In situ carga de compresión y de imágenes no invasiva correlativa del hueso-ligamento periodontal de dientes fibroso Conjunta
7 de marzo de 2014
En este estudio, se discutirá el uso de un dispositivo de carga en situ junto con la tomografía de rayos micro-X calculado para la biomecánica conjuntos fibrosos. Lecturas experimentales identificables con un cambio general en la biomecánica articular serán los siguientes: 1) fuerza reaccionaria contra el desplazamiento, es decir, el desplazamiento del diente en el alveolo y su respuesta reaccionaria a la carga, 2) en tres dimensiones (3D) la configuración espacial y la morfometría, es decir g
El objetivo general de este procedimiento es medir la respuesta biomecánica del complejo alveolar dental. Esto se logra diseccionando primero al animal para extraer una hemiomandíbula o maxilar intacta. El segundo paso del procedimiento es montar la muestra y preparar la superficie del diente con una acumulación de compuesto para la prueba mecánica.
Los pasos finales incluyen la medición del estado biomecánico de la muestra utilizando una celda de carga en C dos, seguida de la exploración de la muestra con un microscopio de rayos X. En última instancia, los resultados pueden mostrar cambios en la respuesta biomecánica de una articulación fibrosa, como debido a una enfermedad o hipofunción en conjunción con tommies de alta resolución en varios estados de carga. Las principales ventajas de esta técnica sobre los métodos existentes son que el órgano se mantiene intacto y que los métodos de exploración no son invasivos.
Por lo tanto, se mantiene el campo de deformación natural del ligamento y las propiedades biomecánicas se pueden medir con precisión. Primero, obtenga un maxilar o mandíbula disecado como se describe en el protocolo. Proceda inmovilizando la muestra en el trozo de acero con acrílico.
Retire cualquier exceso de material de los bordes del talón. A continuación, con una regla de arista, alinee las superficies oclusales de interés paralelas al disco de muestra de metal A FM en el plano distal mesial y, a continuación, en el plano lingual bucal. Con una herramienta roma, crea un canal alrededor de los molares.
Funciona como un reservorio para la hidratación de los tejidos. Durante la carga en C dos para preparar la superficie del diente, use ácido fosfórico al 35% para grabar la superficie oclusal de interés durante 15 segundos. Después de 15 segundos de pasado, enjuague bien el área grabada con agua desionizada y seque la superficie con aire comprimido para evitar el curado involuntario de los compuestos.
Realice los siguientes pasos bajo una luz ambiental mínima. Extienda una gota de agente adhesivo en las cúspides abiertas. Cura el agente adhesivo durante 20 segundos.
Con una lámpara de polimerización dental, raspe el exceso de agente adhesivo. Es importante asegurarse de que el exceso de material compuesto no se desborde a los dientes adyacentes. Esto evita la tergiversación del diente, ya que se comprime en la cavidad ósea.
Ahora coloque una capa delgada de composite dental fluido en la superficie y extiéndala en las ranuras entre los molares. Una vez extendido, exponga este compuesto a la luz de polimerización durante 30 segundos. A continuación, acumule de tres a cuatro milímetros de composite dental en el plano oclusal de interés y cúrelo con 30 segundos de exposición a la luz.
Después de volver a encender las luces, use un borde recto y una pieza de mano de alta velocidad con una rebaba de diamante para eliminar el exceso de compuesto y nivelar la parte superior de la acumulación de compuesto en una superficie plana. Esto asegura que la carga se aplicará de manera uniforme cuando se complete. Guarde el espécimen en TBS con antibióticos hasta que se analice.
Para probar mecánicamente la muestra primero, asegúrela entre los yunques del dispositivo de carga. A continuación, coloque un papel articulado sobre la superficie del compuesto. A continuación, aplique una pequeña carga para comprobar la uniformidad de la carga.
La carga concéntrica está indicada por una distribución uniforme de marcas para mantener la muestra hidratada durante la prueba, empapar un pañuelo y TBS y colocarlo alrededor de la muestra. También llene el depósito tallado en el espécimen con TBS. Usando el software, aplique una carga máxima y una tasa de desplazamiento para comprimir el molar inmovilizado.
