Name: הערכה השבריריות של שור קליפת העצם שקצרנו באמצעות בדיקות שריטה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: חקור את התנהגות השבר של עצם קליפת שור ברמה המזוסקופית באמצעות בדיקות שריטה מיקרוסקופיות. שיטה זו מספקת תובנות לשבריריות רקמות ביולוגיות ולשינויים בעצם קומפקטית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי המחלקה של האזרחים, הנדסה סביבתית, המכללה האקדמית להנדסה-אוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין. אנו להכיר את Kinra רבינדרה ואחווה Kinra משגכ שלףכחףגלכ לתמיכה את הלימודים לתואר שני של Kavya Mendu. סריקה מיקרוסקופ אלקטרונים החקירה בוצעה במתקנים של פרדריק זייץ חומר במעבדת המחקר, מכון בקמן אוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין.

הערה: הפרוטוקול המתואר כאן, מנחים את טיפול בבעלי חיים של אילינוי מוסדיים חיה הדאגה שימוש הוועדה.
1. דגימה רכש
<ol><li>לאסוף עצמות הירך שור שנקטפו זה עתה ארצות הברית מחלקת החקלאות-מוסמך בית מטבחיים ולהעביר אותם בשקיות פלסטיק אוויר חזק בתוך צידנית. הערה: לצורך המחקר שנערך כאן, עצמות הירך נאספו מחיות שהיו 24-30 חודשים זקן, איך קראו לו, שנשקל כ- 1000 - 1100 ק ג.</li>
	<li>להקפיא את עצמות הירך ב- –20 ° C עד תחילת ההליך הכנה הדגימה. טמפרטורה זו שומרת את עצמות הירך טריים12,13,14.</li>
</ol>2. חיתוך, ניקוי, הטבעה דגימות
<ol><li>להפשיר את עצמות הירך קפוא במיכל עם מים במשך כ 2 h בטמפרטורת החדר.</li>
	<li>חותכים מרובות דיסקים בערך 10-15 מ"מ עובי מאזור diaphysis אמצע בעזרת הלהקה יהלום העליון ודוקטור לייצר דגימות בשטח חתך אחיד של עצם קורטיקלית.</li>
	<li>להשתמש ערכת לנתיחה כדי להסיר כל רקמות רכות או בשר המצורפת עצם קורטיקלית.</li>
	<li>גזור חתכי רוחב של עצמות הירך שהושג בשלב 2.2 בעזרת סכין יהלום-wafering על מהירות נמוכה ראיתי בתנאים רטובים לאורך ציר האורך של העצם כדי לקבל מספר מקטעים cuboidal בערך. הערה: כאן, רק הכנה הדגימה, שריטה ניסויי על הקצר – דגימות האורך הנדונים. עם זאת, מלבד הכיוון של חיתוך, בהליך הכנה נשאר זהה עבור כיוון הדפסה לרוחב.</li>
	<li>לנקות את דגימות פתרון המוכנים 1.5% anionic מנקה, אקונומיקה 5% עבור משך זמן של 20 דקות בניקוי אולטראסוני.</li>
	<li>
להטביע את דגימות קליפת העצם שקצרנו שרף אקרילי (בזאת polymethyl methacrylate (PMMA)) כדי להקל על שליטה ויציבות.
	<ol>
<li>כדי להטביע את דגימות, תחילה מעיל הקירות של העובש עם סוכן שחרור. ואז מערבבים את שרף אקרילי ואת במינראליים בגביע, לפי ההוראות שניתנו על ידי היצרן PMMA.</li>
		<li>מניחים אחד מהדוגמאות לחתוך עצם קורטיקלית כל עובש עם השטח כדי להתגרד פונה כלפי מטה. יוצקים את תערובת שרף אקרילי הללו מוכנים מחזיקי הדגימה. לתת דגימות תרופה עבור משך זמן של עד 4-5 שעות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לחתוך את דגימות מוטבע לתוך דיסקים בעובי 5 מ מ, חשיפת פני השטח כדי להיות שרוט, באמצעות המהירות נמוכה ראה והר דגימות על מתכת (אלומיניום) דיסקים של קוטר 34 מ מ, גובה 5 מ מ בעזרת דבק מגע דבק.</li>
	<li>עוטף את דגימות לאמוד ספוג ב הנקס מאוזנת מלוחים פתרון (HBSS), ומעבירים ב 4 ° C עד נוסף לשימוש15,16.</li>
</ol>3. השחזה וליטוש פרוטוקולים
הערה: מהווה דרישה מוקדמת דיוק גבוהה בדיקות-פיסיקליות קטן הוא משטח חלק, המכוון של דגימות. הקודם ליטוש פרוטוקולים13,17 לגרום חספוס פני שטח גדול, שמוביל ניכר חוסר דיוק במדידה. האתגר טמון להשגת נמוך הממוצע חספוס בפני השטח, פחות מ- 100 ננומטר, על פני שטח גדול 3 x 8 מ מ2 משטח.
<ol><li>לטחון את דגימות שור קליפת העצם שקצרנו בטמפרטורת החדר באמצעות 400 חצץ וניירות 600 חצץ סיליקון קרביד 1 דקות, 5 דקות, בהתאמה. לשמור על מטחנת-לטש במהירויות הבסיס של 100 סל"ד ו- 150 סל ד, בהתאמה.</li>
	<li>מכונת לטחון את דגימות שור קליפת העצם שקצרנו בטמפרטורת החדר בכותרות העיתונים חצץ 800 ל 1200 עבור משך זמן של 15 דקות עבור כל שלב. לשמור על מטחנת-לטש במהירות הבסיס של 150 סל ד, ראש מהירות של 60 סל ד, והפעלת עומס של 1 ק ג.</li>
