Construction et évaluation d’un modèle murin ostéolyse substance par l’exposition aux particules CoCrMo descellement aseptique

L’objectif global de cette procédure est de construire et d’évaluer le modèle d’ostéolyse calvaire murine par exposition à des nanoparticules de cobalt-chrome-molybdène. L’ostéolyse induite par les particules d’usure est une cause majeure de relâchement aseptique dans l’échec de l’arthroplastie, mais la mécanique sous-jacente de cela n’est pas claire. En raison de la longue durée du suivi et de l’apparition sporadique, il est difficile d’explorer la parthogenèse du relâchement aseptique dans les cas cliniques.

Par conséquent, un modèle animal d’usure est nécessaire pour une étude plus approfondie. Dans notre laboratoire, un modèle d’ostéolyse calvaire muriale construit à partir de particules d’alliage de cobalt est un modèle efficace pour étudier la parthogenèse du relâchement aseptique. Ceci est accompli en générant d’abord des particules de cobalt et de chrome molybdène à l’échelle nanométrique à partir d’une prothèse en alliage de cobalt et en les mettant en suspension dans une solution saline tampon de phosphate à une concentration de 15 milligrammes par millilitre.

L’étape suivante consiste à identifier la position de l’incision à une ligne entre les deux points médians entre deux yeux et deux oreilles, respectivement. Ensuite, retirez le périoste crânien du calvarium par dissection par choc. Ensuite, prenez 50 microlitres de nanoparticules d’alliage de cobalt et incrustez-les dans la suture médiane de la calvaria.

Après deux semaines d’entretien, sacrifiez quelques souris et prélevez la calvaria pour l’évaluation de l’ostéolyse. L’ostéolyse est évidente chez les souris traitées aux nanoparticules d’alliage de cobalt, à la fois dans les images micro-CT et les images de coloration H et E. Obtenez un alliage de cobalt-chrome-molybdène à partir d’une prothèse en alliage de cobalt, en obtenant des particules de cobalt-chrome-molybdène à partir d’un alliage de cobalt-chrome-molybdène par un courant continu à trois électrodes à vide élevé.

Afin de quantifier le diamètre moyen des particules de cobalt, de chrome et de molybdène, prenez un milligramme de particules dans de l’éthanol anhydre de 1,5 millilitre et mettez-les en suspension par agitation ultrasonique. Appliquez une goutte, d’environ 20 microlitres, de la suspension sur la table d’objectif de la microscopie électronique à transmission et obtenez une série d’images. Utilisez le logiciel fourni pour calculer le diamètre moyen et la distribution granulométrique dans les images TEM.

Voici des images TEM représentatives : sur le panneau de gauche, celui de droite montre la distribution de la taille des nanoparticules d’alliage de cobalt, de chrome et de molybdène, calculée par notre logiciel commercial. Le diamètre moyen est d’environ 50 nanomètres. Autoclavez les particules pendant 15 minutes pour éliminer les endotoxines.

Ensuite, mettez-les en suspension dans une solution saline tamponnée au phosphate à une concentration de 15 milligrammes par millilitre sous forme de solution mère. Vient ensuite la construction du modèle d’ostéolyse calvaire. Sélectionner et anesthésier des souris âgées de six semaines : six souris par groupe.

Placez les animaux en position principale. Retirez la fourrure et désinfectez la peau du crâne avec de l’éthanol à 75 %. Pour l’incise, identifiez les deux points médians entre les deux yeux et les oreilles, respectivement, et incisez la peau le long de la ligne qui les joint.

Retirez soigneusement et complètement le périoste crânien du calvarium par dissection par choc. Une dissection claire du périoste intensifie les interactions entre les particules dans la calvaire. La suture est effectuée avec soin aux deux extrémités de l’incision dans le cas d’une suture interrompue simple.

Habituellement, trois points de suture sont nécessaires pour une suture complète. Pour la dernière étape, passez la ligne de suture à travers l’incision sans nouer, en tenant les deux extrémités de la ligne de suture. Prenez 15 microlitres de nanoparticules de solution mère d’alliage de cobalt et incrustez-les dans la suture médiane de la calvaria.