En el talón A FM, el tejido blando se puede teñir con PTA. Para mejorar las imágenes de rayos X, rellene el 5% de PTA en una carpula de 1,8 mililitros. Usando una jeringa lentamente durante cinco minutos, inyecte el PTA en el espacio PDL adyacente a la región de interés.
Repita la inyección cuatro veces más para obtener un volumen total inyectado de nueve mililitros. Después de completar las inyecciones, la muestra se puede remojar durante la noche. En PTA, antes del análisis de rayos X durante el ciclo de carga, se espera un período de holgura cuando los engranajes cambian en su movimiento de cierre a apertura de las mordazas.
Esto dura unos tres segundos y se ve independientemente de las condiciones de carga. La respuesta a esta holgura es más fuerte durante la carga de carrocería rígida. En comparación, la magnitud de la respuesta a la reacción violenta es menor.
Con los especímenes de dientes de PD L óseo, también es menor con los especímenes de polimetilalano, pero no tan bajo como con los especímenes de dientes de PD L óseo en comparación con los cuerpos rígidos, los especímenes complejos y de polidimetil suboxano también son significativamente menores. Tieso. Las tomografías axiales (XCT, por sus siglas en inglés) de una muestra típica de tinción no ST mostraron claramente la relación del diente dentro del alveolo óseo alveolar. Sin embargo, el tejido no mineralizado como el PDL no se puede distinguir sin el uso de una tinción realzante.
Con el uso de un potenciador de contraste como el PTA, el tejido blando se hace visible en la exploración XCT con un mayor aumento. Las fibras incluso se hacen visibles dentro del espacio PDL. Los especímenes se pueden cargar de forma aliada, como en esta relación de hueso dental a 15 newtons o se pueden cargar los especímenes.
Excéntrico, lo que resulta en un mayor desplazamiento del diente y una configuración del alvéolo dental diferente a la carga concéntrica. Se utilizaron termogramas para comparar el efecto de los dos esquemas de carga. Ambos esquemas hacían que el diente se desplazara verticalmente, pero la carga excéntrica añadía una trayectoria de rotación adicional al movimiento del diente.
Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo preparar y probar mecánicamente un complejo ovular dental utilizando un dispositivo de carga de inicialización acoplado a un microscopio micro XT.
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Visión general
Este estudio discute la respuesta biomecánica del complejo alveolar dental utilizando un dispositivo de carga in situ y tomografía computarizada de rayos X microscópicos. La investigación se centra en medir las fuerzas de reacción, las configuraciones espaciales y los cambios morfométricos en respuesta a condiciones de carga variables.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Biomecánica
- Investigación dental
- Técnicas de imagen
Contexto
- El complejo alveolar dental es crucial para entender la biomecánica articular.
- Los métodos existentes pueden no proporcionar información no invasiva sobre las respuestas biomecánicas.
- Las técnicas de imagen de alta resolución pueden mejorar la comprensión de la mecánica articular.
- Las articulaciones fibrosas pueden exhibir cambios debido a enfermedades o cargas mecánicas.
Propósito del estudio
- Medir la respuesta biomecánica de las articulaciones fibrosas en el complejo alveolar dental.
- Evaluar el impacto de las condiciones de carga en la mecánica articular.
- Utilizar métodos de imagen no invasivos para el análisis biomecánico.
Métodos utilizados
- Disección de especímenes animales para obtener hemi mandíbulas o maxilares intactos.
- Preparación de superficies dentales para pruebas mecánicas.
- Utilización de una célula de carga para medir estados biomecánicos.
- Escaneo de especímenes con un microscopio de rayos X para obtener imágenes detalladas.
Resultados principales
- Se observaron cambios en las fuerzas de reacción y el desplazamiento de los dientes.
- Se analizaron las configuraciones espaciales 3D de los dientes dentro del alvéolo dental.
- Se observaron variaciones en las respuestas biomecánicas con diferentes ejes de carga.
- El método demostró ventajas sobre las técnicas invasivas tradicionales.
Conclusiones
- El estudio proporciona información sobre el comportamiento biomecánico de las articulaciones fibrosas.
- Las técnicas de imagen no invasivas pueden evaluar eficazmente la mecánica articular.
- Entender esta mecánica es esencial para abordar las enfermedades dentales.
Preguntas frecuentes
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.