	<li>פולנית דגימות באמצעות מיקרומטר 3, 1 מיקרומטר ופתרונות 0.25 מיקרומטר יהלום ההשעיה באותו סדר על בד קשה, מחורר, ארוגים עבור משך זמן של 90 דקות כל בטמפרטורת החדר. שמור על העומס הפעלה עבור כל שלב ב- £ 1 עם מהירויות הבסיס הראשי של מלטש ב 300 סל ד ו 60 סל ד, בהתאמה.</li>
	<li>פולנית הדגימה באמצעות מיקרומטר 0.05 אלומינה השעיית פתרון על מטלית רכה, סינתטי זהורית עבור משך זמן של 90 דקות ב- 1 ק ג עם הבסיס ואת הראש מהירות של 100 סל"ד ו- 60 סל ד, בהתאמה, גם בטמפרטורת החדר.</li>
	<li>הכניסו את דגימות גביע עם מים מיוננים ולשים את הספל באמבט אולטרא למשך 2 דקות בין כל שלב רצופים של השחזה וליטוש כדי לנקות את השאריות ולמנוע זיהום לחצות.</li>
	<li>להציג את תכונות פני השטח באמצעות מיקרוסקופ אופטי והדמיה SEM. הערה: כפי שמוצג באיור 1, osteons, תעלות הברס, מלט קווים, אזורים אינטרסטיציאליות, ולקונות נצפו על דגימות שור קליפת העצם שקצרנו. שיטות הדמיה אלה חושפים הטבע נקבובי, הטרוגניות, אניסוטרופי של קליפת העצם שקצרנו דגימות. בנוסף, משטח מתקדם בחינת דגימות בוצעה כדי להעריך את טיב פני השטח מלוטש. משטח מלוטש נציג מוצג באיור2.</li>
</ol>4. מיקרו מבחן שריטה
הערה: מיקרו שריטה בדיקות מבוצעות על דגימות עצם קורטיקלית שור מלוטשת באמצעות כבודק מאפס מיקרו (איור 3). יהלום רוקוול indenter עם רדיוס עצה של מיקרומטר 200 וזווית פיסגה של 120° משמש לצורך המחקר. המכשיר מאפשר היישום של עומס הדרגתית ליניארית עד 30 ש יתר על כן, המכשיר מצויד עם חיישנים דיוק גבוהה כדי למדוד את עומס אופקי עומק החדירה, אקוסטית פליטת שנוצר עקב גירוד. המכשיר ניתן ללכוד את פנורמות של חריצים מאפס.
<ol><li>לפני בדיקה של קליפת העצם שקצרנו דגימות, לכייל את הטיפ indenter רוקוול באמצעות פוליקרבונט כמו גשמי הפניה3.</li>
	<li>מקם את הדגימה קליפת העצם שקצרנו על הבמה ובחרו האתר של מבחן שריטה באמצעות מיקרוסקופ אופטי להגדיר משולב במודול מיקרו הבוחן מאפס.</li>
	<li>החל עומס הדרגתית ליניארי עם עומס התחלה של 30 עומס mN ו- end של 30 ש יש להגדיר את קצב הטעינה N 60/min, האורך מאפס עד 3 מ מ.</li>
	<li>לבצע סדרה של בדיקות לגרד קצר האורך (איור 3b) דגימות שור קליפת העצם שקצרנו כמופיע באיור3.</li>
	<li>רטוב המשטח הדגימה HBSS לאחר סט של בדיקות שריטה כל שלושה-ארבעה לשמור אותם להתייבש.</li>
	<li>לנתח את הנתונים שריטה מבחן המבוסס על מכניקת השבר לא לינאריות דגמי2.</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>
<li>Akono, A. T., Ulm, F. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043164814000593">An improved technique for characterizing the fracture toughness via scratch test experiments.</a> Wear. 313 (1-2), (2014).</li>
<li>Akono, A. T. <a target="_blank" href="http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/(ASCE)NM.2153-5477.0000105">Energetic size effect law at the microscopic scale: Application to progressive-load scratch testing.</a> J of Nanomech and Micromech. 6 (2), (2016).</li>
<li>Kataruka, A., Mendu, K., Okeoghene, O., Puthuvelil, J., Akono, A. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscopic+assessment+of+bone+toughness+using+scratch+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Bone+Reports%22%5BJournal%5D)">Microscopic assessment of bone toughness using scratch tests.</a> Bone Reports. 6, 17-25 (2017).</li>
<li>Melvin, J. W., Evans, F. G. Crack propagation in bone. ASME Biomech Symp. , New York. (1973).</li>
<li>Norman, T. L., Vashishth, D., Burr, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+groove+on+bone+fracture+toughness%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Biomech%22%5BJournal%5D)">Effect of groove on bone fracture toughness.</a> J of Biomech. 25 (12), 1489-1492 (1992).</li>
<li>Behiri, J. C., Bonfield, W. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF00550605">Crack velocity dependence of longitudinal fracture in bone.</a> J of Mat Sc. 15 (7), 1841-1849 (1980).</li>
