Name: Évaluation de fragilité de l’OS Cortical Bovine à l’aide de Tests de Scratch (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Découvrez le test de rayure microscopique pour évaluer la fragilité de l'os cortical bovin. Cette méthode rigoureuse et reproductible permet d'étudier la résistance à la fracture des tissus biologiques.

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Ce travail a été soutenu par le Department of Civil et génie de l’environnement et la faculté d’ingénierie à l’Université de l’Illinois à Urbana Champaign. Nous reconnaissons le Ravindra Kinra et Kavita Kinra bourses pour soutenir les études supérieures de Kavya Mendu. Enquête de microscopie électronique à balayage a été réalisée dans les installations du laboratoire de recherche en matériaux Frederick Seitz et Beckman Institute à l’Université de l’Illinois à Urbana Champaign.

Remarque : Le protocole décrit ici, suit les directives de protection des animaux de la Illinois Institutional Animal Care et utilisation.
1. l’échantillon des achats
<ol><li>Recueillir des fémurs bovines fraîchement récoltés d’un département américain de l’Agriculture USDA-certifié abattoir et de les transporter dans des sacs en plastique hermétique dans une glacière. Remarque : Pour l’étude menée ici, fémurs ont recueilli des animaux qui ont été de 24 à 30 mois, nourris et pesait environ 1 000 - 1 100 livres.</li>
	<li>Geler les fémurs à –20 ° C jusqu’au début de la procédure de préparation d’échantillon. Cette température maintient les fémurs frais12,13,14.</li>
</ol>2. coupe, nettoyage et intégration de spécimens
<ol><li>Décongeler les fémurs congelés dans un récipient avec de l’eau pendant environ 2 h à température ambiante.</li>
	<li>Plusieurs disques environ 10-15 mm d’épaisseur, coupez la région Mid-diaphyse utilisant une scie à ruban table top diamond pour produire des spécimens avec uniforme transversale de l’os cortical.</li>
	<li>Utiliser une trousse de dissection pour enlever les tissus mous ou chair attachée à l’os cortical.</li>
	<li>Scie à coupe les sections efficaces des fémurs obtenues à l’étape 2.2 à l’aide d’une lame de diamant-wafering à faible vitesse dans des conditions humides le long de l’axe longitudinal de l’OS pour obtenir plusieurs sections à peu près cubiques. NOTE : Ici, seulement la préparation des échantillons et scratch tests effectués sur le court – spécimens longitudinales sont discutés. Toutefois, à l’exception de la direction de la coupe, la procédure de préparation reste la même pour l’orientation transversale.</li>
	<li>Nettoyer les spécimens dans une solution préparée selon 1,5 % anionique nettoyeur et l’eau de Javel 5 % pour une durée de 20 min dans un bain à ultrasons.</li>
	<li>
Incorporer les spécimens de l’os cortical en résine acrylique (ci-après polyméthacrylate de méthyle (PMMA)) pour faciliter la maniabilité et stabilité.
	<ol>
<li>Pour incorporer les spécimens, tout d’abord enduire les parois du moule avec un démoulant. Puis mélanger la résine acrylique et le durcisseur dans un bécher, selon les instructions données par le fabricant PMMA.</li>
		<li>Un des spécimens couper l’os cortical placer dans chaque moule avec la surface pour être rayé vers le bas. Versez le mélange de résine acrylique dans ces préparé porte-spécimens. Laissez les spécimens guérir d’une durée de jusqu'à 4-5 h.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Couper les échantillons embarqués en disque épais de 5 mm, exposer la surface à être rayé, en utilisant le ralenti vu et monter les spécimens sur disques de métal (aluminium) de diamètre 34 mm et hauteur 5 mm à l’aide de colle cyanoacrylate.</li>
	<li>Envelopper les spécimens dans une jauge imbibée dans Hanks Balanced Saline Solution (HBSS) et réfrigérer à 4 ° C jusqu’en outre utiliser15,16.</li>
</ol>3. rectification et polissage des protocoles
