In situ à la compression de chargement et d'imagerie non invasive corrélative de l'os-ligament parodontal-dent Fort commune
7 mars 2014
Dans cette étude, l'utilisation d'un dispositif de chargement in situ couplée à la tomographie micro-ordinateur à rayons X pour la biomécanique articulaire fibreux en sera discuté. Lectures expérimentales identifiables avec un changement global de la biomécanique articulaire seront les suivants: 1) les forces réactionnaires en fonction du déplacement, c'est-dent déplacement dans l'alvéole et sa réponse réactionnaire à charge, 2) en trois dimensions (3D) configuration spatiale e
L’objectif global de cette procédure est de mesurer la réponse biomécanique du complexe alvéolaire dentaire. Pour ce faire, il faut d’abord disséquer l’animal pour retirer une mandibule ou un maxillaire hémisphérique intact. La deuxième étape de la procédure consiste à monter l’échantillon et à préparer la surface de la dent avec une accumulation de composite pour les essais mécaniques.
Les dernières étapes comprennent la mesure de l’état biomécanique de l’échantillon à l’aide d’une cellule de charge en C deux, suivie d’un balayage de l’échantillon à l’aide d’un microscope à rayons X. En fin de compte, les résultats peuvent montrer des changements dans la réponse biomécanique d’une articulation fibreuse, par exemple en raison d’une maladie ou d’une hypofonction, en conjonction avec des tommies à haute résolution à divers états de charge. Les principaux avantages de cette technique par rapport aux méthodes existantes sont que l’organe est conservé intact et que les méthodes de balayage sont non invasives.
Ainsi, le champ de déformation naturel du ligament est maintenu et les propriétés biomécaniques peuvent être mesurées avec précision. Tout d’abord, obtenez un maxillaire ou une mandibule disséquée comme décrit dans le protocole. Procéder en immobilisant l’échantillon sur le bout d’acier à l’aide d’acrylique.
Retirez tout excès de matériau des bords du talon. Ensuite, à l’aide d’une règle droite, alignez les surfaces occlusales d’intérêt parallèlement au disque métallique A FM dans le plan distal mésial, puis dans le plan lingual buccal. À l’aide d’un outil contondant, créez une auge autour des molaires.
Celui-ci fonctionne comme un réservoir pour l’hydratation des tissus. Lors d’un chargement en C deux pour préparer la surface de la dent, utilisez de l’acide phosphorique à 35 % pour graver la surface occlusale d’intérêt pendant 15 secondes. Après 15 secondes de lavage, rincez abondamment la zone dépolie avec de l’eau déminéralisée et séchez la surface à l’aide d’air comprimé pour éviter le durcissement involontaire des composites.
Effectuez les étapes suivantes sous une lumière ambiante minimale. Étalez une goutte d’agent de liaison dans les cuspides ouvertes. Faites durcir l’agent de liaison pendant 20 secondes.
À l’aide d’une lampe à polymériser dentaire, à l’aide d’une lame, grattez tout excès d’agent de liaison. Il est important de s’assurer que l’excès de matériau composite ne déborde pas vers les dents adjacentes. Cela permet d’éviter une fausse représentation de la dent car elle est comprimée dans l’alvéole osseuse.
Placez maintenant une fine couche de composite dentaire fluide sur la surface et étalez-la dans les rainures entre les molaires. Une fois étalé, exposez ce composé à la lumière de polymérisation pendant 30 secondes. Ensuite, accumulez trois à quatre millimètres de composite dentaire sur le plan occlusal d’intérêt et durcissez-le avec 30 secondes d’exposition à la lumière.
Après avoir rallumé les lumières, utilisez une règle droite et une pièce à main à grande vitesse avec une meule diamantée pour enlever l’excès de composite et niveler la face supérieure de l’accumulation de composite en une surface plane. Cela garantit que la charge sera appliquée uniformément une fois terminée. Conservez l’échantillon dans du TBS avec des antibiotiques jusqu’à ce qu’il soit testé.
Pour tester mécaniquement l’échantillon, fixez-le d’abord entre les enclumes du dispositif de chargement. Ensuite, placez un papier articulé sur la surface du composite. Appliquez ensuite une petite charge pour vérifier l’uniformité de la charge.
La charge concentrique est indiquée par une répartition uniforme des marquages pour maintenir l’échantillon hydraté pendant l’essai, tremper un tissu et un TBS et les placer autour de l’échantillon. Remplissez également le réservoir creusé dans l’échantillon avec du TBS. À l’aide du logiciel, appliquez une charge de pointe et un taux de déplacement pour comprimer la molaire immobilisée.