<li>Mullins, L. P., Bruzzi, M. S., McHugh, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+microstructural+fracture+toughness+of+cortical+bone+using+indentation+fracture%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Biomech%22%5BJournal%5D)">Measurement of the microstructural fracture toughness of cortical bone using indentation fracture.</a> J of Biomech. 40 (14), 3285-3288 (2007).</li>
<li>Harding, D. S., Oliver, W. C., Pharr, G. M. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-online-proceedings-library-archive/article/cracking-during-nanoindentation-and-its-use-in-the-measurement-of-fracture-toughness/B98631CB666CA3CD3D554135BEC2D845">Cracking during nanoindentation and its use in the measurement of fracture toughness.</a> MRS Proceedings. 356, Cambridge University Press. 663-668 (1994).</li>
<li>Islam, A., Dong, X. N., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanistic+modeling+of+a+nanoscratch+test+for+determination+of+in+situ+toughness+of+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+the+Mech+Bhvr+of+Biomed+Mat%22%5BJournal%5D)">Mechanistic modeling of a nanoscratch test for determination of in situ toughness of bone.</a> J of the Mech Bhvr of Biomed Mat. 5 (1), 156-164 (2012).</li>
<li>McAlden, R. W., McGeogh, J. A., Barker, M. B., Court-Brown, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-related+changes+in+the+tensile+properties+of+cortical+bone%3A+the+relative+importance+of+changes+in+porosity%2C+mineralization+and+microstructure%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Bone+Joint+Surg%22%5BJournal%5D)">Age-related changes in the tensile properties of cortical bone: the relative importance of changes in porosity, mineralization and microstructure.</a> J. Bone Joint Surg. 75, 1193-1205 (1993).</li>
<li>Zioupos, P., Gresle, M., Winwood, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fatigue+strength+of+human+cortical+bone%3A+age%2C+physical%2C+and+material+heterogeneity+effects%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Biomed+Mat+Res+Part+A%22%5BJournal%5D)">Fatigue strength of human cortical bone: age, physical, and material heterogeneity effects.</a> J of Biomed Mat Res Part A. 86 (3), 627-636 (2008).</li>
<li>Linde, F., Sørensen, H. C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+different+storage+methods+on+the+mechanical+properties+of+trabecular+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Biomech%22%5BJournal%5D)">The effect of different storage methods on the mechanical properties of trabecular bone.</a> J of Biomech. 26 (10), 1249-1252 (1993).</li>
<li>Zioupos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accumulation+of+in-vivo+fatigue+microdamage+and+its+relation+to+biomechanical+properties+in+ageing+human+cortical+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Microscopy%22%5BJournal%5D)">Accumulation of in-vivo fatigue microdamage and its relation to biomechanical properties in ageing human cortical bone.</a> J of Microscopy. 201 (2), 270-278 (2001).</li>
<li>Yan, J., Clifton, K. B., Mecholsky, J. J., Reep, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fracture+toughness+of+manatee+rib+and+bovine+femur+using+a+chevron-notched+beam+test%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Biomech%22%5BJournal%5D)">Fracture toughness of manatee rib and bovine femur using a chevron-notched beam test.</a> J of Biomech. 39 (6), 1066-1074 (2006).</li>
<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>
<li>Bazant, Z. P., Planas, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBazant%2C+ZP+%22Fracture+and+size+effect+in+concrete+and+other+quasibrittle+materials%22">Fracture and size effect in concrete and other quasibrittle materials</a>. 16, CRC press. (1997).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

