Name: Ex vivo Carga mecánica del tendón (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-05-28T00:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 36 s
Description: Aprende un sistema ex vivo para cargar simultáneamente cuatro tendones en cultivo. Este método permite medir propiedades mecánicas y estudiar los mecanismos subyacentes de trastornos tendinosos en muñeca y codo.

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<ol><li> Suplemento media de CO 2-medios de comunicación independientes con suero fetal bovino, L-glutamina, antibióticos, y el ácido ascórbico </li><li> Alícuota de 40 ml en tubos de 50 ml centrífuga (1 por cada tendón) </li><li> Alícuota de 10 ml en tubos de 15 ml centrífuga (1 por cada tendón) </li><li> Esterilizar instrumentos quirúrgicos, las hojas de autoclave, pinzas y una llave de par en autoclave </li><li> Esterilizar pinzas y puntas de fuerza micrómetro por inmersión en etanol al 70% durante la noche </li><li> Los tendones de la cosecha de las patas traseras del conejo. Conejo debería haber sido sacrificados más de 2 horas. </li><li> Tendones en 15 ml tubo de centrífuga llena de medios de comunicación </li><li> Coloque una hoja de autoclave esteriliza para establecer un campo estéril </li><li> Medir el área transversal del tendón <ol style="margin-top: 0in"><li> Consejos lugar micrómetro en micrómetro, alinear correctamente </li><li> Adherencia del tendón por los extremos </li><li> Ajustar la sección del tendón más delgado en la ranura </li><li> Tienen un peso asistente lugar 50g </li><li> Espere 30 segundos, lea espesor (CSA = espesor x 1.3) </li></ol></li><li> Vuelva a colocar los tendones en 15 ml tubo de centrífuga </li><li> Repita el procedimiento con cada tendón se va a cargar </li><li> Retire el actuador de la base </li><li> Corta dos tiras de 15 mm por 40 mm y 3 mm de una pieza de 5 mm de gasa estéril para cada tendón </li><li> Rollo de cada tira con fuerza y ​​entre las ranuras de la pinza distal </li><li> Retire del tendón de tubo de centrífuga y el lugar de la abrazadera, el extremo distal del tendón en la pinza distal y la región del fibrocartílago del tendón en la pinza proximal </li><li> Lugar pieza de gasa de 3x5 en la parte superior del extremo distal del tendón, y asegurar la abrazadera </li><li> Clamp proximal segura, garantizando tendón permanece alineado entre las pinzas y con suficiente soltura que no está bajo tensión cuando se aprietan las abrazaderas. Apriete las abrazaderas para 1N-m </li><li> Coloque 50 ml de tubo de centrífuga con los medios de comunicación en la base </li><li> Coloque el actuador en la base </li><li> Repita el procedimiento con cada tendón se va a cargar </li><li> Coloque la base sobre baño de agua </li><li> Protocolo de carga <ol style="margin-top: 0in"><li> Tendones condición previa </li><li> Aplicar la carga a 0,5 N de longitud, tendón medida (esta es la longitud de referencia) </li><li> Aplicar una carga cíclica </li></ol></li><li> Retire el actuador de la base </li><li> La liberación del tendón de abrazaderas </li><li> Proceso de tendón </li></ol>

<ol><li>Asundi, K., Kursa, K., Lotz, J. C., Rempel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+system+for+applying+cyclic+loads+to+connective+tissues+under+displacement+or+force+control%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">In vitro system for applying cyclic loads to connective tissues under displacement or force control.</a> Ann Biomed Eng. 35, 1188-1195 (2007).</li>
<li>Asundi, K. R., Rempel, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+loading+inhibits+expression+of+MMP-3+but+not+MMP-1+in+an+in+vitro+rabbit+flexor+tendon+model%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Biomech%22%5BJournal%5D)">Cyclic loading inhibits expression of MMP-3 but not MMP-1 in an in vitro rabbit flexor tendon model.</a> Clin Biomech. , In Press Forthcoming.</li>
<li>Asundi, K. R., Rempel, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MMP-1%2C+IL-1%CE%B2+and+COX-2+mRNA+Expression+is+Modulated+by+Static+Load+in+Rabbit+Flexor+Tendon%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">MMP-1, IL-1β and COX-2 mRNA Expression is Modulated by Static Load in Rabbit Flexor Tendon.</a> Ann Biomed Eng. , In Press Forthcoming.</li>
</ol>