Remarque : Une condition préalable à des tests de haute précision à longueur de petites échelles est une surface plane et horizontale de spécimens. Polissage des protocoles précédents13,17 entraîner une rugosité de surface importante, conduisant à une inexactitude importante dans la mesure. Le défi consiste à parvenir à faible rugosité de surface moyenne, inférieure à 100 nm, sur une surface de2 grande surface 3 x 8 mm.
<ol><li>Moudre les spécimens de l’os cortical bovine à la température ambiante à l’aide de grains 400 et 600 livres de carbure de silicium grain pendant 1 min et 5 min, respectivement. Maintenir la meuleuse-polisseuse à base vitesse de 100 tr/min et 150 tr/min, respectivement.</li>
	<li>Machine à broyer les spécimens de l’os cortical bovine à température ambiante sur les papiers de grit 800 et 1 200 pour une durée de 15 min pour chaque étape. Maintenir la ponceuse-polisseuse à une vitesse de base de 150 tr/min, vitesse de tête de 60 t/mn et charge de 1 lb de fonctionnement.</li>
	<li>Polir les spécimens à l’aide de 0,25 µm diamant suspension solutions, 1 µm et 3 µm dans le même ordre sur un tissu non tissé, perforé et dur pour une durée de 90 min chacun, à température ambiante. Maintenir la charge d’utilisation pour chaque étape à 1 livre avec les vitesses de base et la tête de la polisseuse à 300 tr/min et 60 t/mn, respectivement.</li>
	<li>Polir le spécimen avec 0,05 µm alumine suspension solution sur un tissu de rayonne doux, synthétique pour une durée de 90 min à 1 lb avec base et tête de vitesse de 100 tr/min et 60 t/mn, respectivement, également à la température ambiante.</li>
	<li>Mettre les spécimens dans un bécher avec de l’eau désionisée et placer le bécher dans un bain ultrasonique pendant 2 min entre chaque étape consécutive de meulage et de polissage pour nettoyer les résidus et éviter toute contamination croisée.</li>
	<li>Découvre les caractéristiques de la surface à l’aide de la microscopie optique et imagerie SEM. Remarque : Comme indiqué dans la Figure 1, les osteons, les canaux de Havers, les lignes de ciment, régions interstitielles et les lacunes ont été observées sur les spécimens de l’os cortical bovine. Ces méthodes d’imagerie révèlent la nature poreuse, hétérogène et anisotrope de spécimens de l’os cortical. En outre, advanced surface examen des échantillons a été réalisée pour évaluer la qualité de la surface polie. Une surface polie représentative est illustrée à la Figure 2.</li>
</ol>4. micro Test de grattage
NOTE : Micro rayures tests sont effectués sur les échantillons d’os cortical bovine poli à l’aide d’un testeur micro rayure (Figure 3). Un diamant avec pénétrateur de Rockwell avec un rayon de pointe de 200 µm et apex de l’angle de 120° est utilisé pour l’étude. L’instrument permet à l’application d’une charge linéaire progressive jusqu'à 30 N. En outre, l’instrument est équipé de capteurs de haute précision pour mesurer la charge horizontale, la profondeur de pénétration et emissions sonores générées en raison de la rayer. L’instrument peut capturer les panoramas des rainures gratter.
<ol><li>Avant l’essai d’échantillons de l’os cortical, calibrer la pointe de pénétrateur de Rockwell en polycarbonate servant de référence matériel3.</li>
	<li>Placer le spécimen de la corticale osseuse sur la scène et choisir le site de test de grattage à l’aide du microscope optique mis en place intégré au module micro testeur de gratter.</li>
	<li>Appliquer une charge progressive linéaire avec une charge de départ de 30 mN et fin la charge de 30 N. Le taux de chargement devrait être fixé à 60 tr/min et la longueur de zéro à 3 mm.</li>
	<li>Effectuer la série d’essais de zéro sur le court longitudinale (Figure 3 b) des spécimens de l’os cortical bovine comme illustré à la Figure 3.</li>
	<li>Mouiller la surface de l’échantillon avec HBSS après une série de chaque trois ou quatre scratch tests pour les garder hydratés.</li>
	<li>Analyser les données de scratch test basées sur la mécanique de la rupture non linéaire modélisation2.</li>
</ol>