Sur le talon A FM, les tissus mous peuvent être colorés avec du PTA. Pour améliorer les images radiologiques, remplissez 5 % de PTA dans un carpule de 1,8 millilitre. À l’aide d’une seringue lentement pendant cinq minutes, injectez l’ATP dans l’espace PDL adjacent à la région d’intérêt.
Répétez l’injection quatre fois de plus pour un volume total injecté de neuf millilitres. Une fois les injections terminées, l’échantillon peut être trempé pendant la nuit. Dans l’ATP avant l’analyse par rayons X pendant le cycle de chargement, il y a une période de jeu attendue lorsque les engrenages changent dans leur mouvement de la fermeture à l’ouverture des mâchoires.
Cela dure environ trois secondes et est visible quelles que soient les conditions de chargement. La réponse à ce jeu est plus forte lors de la charge de corps rigide. En comparaison, l’ampleur de la réaction négative est moindre.
Avec les échantillons de dents osseuses L, il est également plus bas avec les échantillons de polyméthyl alane, mais pas tout à fait aussi bas qu’avec les échantillons de dents osseuses L par rapport aux corps rigides, les échantillons complexes et poly diméthyl suboxane sont également nettement inférieurs. Raide. Les scans XCT d’un échantillon de coloration non ST typique ont clairement montré la relation de la dent dans l’alvéole osseuse. Cependant, les tissus non minéralisés comme le PDL ne peuvent pas être distingués sans l’utilisation d’une coloration rehaussante.
À l’aide d’un amplificateur de contraste tel que le PTA, les tissus mous deviennent visibles dans le balayage XCT à un grossissement plus élevé. Les fibres deviennent même visibles dans l’espace PDL. Les spécimens pourraient être chargés de manière alliée, comme dans cette relation d’os dentaire à 15 newtons ou les spécimens pourraient être chargés.
De manière excentrique, il en résulte une augmentation du déplacement de la dent et une configuration différente de l’alvéole dentaire par rapport à la charge concentrique. Des thermogrammes ont été utilisés pour comparer l’effet des deux schémas de chargement. Les deux schémas provoquaient le déplacement vertical de la dent, mais la charge excentrique ajoutait une trajectoire de rotation supplémentaire au mouvement de la dent.
Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la préparation et du test mécanique d’un complexe ovulaire dentaire à l’aide d’un dispositif de chargement d’initialisation couplé à un microscope micro XT.
Consultez la transcription complète et accédez à des milliers de vidéos scientifiques
Aperçu
Cette étude examine la réponse biomécanique du complexe alvéolaire dentaire à l'aide d'un dispositif de chargement in situ et de la tomographie micro-rayons X. La recherche se concentre sur la mesure des forces de réaction, des configurations spatiales et des changements morphométriques en réponse à diverses conditions de chargement.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Biomécanique
- Recherche dentaire
- Techniques d'imagerie
Contexte
- Le complexe alvéolaire dentaire est crucial pour comprendre la biomécanique articulaire.
- Les méthodes existantes peuvent ne pas fournir d'informations non invasives sur les réponses biomécaniques.
- Les techniques d'imagerie à haute résolution peuvent améliorer la compréhension de la mécanique articulaire.
- Les articulations fibreuses peuvent présenter des changements dus à la maladie ou au chargement mécanique.
Objectif de l'étude
- Mesurer la réponse biomécanique des articulations fibreuses dans le complexe alvéolaire dentaire.
- Évaluer l'impact des conditions de chargement sur la mécanique articulaire.
- Utiliser des méthodes d'imagerie non invasives pour l'analyse biomécanique.
Méthodes utilisées
- Dissection de spécimens animaux pour obtenir des hémi-mandibules ou des maxillaires intactes.
- Préparation des surfaces dentaires pour les tests mécaniques.
- Utilisation d'une cellule de charge pour mesurer les états biomécaniques.
- Scan des spécimens avec un microscope à rayons X pour une imagerie détaillée.
Résultats principaux
- Des changements dans les forces de réaction et le déplacement des dents ont été observés.
- Les configurations spatiales 3D des dents dans l'alvéole ont été analysées.
- Des variations dans les réponses biomécaniques ont été notées avec différents axes de chargement.
- La méthode a démontré des avantages par rapport aux techniques invasives traditionnelles.
Conclusions
- L'étude fournit des informations sur le comportement biomécanique des articulations fibreuses.
- Les techniques d'imagerie non invasives peuvent évaluer efficacement la mécanique articulaire.
- Comprendre ces mécanismes est essentiel pour traiter les maladies dentaires.
Questions fréquemment posées
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.