El video presenta un nuevo sistema para la carga simultánea de hasta cuatro tendones en vivo en cultivo de tejidos. Duración típica de carga es de 2 a 48 horas. Después de cargar, los tendones se retiran y se procesaron para la expresión génica. El sistema permite la investigación del efecto de los patrones de carga sobre los cambios en los genes asociados con cambios degenerativos en el tendón. Estos experimentos pueden proporcionar alguna información sobre los mecanismos de lesión asociados con cargas repetitivas. Ellos ofrecen una descri...

Personalizado 4 Actuador lineal de carga del sistema de agua caliente baño de los tubos de 50 ml tendones (conejo) medios estériles

ex vivo carga mecánica del tendón

Ex vivo Mechanical Loading of Tendon

Las lesiones en el tendón (por ejemplo, tendinitis de muñeca, epicondyltis) debido al uso excesivo son comunes en las actividades deportivas y lugares de trabajo. La mayoría están asociadas con actividades repetitivas, de alta fuerza de la mano. Los mecanismos de daño celular y estructural debido a una carga cíclica no se conocen bien. El propósito de este video es para presentar un nuevo sistema que a la vez puede cargar cuatro tendones en cultivo de tejidos. El video describe los métodos de cosecha de tejido estéril y cómo los tendones se cargan en un sistema de sujeción que posteriormente se sumerge en los medios de comunicación y se mantiene a 37 ° C. Una pinza es fijo, mientras que el otro se mueve con un actuador lineal. Fuerza de tracción del tendón se controla con una célula de carga en serie con la pinza móvil. Los accionadores están controlados con un programa de LabVIEW. Los cuatro tendones puede ser repetitiva cargados con diferentes patrones de carga, frecuencia de repetición, la velocidad de carga y duración. Carga puede continuar durante unos minutos a 48 horas. Al final de la carga, los tendones se eliminan y la mitad de sustancia extraída de los análisis bioquímicos. Este sistema permite la investigación de los efectos de la carga de los patrones de expresión génica y cambios estructurales en el tendón. En última instancia, los mecanismos de lesión debido al uso excesivo puede ser estudios con los hallazgos se aplican al tratamiento y prevención.

Un nuevo sistema in vitro para la carga al mismo tiempo cuatro tendones en la cultura se describe.

Ex vivo Carga mecánica del tendón

Las lesiones del tendón (p. ej., tendinitis de muñeca, epicondilitis) debidas al uso excesivo son comunes en las actividades deportivas y en el entorno laboral. La mayoría están asociadas con...