בדיקות שריטה מיקרו לגרום מצב מעורב שבר3. יתר על כן, בדגימות האורך קצר בשתל קליפת העצם שקצרנו שור, תהליכי שבר מופעלים כמו החללית חופרת עמוק יותר. עבור שריטה ארוכה 3 מ מ, האחסון מנסרתיים שנבדק הוא בסביבות 3600 מיקרומטר ארוך, רחב 600 מיקרומטר ו 480 מיקרומטר עמוק. אחסון גדול זה עזר בחיזוי לתגובה homogenized. מודל מכניקת שבר שאינו ליניארי אפשרו לנו לחלץ את ההתנגדות שבר על סמך את J-חישוב נפרד-1,-2,-4.<...

במחקר זה, אנו מודדים את הקשיחות שבר של עצם קומפקטית שור mesoscale (osteons) כדי microscale (מחליפי רמה) באמצעות הרומן טכניקה מאפס מיקרו1,2,3,4, 5. תהליכי שבר כולל הפצת החניכה, קראק קראק בתוך עצם מושפעים ישירות פיסיקליות בשל המרכיבים המבניים השונים של הארגון ברמות שונות של ההיררכיה. לכן, הערכת שבר-פיסיקליות קטן יותר הוא חיוני מניב הבנה בסיסי של העצמות השבריריות. מצד אחד, בחינות קונבנציונאלי השלשה כיפוף, קומפקטית מתח, flexure הבדיקות נערכות בדרך כלל על עצם הירך שור, שוקה עבור אפיון שבר סולם מאקרוסקופית6,7, 8. מצד שני, כדי למדוד את הקשיחות שבר את המשקל מיקרוסקופיים, שבר כניסה של Vicker היה המוצע9. כניסה מיקרו בוצעה באמצעות indenter של Vicker כדי להפיק החריצים הרדיאלים. יתר על כן, שיטת קשיחות אוליבר פארס שבר nanoindentation בוצעה באמצעות קוביית חדה לפינה indenter10.
במחקרים לעיל nanoindentation המבוסס על שבר קשיחות, אורך הסדקים וכך נוצר נמדדו על ידי המתבונן, מודל ויצאקר שימש כדי לחשב את הקשיחות שבר. עם זאת, שיטות אלה הן irreproducible, סובייקטיבי, התוצאות הן תלויות במידה רבה מיומנות של הצופה בשל הצורך למדוד את אורך הסדק באמצעות מיקרוסקופ אופטי או מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. יתר על כן, שריטה הבדיקות נערכו ברמת הנאנו-, אך המודל המתמטי המשמש כבסיס אינו מבוסס פיזיקה כפי שהוא אינו חשבון להקטנת כוח עקב סדקים פגמים11. לפיכך, קיים פער הידע: שיטה להערכת שבר ברמה המיקרוסקופית מבוסס על מודל מכניסטית פיזיקה מבוסס. את הפער הזה של ידע שהניעו את היישום של בדיקות שריטה מיקרו קומפקטי העצם על ידי התמקדות תחילה דגימות חזירי5. המחקר עכשיו הוארך עוד יותר להבין את עצם קורטיקלית שור.
שתי נטיות שונות של דגימות אפשריים: רוחבי האורך וקצר האורך. רוחבי האורך מקביל שבר מאפיינים בניצב לציר האורך של עצם הירך. הואיל קצר האורך המתאים למאפיינים שבר לאורך ציר האורך של עצם הירך5. במחקר זה, אנו מיישמים בדיקות טיוטה לעצמות קורטיקלית שור לאפיון התנגדות שבר של העצם בכיוון האורך קצר.