<ol><li>Akono, A., Reis, P., Ulm, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scratching+as+a+fracture+process%3A+From+butter+to+steel%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Scratching as a fracture process: From butter to steel.</a> Phys Rev Lett. 106 (20), 204302-204304 (2011).</li>
<li>Akono, A. T., Randall, N. X., Ulm, F. J. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-materials-research/article/experimental-determination-of-the-fracture-toughness-via-microscratch-tests-application-to-polymers-ceramics-and-metals/77F2DBD39131579AD83C981C8BCB7C0B">Experimental determination of the fracture toughness via microscratch tests: application to polymers, ceramics, and metals.</a> J of Mat Res. 27 (02), 485-493 (2012).</li>
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<li>Xu, J., Rho, J. Y., Mishra, S. R., Fan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+force+microscopy+and+nanoindentation+characterization+of+human+lamellar+bone+prepared+by+microtome+sectioning+and+mechanical+polishing+technique%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Biomed+Mat+ResPart+A%22%5BJournal%5D)">Atomic force microscopy and nanoindentation characterization of human lamellar bone prepared by microtome sectioning and mechanical polishing technique.</a> J of Biomed Mat ResPart A. 67 (3), 719-726 (2003).</li>
<li>Yan, J., Mecholsky, J. J., Clifton, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+tough+is+bone%3F+Application+of+elastic%E2%80%93plastic+fracture+mechanics+to+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">How tough is bone? Application of elastic–plastic fracture mechanics to bone.</a> Bone. 40 (2), 479-484 (2007).</li>
<li>Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+conflicts+between+strength+and+toughness%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">The conflicts between strength and toughness.</a> Nat Mater. 10 (11), 817-822 (2011).</li>
<li>Kim, K. T., Bažant, Z. P., Yu, Q. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10704-013-9821-8">Non-uniqueness of cohesive-crack stress-separation law of human and bovine bones and remedy by size effect tests.</a> Intrnl J of Frac. 181 (1), 67-81 (2013).</li>
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Micro rayures tests induit une fracture mixte3. En outre, dans les spécimens de l’os cortical bovine longitudinale court, processus de rupture sont activés comme la sonde creuse plus profondément. Pour une égratignure longue de 3 mm, le volume prismatique a sondé est environ 3 600 µm de longueur, 600 µm de largeur et 480 µm profond. Cet important volume a aidé à prédire une réponse homogénéisée. Un modèle mécanique de rupture non linéaire nous a permis d’extraire la résistance à la rupture basée s...

Dans cette étude, nous mesurons la ténacité à la rupture de l’OS compact bovin de la méso-échelle (osteons) à la micro-échelle (niveau lamellaire) en utilisant une nouvelle technique de grattage micro1,2,3,4, 5. Processus de rupture y compris initiation et le crack propagation des fissures dans les os sont directement influencés par les échelles de longueur en raison de l’organisation à différents niveaux de la hiérarchie et les différents constituants structures. Évaluer la fracture de l’os à plus petites échelles de longueur est donc essentiel de ce qui donne une compréhension fondamentale de la fragilité osseuse. D’une part, les tests conventionnels tels que la flexion trois points, compact de tension, et flexion sont couramment effectués sur bovin fémur et le tibia pour la caractérisation de la fracture à l’échelle macroscopique6,,7, 8. en revanche, pour mesurer la ténacité à l’échelle microscopique, fracture d’indentation du Vicker a proposé9. Indentation micro a effectué un pénétrateur de la Vicker pour générer des fissures radiales. En outre, la méthode Oliver Pharr nanoindentation fracture toughness a été réalisée à l’aide d’un cube sharp angle pénétrateur10.
Dans les études de ténacité fracture nanoindentation basée susmentionnées, les longueurs des fissures ainsi générées ont été mesurées par l’observateur et un modèle semi-empirique a servi à calculer la ténacité. Cependant, ces méthodes sont reproductibles, subjective, et les résultats dépendent fortement de la compétence de l’observateur en raison de la nécessité de mesurer la longueur de la fissure à l’aide de la microscopie optique ou microscope électronique à balayage. En outre, scratch tests ont été menés à l’échelle nanométrique, mais le modèle mathématique sous-jacente n’est pas basé sur la physique car il ne tient pas compte de la réduction des effectifs en raison de fissures et défauts11. Ainsi, il existe un écart de connaissances : une méthode d’évaluation de la fracture à l’échelle microscopique basée sur un modèle mécaniste basé sur la physique. Ce fossé du savoir motivé la candidature de micro rayures tests à compact OS en se concentrant d’abord sur des spécimens porcine5. L’étude a maintenant été étendue pour comprendre l’os cortical bovine.
Deux orientations différentes des spécimens sont possibles : longitudinale transversale et short longitudinale. Longitudinale transversale correspond pour fracturer les propriétés perpendiculaires à l’axe longitudinal du fémur. Considérant que, court longitudinal correspondant aux propriétés fracture le long de l’axe longitudinal du fémur5. Dans cette étude, nous appliquons essai de rayure à l’OS corticales de bovins pour caractériser la résistance à la rupture de l’os dans le sens longitudinal court.

