgerungen
- Die Studie liefert Einblicke in das biomechanische Verhalten von fibrösen Gelenken.
- Nicht-invasive Bildgebungstechniken können die Gelenkmechanik effektiv bewerten.
- Das Verständnis dieser Mechanik ist wesentlich für die Behandlung von Zahnerkrankungen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
This biomechanical testing protocol enables quantitative assessment of fibrous joint responses under physiological loading conditions, supporting target validation in musculoskeletal and connective tissue research. By correlating mechanical load with 3D structural changes, it provides predictive confidence for evaluating disease-modifying interventions in periodontal and dental pathologies. The approach addresses a critical gap in non-invasive, organ-level biomechanics assessment relevant to preclinical model development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by measuring reactionary force-displacement relationships in intact bone-PDL-tooth joints under controlled loading.
- Scientific Value: Supports biological de-risking through visualization of 3D spatial configuration and morphometrics of the fibrous joint under physiological conditions.
- Scientific Value: Facilitates mechanistic de-risking by quantifying load-axis-dependent changes in joint biomechanics, clarifying structure-function relationships.
Screening & Assay Development
- Operational Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by maintaining native strain fields and hydration states during mechanical testing.
- Operational Value: Enables assay standardization through non-invasive imaging coupled to mechanical readouts, ensuring reproducibility across loading conditions.
- Operational Value: Supports screening readiness by generating quantitative outputs (force, displacement, 3D morphometrics) for evaluating compound effects on joint integrity.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Provides disease-relevant system continuity by allowing assessment of biomechanical changes due to hypofunction or disease states in intact joints.
- Translational Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by linking mechanical testing readouts to structural changes under varying load axes.
- Translational Value: Supports predictive confidence in preclinical models by demonstrating how loading conditions influence tooth displacement and socket configuration.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis testing through lead identification by providing biomechanical phenotyping of fibrous joints under controlled loading, informing go/no-go decisions in target validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by measuring biomechanical responses of the dental alveolar complex to concentric and eccentric loading.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized specimen preparation and non-invasive imaging that preserves tissue integrity during mechanical evaluation.
- Analytics: Generates quantitative dependent variable measurements (reactionary force, displacement, 3D spatial configuration) enabling comparison across loading conditions and experimental groups.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by assessing how changes in loading axis affect joint biomechanics, relevant to modeling disease-induced alterations in fibrous tissues.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable capability for evaluating biomechanical integrity of fibrous joints across multiple disease models and therapeutic interventions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in fibrous joint biomechanics through direct structure-function correlation.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility via non-invasive imaging and controlled loading protocols that maintain physiological conditions.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by enabling quantitative assessment of biomechanical de-risking in connective tissue targets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by delivering biomechanical phenotyping data that informs advancement decisions in preclinical pipelines.
Implementation Considerations
- Requires expertise in biomechanical testing, specimen preparation, and micro-X-ray imaging interpretation.
- Dependent on access to in situ loading devices coupled to high-resolution X-ray microscopes and contrast agents for soft tissue visualization.
- Necessitates cross-team standardization of specimen hydration, loading protocols, and image acquisition timing to ensure data consistency.
- Involves adaptation considerations when applying the protocol to different fibrous joint models or species-specific anatomical variations.
- Includes practical limitations such as ex vivo constraint and potential artifacts from contrast agent use, which may affect soft tissue mechanical response interpretation.