<table><tbody><tr><td>מסור להקת יהלום שולחני</td><td>מקמאסטר קאר, אלמהרסט, IL</td><td>דוגמנית&nbsp; מהירות להב C-40</td><td>של 40 קמ"ש; מידות הלהב: קוטר 37 אינץ', רוחב 0.02 אינץ' ועומק 0.14 אינץ'</td></tr><tr><td>Buehler Isomet 5000 Precision Cutter</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>112780</td><td>מהירות להב בטווח של 200-5000 סל"ד במרווחים של 50 סל"ד; להב רקיק יהלום 8 אינץ'</td></tr><tr><td>Branson 5800 Ultrasonic Cleanser</td> <td>(דרך) Grainger, פאוריה, אילינוי</td><td>39J365</td><td>אמבט קולי Bransonic CPXH בעל קיבולת מיכל של 2.5 גל</td></tr><tr><td>Buehler Ecomet 250 Grinder - Polisher</td><td>Buehler,41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>497250</td><td>צלחת בסיס 8 אינץ' עם טווח מהירות של 10-500 סל"ד</td></tr><tr><td>אנטון פאר, CSM Instruments בודק שריטות מיקרו</td><td>אנטון פאר שוויץ</td><td>AG 163251</td><td>פלטפורמה קומפקטית, חיישן פליטה אקוטסטי</td></tr><tr><td>JEOL 6060LV מיקרוסקופ אלקטרונים סורק לשימוש כללי</td><td>JEOL USA, Inc., Peabody, MA</td><td></td><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק סביבתי המאפשר הדמיה ברמות ואקום נמוכות</td></tr><tr><td>פיליפס XL30 ESEM FEG&nbsp;</td>חברת <td>FEI</td><td></td><td>עבודה במצב רטוב של המכשיר מאפשרת הדמיה של דגימות לא מוליכות מבלי לשנות אותן&nbsp;</td></tr><tr><td>שם</td><td>חברה</td><td>מספר קטלוגי</td><td>תגובות</td></tr><tr><td>חומרים מתכלים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>בקר עצם הירך</td><td>L& M בית מטבחיים, ג'ורג'טאון, אילינוי</td><td></td><td>ניזון מתירס, דגימות בקר בוגרות בנות 24-30 חודשים.</td></tr><tr><td>אבקת מנקה דיוק</td><td>Alconox Alconox, Inc., 30 Glenn St., Ste. 309, White Plains, NY, 10603</td><td>1104-1</td><td>מתכלה, לא קאוסטי, ללא שאריות</td></tr><tr><td>אקריליק יציקת פלסטיק</td> אלקטרונים <td>מדעי מיקרוסקופיה</td><td>אלקטרונית 24210-02</td><td>פולימתיל מתאקרילט</td></tr><tr><td>CarbiMet SiC נייר שוחק 400 חצץ, 8 אינץ', מגובה PSA</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>36080400</td><td>שחיקה - שוחקים ניירות</td></tr><tr><td>CarbiMet SiC נייר שוחק 600 חצץ, 8 אינץ ', מגובה PSA</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>36080600</td><td>השחזה - ניירות שוחקים</td></tr><tr><td>דיסקי MicroCut 800 חצץ, 8 אינץ ', מגובה PSA</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td></td><td>36080800 שחיקה - ניירות שוחקים</td></tr><tr><td>דיסקי MicroCut 800 חצץ, 8 אינץ ', מגובה PSA</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>16081200</td><td>שחיקה - ניירות שוחקים</td></tr><tr><td>Texmet P עבור גלגל 8 אינץ' PSA</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>407638</td><td>בד ליטוש</td></tr><tr><td>8 אינץ' מיקרו-בד</td><td>PSA Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>407518</td><td>בד ליטוש</td></tr><tr><td>Meta Di Supreme מתלה יהלום פוליקריסטלי, 3 ומיקרו; m</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>מתלה</td><td>ליטוש</td></tr><tr><td>406631 Meta Di Supreme מתלה יהלום פולי-קריסטלי, 1 ומיקרו; m</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, לייק בלוף, IL 60044</td><td>406630</td><td>מתלה ליטוש</td></tr><tr><td>Meta Di Supreme מתלה יהלום פולי-קריסטלי, 0.25 ומיקרו; m</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>406629</td><td>מתלי ליטוש</td></tr><tr><td>MasterPrep מתלי ליטוש, 0.05 ומיקרו; m</td><td>Buehler, 41 Waukegan Rd, Lake Bluff, IL 60044</td><td>40-6377-032</td><td>מתלה ליטוש</td></tr><tr><td>HBSS, סידן, מגנזיום, ללא פנול אדום</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td>14025126 Buffer Solution</td></tr></tbody></table>

הערכה השבריריות של שור קליפת העצם שקצרנו באמצעות בדיקות שריטה

Fragility Assessment of Bovine Cortical Bone Using Scratch Tests

העצם הוא חומר הירארכי מורכבים עם חמש רמות שונות של הארגון. גורמים כמו הזדקנות ומחלות כמו אוסטיאופורוזיס להגדיל את השבריריות של העצם, שהופך אותו שבר מועדת. בשל ההשפעה הסוציו-אקונומי גדול של שבר בחברה שלנו, יש צורך עבור הרומן דרכים להעריך את ביצועי מכני של כל רמה היררכית של העצם. למרות קשיות וחוזק פתור-סולמות כל-ננו, מיקרו, meso-, מאקרוסקופית – הערכת שבר כה מרותק בדיקה מאקרוסקופית. מגבלה זו מגבילה את ההבנה שלנו של שבר, מגבילה את היקף מעבדה ומחקרים קליניים. במחקר הזה, אנחנו חוקרים את ההתנגדות שבר של עצם מיקרוסקופיים כדי המאזניים אורך mesoscopic באמצעות מיקרו בדיקות שריטה בשילוב עם מכניקת השבר לא-ליניאריות. הבדיקות מבוצעות בכיוון האורך קצר על שור קליפת העצם שקצרנו דגימות. פרוטוקול נסיוני מוקפד מפותחת, מספר גדול (102) של הבדיקות נערכות כדי להעריך את הקשיחות שבר של עצם קורטיקלית דגימות תוך לדעה הטרוגניות המשויך עצם מיקרו.