<table><tbody><tr><td>Scie à ruban diamantée de table</td><td>McMaster Carr, Elmhurst, IL</td><td>Modèle&nbsp ; C-40</td><td>Vitesse de la lame de 40 mph ; Dimensions de la lame : 37 pouces de diamètre, 0,02 pouce de large et 0,14 pouce de profondeur</td></tr><tr><td>Buehler Isomet 5000 Precision Cutter</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>112780</td><td>Vitesse de la lame dans la plage de 200 à 5000 tr/min en incréments de 50 tr/min ; lame de plaquette diamantée de 8 pouces</td></tr><tr><td>Branson 5800 Nettoyeur à ultrasons</td> <td>(à travers) Grainger, Peoria, Illinois</td><td>39J365</td><td>Le bain à ultrasons Bransonic CPXH a une capacité de réservoir de 2,5 gal</td></tr><tr><td>Buehler Ecomet 250 Grinder - Polisher</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>497250</td><td>Plaque de base de 8 pouces avec une plage de vitesse de 10 à 500 tr/min</td></tr><tr><td>Anton Paar, CSM Instruments Micro testeur de rayures</td><td>Anton Paar Switzerland AG</td><td>163251</td><td>Plate-forme compacte, capteur d’émission acoustique</td></tr><tr><td>JEOL 6060LV microscope électronique à balayage à usage général</td><td>JEOL USA, Inc., Peabody, MA</td><td></td><td>Microscope électronique à balayage environnemental qui permet d’imager à de faibles niveaux de vide.</td></tr><tr><td>Philips XL30 ESEM FEG&nbsp ;</td><td>Le</td><td></td><td>fonctionnement en mode humide de l’instrument permet d’imager des échantillons non conducteurs sans les altérer.</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Catalog Number</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Consumables</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bovine</td><td>Femur L& M Abattoir, Georgetown, IL</td><td></td><td>Spécimens de bovins matures nourris au maïs, âgés de 24 à 30 mois.</td></tr><tr><td>Nettoyant de précision en poudre Alconox</td><td>Alconox, Inc., 30 Glenn St., Ste. 309, White Plains, NY, 10603</td><td>1104-1</td><td>Biodégradable, non caustique, sans résidus d’interférence</td></tr><tr><td>Moulage en plastique</td> acrylique <td>Microscopie électronique Sciences</td><td>24210-02</td><td>Polyméthacrylate de méthyle</td></tr><tr><td>CarbiMet SiC Papier abrasif grain 400, 8 pouces, soutenu PSA</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>Meulage 36080400</td><td>- Abrasif Papiers</td></tr><tr><td>CarbiMet SiC Papier abrasif grain 600, 8 pouces, dos PSA</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044 36080600</td><td></td><td>Grinding - Papiers abrasifs</td></tr><tr><td>Disques MicroCut grain 800, 8 pouces, dos PSA</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>36080800</td><td>Grinding - Papiers abrasifs</td></tr><tr><td>MicroCut Discs grain 800, 8 pouces, soutenu PSA</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>16081200</td><td>Meulage - Papiers abrasifs</td></tr><tr><td>Texmet P Pour Meule 8'' PSA</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>407638 Chiffon de</td><td>polissage</td></tr><tr><td>8'' Microcloth PSA</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>Chiffon</td><td>de polissage</td></tr><tr><td>407518 Suspension en diamant polycristallin Meta Di Supreme, 3 &micro ; m</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>406631</td><td>Suspension de polissage</td></tr><tr><td>Meta Di Supreme Polycrystalline Diamond Suspension, 1 &micro ; m</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>406630</td><td>Suspension de polissage</td></tr><tr><td>Meta Di Supreme Suspension en diamant polycristallin, 0,25 & micro ; m</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>406629</td><td>Suspension de polissage</td></tr><tr><td>MasterPrep Suspension de polissage, 0,05 & micro ; m</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>40-6377-032</td><td>Suspension de polissage</td></tr><tr><td>HBSS, calcium, magnésium, sans rouge de phénol</td> Solution <td>tampon 14025126</td><td>Thermo Fisher</td><td>Scientific</td></tr></tbody></table>