Nouez le dernier point avec une simple suture interrompue. Maintenez les souris pendant encore deux semaines. Deux semaines plus tard, sacrifiez l’animal et récoltez la calvaria.

Nettoyez doucement tous les tissus mous sur les échantillons de calvaria à l’aide d’une pince à épiler et fixez le tissu dans quatre pour cent de paraformaldéhyde à quatre degrés Celsius. Pour l’évaluation de l’ostéolyse dans le modèle induit par des nanoparticules de cobalt et de chrome-molybdène, effectuez une micro-TDM à haute résolution 24 heures avant la numérisation par micro-TDM. Transférer des échantillons de calvaria dans une solution saline tamponnée au phosphate à partir de paraformaldéhyde.

Le jour de la micro-tomodensitométrie, prélever des échantillons de calvaria dans une solution saline tamponnée au phosphate, et les fixer sur un support associé à un instrument. Scanner la calvaire sur l’instrument micro-CT. Effectuez une reconstruction tridimensionnelle à l’aide de logiciels assortis.

La coloration H et E est un autre outil d’évaluation de l’ostéolyse dans un modèle induit par des nanoparticules. Décalcifiez les échantillons de calvaria dans la solution saline tamponnée au phosphate, contenant 15 % d’éhylènediaminetétraacétique pendant trois semaines à quatre degrés Celsius. Incorporez les calvaria décalcifiés dans de la paraffine et coupez-les en deux sections micrométriques dans la zone de dépôt de particules.

Teindre les sections avec de l’hématoxyline et de l’éosine. Observer le passage global par morphisme et par microscopie optique et acquérir des micrographies. Voici des images micro-CT représentatives.

Des images de reconstruction tridimensionnelle des données micro-CT sont présentées dans le panneau de gauche. Des images en coupe efficace de souris témoins, d’une opération simulée et de souris traitées aux nanoparticules sont affichées dans le panneau de droite. L’ostéolyse est évidente dans le groupe de traitement des nanoparticules.

Voici une analyse quantitative de photographies micro-CT par les logiciels associés aux instruments. Les mesures comprennent la densité minérale osseuse, le volume osseux ou le rapport volumique total, le pourcentage de porosité totale, le nombre trabéculaire, l’épaisseur trabéculaire et la séparation ou l’espacement trabéculaire. Les souris traitées avec des nanoparticules d’alliage de cobalt présentent une densité minérale osseuse et un volume osseux significativement plus faibles, avec un pourcentage de porosité totale plus élevé par rapport aux animaux témoins.

Voici des images représentatives de coloration H et E pour des échantillons de calvaria provenant de souris témoins, d’une opération simulée et de souris traitées aux nanoparticules. L’ostéolyse est également évidente dans le groupe de traitement des nanoparticules. Le modèle d’ostéolyse calvaire murine construit à partir de nanoparticules d’alliage de cobalt a un taux de réussite élevé dans la modélisation de l’ostéolyse induite par les particules d’usure.

Voici plusieurs facteurs clés. Tout d’abord, les nanoparticules d’alliage de cobalt améliorent l’interaction entre les particules d’usure et la calvaire. Deuxièmement, une exposition adéquate de la calvarie et une dissection claire du périoste rendent l’interaction entre les particules et la calvarie plus intense.

Troisièmement, les mesures quantitatives de la perte osseuse par micro-TDM facilitent l’accès aux différences de perte osseuse entre les différents traitements, nous fournissant des preuves solides de l’ostéolyse par rapport à l’histomorphométrie osseuse traditionnelle. Le modèle d’ostéolyse calvaria d’usure construit par une particule d’alliage de cobalt est un modèle idéal pour étudier l’interaction entre la particule d’usure et différentes cellules dans le relâchement aseptique. Tels que les microphages, les fibroblastes, les ostéoclastes et les ostéoblastes.

Nous espérons que notre modèle sera utile pour l’étude sur l’ameublissement aseptique à l’avenir.