מיקרוסקופ כוח אטומי שימש כדי למדוד את החספוס של פני השטח מלוטש. כלל אצבע, הדגימה נחשב אחד שחדריהם אם חספוס פני השטח היא בסדר גודל קטן יותר תכונות פני השטח של ריבית. במקרה זה, חספוס פני השטח נמדד של 60 ננומטר על פני שטח מיקרומטר 40 µm x 40 בבירור נופל בתוך קריטריון זה.
איור 4 מראה הכוח נגד חדירה לעומק גרפים של נציג בדיקות שריטה על הדגימה קצר האורך שור קליפת העצם שקצרנו. בעוד הכוח האנכי הוא עומס מצטבר...

מחקר זה מעריך שבר הקשיחות של שור קליפת העצם שקצרנו ברמות תת-meso באמצעות בדיקות שריטה מיקרוסקופיים. . זה מקורי, מטרה, קפדני, והציע שיטה לשחזור לחקור שבר קשיחות להלן הסולם מאקרוסקופית. יישומים אפשריים לומדים שינויים בתוך העצמות השבריריות עקב מחלות כמו אוסטיאופורוזיס.

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

המטרה הכוללת של מחקר זה היא לאפיין את ההתנהגות השבורה של עצם קליפת המוח בקנה מידה בינוני באמצעות בדיקת שריטות מיקרוסקופיות. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח מתחומי הביומכניקה ומכניקת השברים כגון שבריריות של רקמות ביולוגיות או שיפוץ עצם קומפקטית. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מתאימה לדגימות קטנות.היא קפדנית, ניתנת לשחזור והיא הרסנית למחצה. בנוסף, השיטה היא אובייקטיבית מכיוון שאנו מסתמכים אך ורק על מדידות כוח ועומק. מי שתדגים את ההליך תהיה קאביה מנדו, סטודנטית לתואר שני במעבדה שלי.כדי להתחיל בהליך זה, יש להפשיר את עצם הירך הקפואה במיכל עם מים למשך כשעתיים בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, חתוך דיסקים מרובים בעובי של כ-10-15 מילימטרים מאזור הדיאפיזה האמצעית באמצעות מסור רצועת יהלום שולחני כדי לייצר דגימות עם שטח חתך אחיד של עצם קליפת המוח. לאחר מכן, השתמש בערכת דיסקציה כדי להסיר כל רקמה רכה או בשר המחוברים לעצם קליפת המוח.חותכים את חתכי הירך באמצעות להב רקיק יהלום במהירות נמוכה לאורך ציר האורך של העצם בתנאים רטובים כדי לקבל חתכים קובואידיים מרובים ופרועים. לאחר מכן, נקו את הדגימות בתמיסה של 1.5% חומר ניקוי אניוני ו-5% אקונומיקה למשך 20 דקות בחומר ניקוי קולי. לאחר מכן, הטמיעו את דגימות העצם בקליפת המוח בשרף אקרילי כדי להקל על הטיפול והיציבות על ידי ציפוי תחילה של דפנות התבנית בחומר שחרור.לאחר מכן, מערבבים את השרף האקרילי והמקשה בכוס. הנח אחת מדגימות העצם החתוכות בקליפת המוח בכל תבנית כשהמשטח לשריטה פונה כלפי מטה. יוצקים את תערובת השרף האקרילי לתוך מחזיקי הדגימות המוכנים הללו.הסר בועות אוויר שנלכדו בתהליך הערבוב. תנו לדגימות להתרפא עבורנו לארבע עד חמש שעות. לאחר מכן, חותכים את הדגימות המשובצות לדיסקים בעובי חמישה מילימטר במהירות נמוכה וחושפים את המשטח לשריטה.לאחר מכן, הרכיבו את הדגימות על דיסקות האלומיניום בקוטר 34 מילימטרים ובגובה חמישה מילימטרים באמצעות דבק ציאנואקרילט. לאחר מכן, עטפו את הדגימות במד המום ב-HBSS. ומקררים בארבע מעלות צלזיוס עד לשימוש נוסף.בהליך זה, טוחנים את דגימות העצם של קליפת הבקר בטמפרטורת החדר באמצעות ניירות סיליקון קרביד של 400 חצץ ו-600 חצץ למשך דקה וחמש דקות בהתאמה. שמור על מלטש המטחנה במהירויות הבסיס של 100 סל"ד ו-150 סל"ד בהתאמה. לאחר מכן, טוחנים במכונה את דגימות העצם של קליפת הבקר בטמפרטורת החדר על ניירות החצץ 800 ו-1200 למשך 15 דקות בכל שלב.