Me llamo David Rempel. Soy profesor en el Departamento de Bioingeniería en la Universidad de California en Berkeley. El experimento que verá consiste en estirar tendones y, en realidad, su propósito es tratar de subrayar y comprender el mecanismo subyacente de los trastornos tendinosos en la muñeca y el codo.Estos trastornos tendinosos son comunes entre atletas y trabajadores que realizan tareas repetitivas con las manos. Krish Sundi, uno de los estudiantes de doctorado en nuestro laboratorio, demostrará varias características del sistema, específicamente la medición del área transversal del tendón. Él cargará los tendones en los actuadores.Él demostrará el sistema cargando el tendón cíclicamente durante un período de 24 horas y luego retirará el tendón del sistema. Bien, este es el sistema de carga que hemos diseñado y construido. Como puede ver, consta de seis actuadores.Estos son actuadores de alta precisión, capaces de aplicar un desplazamiento de un micrómetro; en serie con el actuador se encuentra una celda de carga para registrar las cargas aplicadas a los tendones. En serie con la celda de carga hay estas pinzas que se extienden lo suficientemente lejos como para poder sumergirlas en medio, con el fin de mantener los tendones viables. Todo este sistema se colocaría luego en un baño de agua para mantener el medio a 37 grados Celsius.Lo que voy a mostrarle ahora es cómo cargaría un tendón en este sistema. El primer paso que debemos realizar es medir el área de la sección transversal del tendón para poder aplicar los esfuerzos adecuados. ¿Me puede pasar el tubo con el tendón?Ahora, estos tendones se han obtenido de un conejo blanco de Nueva Zelanda. Acaban de ser traídos, por lo que aún están frescos, en menos de dos horas desde que el conejo fue sacrificado. Una porción del tendón, cuya área de sección transversal estoy midiendo, se encuentra en la parte más delgada del tendón.Esto se debe a que este es el punto donde se generarán los mayores esfuerzos, como resultado del área transversal más pequeña y baja. ¿Puede colocar ahora el peso encima del pistón? Ahora esperamos 30 segundos para leer el espesor, que indica 1.3.¿Puede levantar el pistón y volver a colocar el tendón en el medio? Y voy a desmontar el actuador en el que voy a cargar el tendón. Ahora voy a montar un tendón en las abrazaderas.Aquí podemos tener una vista de cerca del actuador. Puede observarse el actuador mismo, la celda de carga y las abrazaderas, que se extienden hacia afuera. Estas almohadillas causan almohadillas. Cortaría aproximadamente media pulgada a tres cuartos de pulgada de ancho y aproximadamente una pulgada y media de largo.Luego tome estas gasas y sumérjalas en el medio para humedecerlas. Esto facilita el proceso de enrollado. Coloque estas tiras de gasa enrolladas en las ranuras de estas pinzas serpenteantes. Ahora voy a retirar el tendón del medio.Este extremo es el sitio de inserción del tendón flexor en el extremo del dedo del conejo. Esta región es una zona de fibrocartílago. El tendón se coloca en una posición tal que la región de fibrocartílago queda sujeta dentro de la pinza proximal.A continuación, se sujeta el tendón y, nuevamente, los tornillos se ajustan a un newton metro. Luego se corta el exceso de tendón, de modo que ahora el actuador queda fijado en la montura y todo el tendón junto con las abrazaderas se sumerge. En medios modificados, se utilizaría el mismo procedimiento para montar tendones en actuadores subsiguientes.Como puede observarse, tenemos un total de seis, por lo que podemos hacerlo con seis tendones individuales. Todo este sistema se levanta y coloca luego en un baño de agua para mantener el medio a 37 grados. Ahora vamos a aplicar una carga cíclica al tendón entre 0,5 y cinco megapascales.El software que utilizamos es LabVIEW y está escrito personalizado. Lo primero que hacemos es acondicionar el tendón. Aplicamos 20 ciclos de carga cíclica entre 0,5 megapascales y dos megapascales.En cuanto al espesor medido, introdúzcalo utilizando los cuatro micrómetros suministrados. El programa calculará automáticamente el área de la sección transversal. Luego, el programa instruirá al actuador para que aumente el desplazamiento hasta que se aplique una carga de dos megapascales al tendón.Aquí, lo que estamos siguiendo es la traza morada. Una vez que se aplica una carga de dos megapascales al tendón, el programa aplicará entonces una carga de 0,5 megapascales al tendón. Y cuando se hayan alcanzado estas dos cargas, el programa oscilará cíclicamente entre ellas, actualizando continuamente la posición entre estas dos cargas deseadas.Esta carga se realiza a 10 megapascales por segundo con una frecuencia de 0,5 hercios. Una vez que hemos acondicionado el tendón, buscamos entonces una carga de 0,5 newtons. Definimos la longitud del tendón bajo una carga de 0,5 newtons como la longitud de referencia del tendón.Una vez que el programa ha encontrado esta carga, leemos la posición del actuador y esta posición, que actualmente indica seis mil ochocientos veinticinco, es la longitud de referencia del tendón. Después de haber registrado la longitud de referencia del tendón, volvemos entonces al programa de carga cíclica, ingresamos nuestros valores deseados de cinco megapascales y 0,5 megapascales, introducimos el número total de ciclos al que deseamos someterlo y, nuevamente, ejecutamos el mismo programa para cargar cíclicamente el tendón entre 0,5 y cinco megapascales. Nuevamente, esta carga se realiza a 10 megapascales por segundo con una frecuencia de 0,5 hercios.Entonces, después de haber sido sometido a cargas cíclicas, generalmente durante 24 horas, el actuador se retira del sistema y a partir de aquí el tendón puede cortarse y procesarse según se desee. Bueno, acaban de ver nuestros tendones que fueron extraídos estérilmente de conejos. El proceso que han visto fue un proceso semiestéril, pero permitió la aplicación de cargas cíclicas sobre los tendones durante un período de 24 horas.Los tendones se analizan posteriormente mediante R-T-P-C-R para la expresión génica. También estamos analizando los tendones en busca de otros cambios, cambios estructurales y otros marcadores histológicos. En última instancia, el objetivo de este experimento es determinar qué efecto tienen diferentes patrones de carga sobre los mecanismos subyacentes de lesión en los tendones, que podrían estar asociados con tendinopatías y tendinitis.