Évaluation de fragilité de l’os cortical bovine à l’aide de tests de scratch

Fragility Assessment of Bovine Cortical Bone Using Scratch Tests

Bone est un matériau complex hiérarchique à cinq niveaux distincts de l’organisation. Des facteurs comme le vieillissement et les maladies comme l’ostéoporose augmentent la fragilité des os, ce qui en fait sujettes à rupture. En raison de l’impact socio-économique grande fracture osseuse dans notre société, il y a un besoin de nouvelles façons d’évaluer les performances mécaniques de chaque niveau hiérarchique de l’OS. Bien que rigidité et la résistance peuvent être sondées à toutes les échelles-nano-, micro-, méso-, et macroscopique – fracture évaluation a jusqu'à présent été limitée à tests macroscopiques. Cette restriction limite notre compréhension de la fracture de l’os et limite la portée des études cliniques et de laboratoire. Dans cette recherche, nous étudions la résistance à la rupture de l’OS la microscopique des échelles de longueur mésoscopique à l’aide de micro rayures tests combinés avec la mécanique non linéaire de la rupture. Les essais sont effectués dans le sens longitudinal court sur des spécimens de l’os cortical bovine. On élabore un plan expérimental méticuleux et un grand nombre (102) des tests sont effectués pour évaluer la ténacité des spécimens de la corticale osseuse tout en tenant compte de l’hétérogénéité associée à la microstructure osseuse.

Microscopie à force atomique a été utilisée pour mesurer la rugosité de la surface polie. En règle générale, l’échantillon est considéré comme un bien poli si la rugosité est un ordre de grandeur plus petite que la surface présentant un intérêt. Dans ce cas, la rugosité de surface mesurée de 60 nm sur une superficie de µm de 40 µm x 40 relève clairement de ce critère.
La figure 4 illustre la force c...

Cette étude évalue la ténacité à la rupture de l’os cortical bovine au niveau sub-méso utilisant des examens microscopiques de zéro. Il s’agit d’un original, objectif, rigoureux, et reproductible méthode proposée pour sonder la ténacité à la rupture inférieure à l’échelle macroscopique. Applications potentielles étudient les changements dans la fragilité osseuse dues à des maladies comme l’ostéoporose.

Évaluation de fragilité de l’OS Cortical Bovine à l’aide de Tests de Scratch

Bone is a complex hierarchical material with five distinct levels of organization. Factors like aging and diseases like osteoporosis increase the ...