שמור על מלטש המטחנה במהירות הבסיס של 150 סל"ד, מהירות ראש של 60 סל"ד ועומס הפעלה של פאונד אחד. יש ללטש את הדגימות באמצעות תמיסות מתלי יהלומים של שלושה מיקרומטר, מיקרומטר אחד ו-0.25 מיקרומטר באותו סדר על בד קשיח, מחורר ולא ארוג למשך 90 כל אחד בטמפרטורת החדר. שמור על עומס הפעולה עבור כל שלב בפאונד אחד, כאשר מהירויות הבסיס והראש של המלטש הן 300 סל"ד ו-60 סל"ד בהתאמה.לאחר מכן, יש ללטש את הדגימה באמצעות תמיסת מתלה אלומינה של 0.05 מיקרומטר על בד זהורית רך וסינטטי למשך 90 דקות בפאונד אחד, עם מהירות בסיס וראש של 100 סל"ד ו-60 סל"ד בהתאמה גם בטמפרטורת החדר. טחינה וליטוש דגימות חיוניים כדי להניב את המבנה השטוח מבלי לשנות משמעותית את המיקרו-מבנה. בין כל שלב עוקב של טחינה והברקה, הניחו את הדגימות בכוס עם מים דיוני ושמרו את הכוס באמבט קולי למשך שתי דקות כדי לנקות את השאריות ולמנוע זיהום צולב.לאחר מכן, הצג את תכונות פני השטח באמצעות מיקרוסקופ אופטי או הדמיית SEM. לפני בדיקת דגימות עצם קליפת המוח, כייל את קצה הכניסה של רוקוול באמצעות פוליקרבונט. לאחר מכן, הנח את דגימת העצם בקליפת המוח על הבמה ובחר את מראה בדיקת השריטות באמצעות המיקרוסקופ האופטי המשולב במודול בודק המיקרו שריטות.לאחר מכן, הפעל עומס פרוגרסיבי ליניארי עם עומס התחלתי של 30 מילי-ניוטון ועומס קצה של 30 ניוטון. יש להגדיר את קצב הטעינה ל-60 ניוטון לדקה ואת אורך השריטה לשלושה מילימטרים. חובה לבחור אזור בצפיפות גבוהה לעצם קומפקטית.יש להימנע מאזורים הקרובים לעצם המבטלת, מיקרו-נקבוביות מגדילות, מכיוון שהם גורמים לערכים נמוכים של עמידות השבר. לאחר מכן, בצע סדרה של בדיקות שריטות על דגימות העצם הקצרות, האורכות, של קליפת הבקר. הרטיבו את משטח הדגימה עם HBSS לאחר כל סט של שלוש עד ארבע בדיקות שריטות כדי לשמור על לחותם.לאחר מכן, נתח את נתוני בדיקת השריטות על סמך מודלים מכניים לא ליניאריים של שבר. מוצגת כאן תמונת מיקרוסקופיה אופטית של הפנורמה של חורשת השריטות. הנה העלילה המקבילה של הכוח לעומת העומק לאורך חורשת השריטה.כוח אופקי תואם את כוח ההתנגדות שזוהה על ידי החיישנים המחוברים לשלב בודק המיקרו שריטות. והכוח האנכי תואם את הכוח הליניארי המתקדם המופעל על דגימת העצם בקליפת המוח. תמונות ה-SEM של חורשת השריטות כאן מציגות את המיקרו-מנגנונים כגון הסטת סדקים, גישור סדקים, גישור סיבים ושבבים ב-40X, 10, 000X, 2, 400X ו-5,000X.בזמן ניסיון הליך הכנת הדגימה, חשוב לעקוב אחר הלחות היחסית ולשמור על הדגימות רטובות בכל עת כדי למנוע התייבשות מקומית. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו ניסויי טומוגרפיה ממוחשבת של רנטגן על מנת לענות על שאלות חיבור כמו מיקרו-מנגנוני שבר בקנה מידה מזו ומיקרוסקופי. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד לבצע בדיקות שבר שריטות מיקרוסקופיות על רקמות ביולוגיות קשות.

fragility-assessment-of-bovine-cortical-bone-using-scratch-tests

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

פרוטוקול בדיקה קלינית קצר מוצג כדי לסייע באיתור של גרוטאות קלאסיות ולא טיפוסיות בכבשים ועזים.

פרוטוקול בדיקה קלינית לגילוי גרוטאות לא טיפוסיות וקלאסיות בכבשים

שיטה משופרת למכאניים מעגן עצם בדיקה למשטחי שתל מועמד מוצגת. שיטה זו מאפשרת ליישור של כוח השיבוש בדיוק בניצב, או במקביל, למישור של פני השטח השתל, ומספקת אמצעים מדויקים לכוון את כוחות ההפרעה לאזור פרי שתל מדויק.