Research

Investigación

JoVE Journal

Biology

Biología

En este artículo se describen los procedimientos experimentales utilizados para preparar los tendones cola de rata para los estudios biomecánicos y mechanobiological. Varias características de los principales pasos en la preparación se ha demostrado, a partir de la extracción, corte transversal medida del área, el enjuague y la carga en la cámara del biorreactor.

Preparación de los tendones Cola de Rata de Estudios biomecánicos y Mechanobiological

Un In vivo Modelo de roedores de la contracción inducida por la lesión y la monitorización no invasiva de la recuperación

Hemos diseñado un nuevo biorreactor de carga mecánica que se puede aplicar tensión mecánica uniaxial o biaxial a un biocompuesto cartílago antes del trasplante en un defecto de cartílago articular.

Diseño de un Carga mecánica Biaxial biorreactor para Ingeniería de Tejidos

Se desarrolló un novedoso protocolo de imagen utilizando un actuador mecánico accionado por motor personalizado para permitir la medición de las respuestas en tiempo real a la tensión mecánica en células vivas. Relevante para la mecanobiología, el sistema puede aplicar deformaciones de hasta el 20% al tiempo que permite obtener imágenes casi en tiempo real con microscopía confocal o de fuerza atómica.

Imágenes de células vivas durante el estiramiento mecánico

Describimos un protocolo in vivo para medir la dorsiflexión del pie tras la estimulación del nervio peroneo y la contracción del compartimento crural anterior de la extremidad posterior de la rata. Estas mediciones son una herramienta traslacional indispensable para evaluar la patología del músculo esquelético y los enfoques de ingeniería de tejidos para la reparación y regeneración muscular.

Aplicaciones de la<em&gt; En Vivo</em&gt; Pruebas funcionales de la rata tibial anterior para la evaluación de la ingeniería tisular de reparación del músculo esquelético

El protocolo describe métodos de ensayo biomecánicos de tracción eficientes y reproducibles para tendones murinos mediante el uso de accesorios impresos en 3D de ajuste personalizado.

Pruebas biomecánicas de tendones murinos

Un sistema de biorreactor de estimulación mecánica uniaxial tridimensional es un biorreactor ideal para la diferenciación tenogénica específica de las células madre derivadas del tendón y la formación de neo tendones.

Aplicación de un sistema de biorreactor de estimulación mecánica uniaxial tridimensional para inducir la diferenciación tenogénica de células madre derivadas del tendón

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Medición de tensiones tisulares locales en tendones a través de la correlación de imágenes digitales de código abierto

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Modelo de explante de extremidad posterior murina para el estudio de la mecanobiología del pinzamiento del tendón de Aquiles

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Un sistema pasivo de prueba de dorsiflexión de tobillo para un modelo in vivo de tendinopatía inducida por uso excesivo

Aquí, presentamos un sistema modelo ensamblado para imitar la diafonía celular del tendón entre el tejido central del tendón que soporta la carga y un compartimento extrínseco que contiene poblaciones celulares activadas por enfermedades y lesiones. Como caso de uso importante, demostramos cómo se puede implementar el sistema para investigar la activación relevante de la enfermedad de las células endoteliales extrínsecas.

Ensamblaje de tendones de ingeniería para sondear la diafonía celular en la enfermedad y la reparación

Aprende un sistema ex vivo para cargar simultáneamente cuatro tendones en cultivo. Este método permite medir propiedades mecánicas y estudiar los mecanismos subyacentes de trastornos tendinosos en muñeca y codo.

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