L’objectif général de cette étude est de caractériser le comportement fracturé de l’os cortical à la mésoéchelle à l’aide d’essais de rayure microscopiques. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans les domaines de la biomécanique et de la mécanique des fractures, telles que la fragilité des tissus biologiques ou le remodelage de l’os compact. Le principal avantage de cette technique est qu’elle est adéquate pour les petits spécimens.Il est rigoureux, reproductible et semi-destructeur. De plus, la méthode est objective car nous nous appuyons uniquement sur des mesures de force et de profondeur. Kavya Mendu, une étudiante diplômée de mon laboratoire, fera la démonstration de la procédure.Pour commencer cette procédure, décongelez les fémurs congelés dans un récipient avec de l’eau pendant environ deux heures à température ambiante. Ensuite, coupez plusieurs disques d’environ 10 à 15 millimètres d’épaisseur dans la région de diaphyse moyenne à l’aide d’une scie à ruban diamantée de table pour produire des échantillons avec une section transversale uniforme de l’os cortical. Après cela, utilisez un kit de dissection pour enlever tout tissu mou ou chair attaché à l’os cortical.Coupez les sections transversales des fémurs à l’aide d’une lame de plaquette diamantée à basse vitesse le long de l’axe longitudinal de l’os dans des conditions humides pour obtenir plusieurs sections cuboïdes en forme de volants. Ensuite, nettoyez les échantillons dans la solution d’un nettoyant anionique à 1,5 % et d’eau de Javel à 5 % pendant 20 minutes dans un nettoyeur à ultrasons. Ensuite, intégrez les échantillons d’os cortical dans de la résine acrylique pour faciliter la manipulation et la stabilité en enduisant d’abord les parois du moule avec un agent de démoulage.Ensuite, mélangez la résine acrylique et le durcisseur dans un bécher. Placez l’un des échantillons d’os cortical coupés dans chaque moule, la surface à gratter vers le bas. Versez le mélange de résine acrylique dans ces porte-échantillons préparés.Éliminez les bulles d’air emprisonnées pendant le processus de mélange. Laissez les échantillons durcir pour nous pendant quatre à cinq heures. Par la suite, coupez les échantillons encastrés en disques de cinq millimètres d’épaisseur à basse vitesse, exposant la surface à rayer.Ensuite, montez les échantillons sur les disques d’aluminium de 34 millimètres de diamètre et de cinq millimètres de hauteur à l’aide d’un adhésif cyanoacrylate. Ensuite, enveloppez les spécimens dans une jauge choquée au HBSS. Et réfrigérer à quatre degrés Celsius jusqu’à nouvel ordre.Dans cette procédure, broyez les échantillons d’os cortical bovin à température ambiante à l’aide de papiers en carbure de silicium de grain 400 et 600 pendant une minute et cinq minutes respectivement. Maintenez la meuleuse et la polisseuse aux vitesses de base de 100 tr/min et 150 tr/min respectivement. Après cela, broyez à la machine les échantillons d’os cortical bovin à température ambiante sur les papiers de grain 800 et 1200 pendant une durée de 15 minutes à chaque étape.Maintenez la meuleuse et la polisseuse à la vitesse de base de 150 tr/min, à la vitesse de la tête de 60 tr/min et à la charge de fonctionnement d’une livre. Polir les échantillons à l’aide de solutions de suspension diamantée de trois micromètres, un micromètre et 0,25 micromètre dans le même ordre sur un chiffon dur, perforé et non tissé pendant une durée de 90 chacun à température ambiante. Maintenez la charge de fonctionnement pour chaque étape à une livre, avec les vitesses de base et de tête de la polisseuse à 300 tr/min et 60 tr/min respectivement.Par la suite, polir l’échantillon à l’aide d’une solution de suspension d’alumine de 0,05 micromètre sur un chiffon de rayonne synthétique doux pendant une durée de 90 minutes à une livre, avec une vitesse de base et de tête de 100 tr/min et 60 tr/min respectivement, également à température ambiante. Le meulage et le polissage de l’échantillon sont cruciaux pour obtenir la structure plate sans altérer considérablement la microstructure. Entre chaque étape consécutive de meulage et de polissage, placez les échantillons dans un bécher avec de l’eau diionisée et maintenez le bécher dans un bain à ultrasons pendant deux minutes pour nettoyer les résidus et éviter la contamination croisée.Ensuite, visualisez les caractéristiques de la surface à l’aide d’un microscope optique ou d’une imagerie MEB. Avant de tester des échantillons d’os cortical, calibrez l’extrémité du pénétrateur Rockwell à l’aide de polycarbonate. Ensuite, placez l’échantillon d’os cortical sur la platine et choisissez le test de visée de rayure à l’aide du microscope optique installé intégré au module de test de micro-rayures.Ensuite, appliquez une charge progressive linéaire avec une charge de départ de 30 millinewtons et une charge finale de 30 newtons. Le taux de chargement doit être fixé à 60 newtons par minute et la longueur de rayure à trois millimètres. Il est impératif de sélectionner une région à haute densité pour un os compact.Les zones proches de l’os spongieux, qui élargissent les micropores, doivent être évitées, car elles entraînent de faibles valeurs de résistance à la fracture. Ensuite, effectuez une série de tests de grattage sur les échantillons d’os cortical bovin courts et longitudinaux. Mouillez la surface de l’échantillon avec HBSS après chaque série de trois à quatre tests de rayure pour les garder hydratés.Ensuite, analysez les données du test de rayure sur la base d’une modélisation mécanique de rupture non linéaire. Voici une image de microscopie optique du panorama de la forêt de grattage. Voici le tracé correspondant de la force en fonction de la profondeur le long de la rainure de grattage.La force horizontale correspond à la force résistive détectée par les capteurs fixés à l’étage du testeur de micro-rayures. Et la force verticale correspond à la force linéaire progressive appliquée sur l’échantillon d’os cortical. Les images MEB de la forêt de grattage montrent ici les micro-mécanismes tels que la déviation des fissures, le pontage des fissures, le pontage des fibres et l’écaillage à 40X, 10, 000X, 2, 400X et 5 000X.Lors de la préparation de l’échantillon, il est important de surveiller l’humidité relative et de garder les échantillons humides en tout temps pour éviter une déshydratation locale. À la suite de cette procédure, d’autres méthodes telles que des expériences de tomographie par ordinateur à rayons X peuvent être mises en œuvre afin de répondre à des questions supplémentaires telles que les micromécanismes de fracture à l’échelle méso et microscopique. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer des tests de fracture par égratignure microscopique sur des tissus biologiques durs.

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