מכונות בדיקת שיטה משופרת להערכת Anchorage עצם השתל

היכולת לנדוד היא פונקציה מרכזית של סוגי תאים רבים ושונים, כולל תאי סטרומה מזנכימליים (MSCs). עם זאת, כימות שינויים ביכולת הנדידה לאחר נזק הוא מאתגר. פרוטוקול זה מתאר בדיקת הגירה הניתנת להתאמה בקלות המשתמשת בסטטיסטיקה קפדנית כדי לכמת שינויים ביכולת הנדידה של MSC לאחר נזק.

אופטימיזציה של assay Scratch הפצע כדי לזהות שינויים בנדידת תאי Murine mesenchymal סטרומה לאחר נזק על ידי תמצית עשן סיגריות מסיס

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור התיקון שריטות מבחנה באמצעות הפיברוכדורים העיקריים עבור vivo העור הפצע הריפוי הטיפול בעכברים. שניהם מספר שיטות ברורות כדי להעריך בתוך מבחנה וריפוי פצעים vivo.

שיטת העברת שריטות וחדר מתקפל לחלל מתורבת בניתוח Vivo של ריפוי פצעים

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את שריטות המיקרובלייד המבוקרות על פני השטח של הסחוס המפרקי לאחר ערעור היציבות של ברך העכבר על ידי חיתוך הרצועה המיניסקוטיבית המדיאלית. מודל חייתי זה מציג צורה מואצת של דלקת מפרקים ניוונית (OA) המתאימה לחקר היווצרות אוסטאופיטים, אוסטאוסקלרוזיס וכאבים בשלב מוקדם.

ערעור היציבות של המניסקוס המדיאלי ושריטה הסחוס מודל מורין של דלקת מפרקים ניוונית מואצת

טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (μCT) היא כלי הדמיה לא הרסני המסייע בהערכת מבנה העצם במחקרים פרה-קליניים, אולם קיים חוסר הסכמה על הליכי μCT לניתוח יבלת ריפוי העצם. מחקר זה מספק פרוטוקול μCT שלב אחר שלב המאפשר מעקב אחר ריפוי שברים.

הערכת ריפוי שברים בעצם באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת

הפרוטוקול מאפשר למדוד את העיוות של מיקרו-מבנה העצם בכל עצם הירך האנושית הפרוקסימלית ואת הקשיחות שלה על ידי שילוב של סריקת מיקרו-CT בנפח גדול, שלב דחיסה בהתאמה אישית וכלי עיבוד תמונה מתקדמים.

הדמיה של מנגנון הכשל המיקרו-מבני בירך האדם

בפרוטוקול זה, מתוארות שתי גישות כדי להפוך את בדיקת הדחיסה החד-צירית של חוליות מותניות של עכברים ליותר ברת השגה. ראשית, מתוארת ההמרה של מכונת כיפוף תלת נקודות למכונת בדיקת דחיסה. שנית, שיטת הטבעה להכנת משטח העמסה המשתמשת בצמנט עצם מותאמת לחוליות מותניות של עכבר.

בדיקת דחיסה חד-צירית של חוליות מותניות של עכבר עם הטבעה של משטח הטעינה

בדיקה מכנית של עצמות מכרסמים היא שיטה חשובה לחילוץ מידע לגבי רגישות העצם לשברים. בהיעדר הבנה מעשית מתאימה, התוצאות עלולות להתפרש יתר על המידה או חסרות תוקף. פרוטוקול זה ישמש כמדריך כדי להבטיח בדיקות מכניות מבוצעות במדויק כדי לספק נתונים תקפים ופונקציונליים.

שיקולים מעשיים לתכנון, ביצוע ופרשנות של מחקרים הכוללים בדיקות כיפוף עצם שלמות של עצמות מכרסמים

כאן, אנו מציגים בפירוט את פרוטוקול המדידה של המכשיר האולטראסוני של שידור צירי דו-כיווני (BDAT) ובודקים אותו במחקר שחזור, בהתחשב ב-14 משתתפים בריאים ו-3 מפעילים. המהימנות, שנמדדה עם מקדמי המתאם התוך-מחלקתיים (ICC), הייתה טובה עד מצוינת עבור ארבעה פרמטרים מעניינים.

הערכת עצם קליפת המוח באמצעות גלים מונחים קוליים: מחקר שחזור באוכלוסייה בריאה

חקור את התנהגות השבר של עצם קליפת שור ברמה המזוסקופית באמצעות בדיקות שריטה מיקרוסקופיות. שיטה זו מספקת תובנות לשבריריות רקמות ביולוגיות ולשינויים בעצם קומפקטית.

הערכה השבריריות של שור קליפת העצם שקצרנו באמצעות בדיקות שריטה

גלה סרטונים נוספים