Name: בדיקת חיכוך- התקן ביוריאקטור לחקר ביומכניקה של מפרקים סינוביאליים, מכניוביולוגיה וויסות פיזיקלי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-06-02T13:50:00.000+00:00
Duration: 9 min 48 s
Description: חקור ביומכניקה של מפרקים סינוביאליים באמצעות מכשיר ביוריאקטור לבדיקת חיכוך. השיטה מודדת כוחות חיכוך ברקמות חיות ומספקת תובנות לשמירת בריאות המפרקים.

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 הקרן למחקר מדעי אורתופדי, NIH 5R01 AR068133, NIH TERC 5P41EB027062, ו- NIGMS R01 692 GM083925 (מזהה מממן: 10.13039/100000057).

למחברים אין מה לחשוף.

סביבה מכנית דינמית קיימת בתוך המפרק כאשר הסחוס נתון לכוחות דחיסה, מתיחה וגזירה, וללחצים הידרוסטטיים ואוסמוטיים44,45. למרות שהסחוס הוא הרקמה נושאת העומס העיקרית של המפרק, הסינוביום עובר גם אינטראקציות חיכוך עם משטח הסחוס ועם עצמו באזורים שבהם הרקמה מתקפלת. האינטראקציות הפיזיות בין הסחוס לסינוביום אחראיות ככל הנראה להעברת תאים ולשחרור תאי גזע מזנכימליים לסביבת המפרקים, ומציעות מקור תאי פוטנציאלי לתרום למנגנוני תיקון סחוס מפרקיים (מוגבלים) 37,38,39,40.<sup class="xr...

דלקת מפרקים ניוונית (באנגלית: Osteoarthritis או OA) היא מחלת מפרקים ניוונית מתישה הפוגעת ביותר מ-32 מיליון מבוגרים אמריקאים, עם עלות בריאותית וסוציו-אקונומית של יותר מ-16.5מיליארד דולר. המחלה התאפיינה באופן קלאסי בהתדרדרות של סחוס מפרקי ועצם תת-כונדרלית; עם זאת, שינויים בסינוביום זכו לאחרונה להערכה מכיוון שסינוביטיס נקשרה לתסמיני OA ולהתקדמות 2,3,4. ב-OA ראשוני (אידיופטי), 'בלאי' תקין הקשור להזדקנות מעכב את יכולתו של הסחוס לקיים את תפקודי נושא העומס והשימון שלו. הלחצים הנוצרים על ידי מגע החלקה ממושך של שכבות סחוס מפרקיות או מגע מחליק של סחוס כנגד חומרי שתל הוכחו כמקלים על שחיקת דלמינציה באמצעות כשל עייפות תת-קרקעי 5,6. מכיוון שקיימת סביבה מכנית דינמית בתוך המפרק 7,8, האינטראקציות החיכוך של סחוס מפרקי וסינוביום עשויות להשפיע על הומאוסטזיס משותף באמצעות שחיקת רמת הרקמה ומכנוטרנסדוקציה תאית. כדי לחקור תהליכים מכניים ומכנוביולוגיים אלה, תוכנן מכשיר לשכפל את תנועת המפרק עם שליטה הדוקה על העמסה דחיסה וחיכוך 5,6,9,10,11,12,13.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר מכשיר לבדיקת חיכוך המספק חומר גומלין, המתרגם תנועה ועומס דחיסה למשטחי מגע של רקמות חיות. המכשיר הנשלט על ידי מחשב מאפשר למשתמש לשלוט במשך כל בדיקה, בעומס המופעל, בטווח התנועה של שלב התרגום ובמהירות התרגום. המכשיר הוא מודולרי, ומאפשר בדיקה של גופנים נגדיים שונים, כגון רקמה על רקמה (סחוס על סחוס וסינוביום-על-סחוס) ורקמות על זכוכית. בנוסף למדידות הפונקציונליות המתקבלות על ידי הבודק, ניתן להעריך רכיבי אמבט רקמות ושימון לפני ואחרי הבדיקה כדי להעריך את השינויים הביולוגיים המועברים על ידי משטר ניסוי נתון.
מחקרים על טריבולוגיה של סחוס נעשו במשך עשרות שנים, וכמה טכניקות פותחו כדי למדוד מקדמי חיכוך בין סחוס לזכוכית וסחוס על סחוס14,15. הגישות השונות מונעות על ידי המפרק ו/או מנגנון הסיכה המעניין. לעתים קרובות יש פשרה בין שליטה על משתנים ניסיוניים לבין סיכום של פרמטרים פיזיולוגיים. התקנים בסגנון מטוטלת משתמשים במפרקים שלמים כ-fulcrum של מטוטלת פשוטה שבה משטח משותף אחד מתורגם בחופשיות על פני המשטח השני 14,16,17,18. במקום להשתמש במפרקים שלמים, ניתן לקבל מדידות חיכוך על ידי החלקת חומרי סחוס על פני משטחים רצויים 14,19,20,21,22,23,24,25. מקדמי החיכוך המדווחים של הסחוס המפרקי השתנו על פני טווח רחב (מ-0.002 ל-0.5) בהתאם לתנאי ההפעלה14,26. התקנים נוצרו כדי לשכפל תנועה סיבובית 23,27,28. Gleghorn et al.26 פיתחו טריבומטר מותאם אישית רב-באר כדי לצפות בפרופילי שימון סחוס באמצעות ניתוח עקומת סטריבק, ותנועת הזזה מתנדת ליניארית הופעלה בין סחוס כנגד פני נגד זכוכית שטוחים.
מכשיר זה נועד לבודד תגובות חיכוך ולחקור את המכנוביולוגיה של רקמות חיות בתנאי טעינה שונים. המכשיר משתמש במערך בדיקה פשוט המדמה את ביטוי המפרק באמצעות החלקה דחיסה, אשר יכול להעריך הן את תנועת הגלגול והן את תנועת ההחלקה מתוך הבנה שההתנגדות בתנועת גלגול טהורה היא זניחה ביחס למקדם החיכוך הנמדד של סחוס מפרקי29. הבודק, שנבנה במקור כדי לחקור את ההשפעות של לחץ נוזל אינטרסטיציאלי על תגובת החיכוך של סחוס מפרקי9, שימש מאז כדי לחקור נושאים כגון השפעות חיכוך של הסרת האזור השטחי של סחוס10, השפעות סיכה של נוזל סינוביאלי11, השערות שחיקת סחוס 5,6,30, ומדידות חיכוך סינוביום עלרקמה 13 . הביוריאקטור לבדיקת חיכוך יכול לערוך ניסויי חיכוך בתנאים סטריליים, ולספק מנגנון חדשני לחקור כיצד כוחות החיכוך משפיעים על התגובות המכנוביולוגיות של סחוס חי וסינוביום. תכנון זה יכול לשמש כביוריאקטור ביומימטי כדי לחקור את הוויסות הפיזי של רקמות מפרקים חיות בתגובה להעמסה פיזיולוגית יישומית הקשורה לביטוי מפרקים של יומן.
מחקר זה מציג תצורה לבדיקת חיכוך סינוביום על סחוס על פני מגוון של עקות מגע ובאמבטיות סיכה שונות. שטח הפנים המפרקי של רוב המפרקים הוא, במידה רבה, רקמה סינוביאלית31. בעוד שהחלקה של סינוביום על סחוס אינה מתרחשת במשטחים נושאי עומס ראשוניים, לאינטראקציות החיכוך בין שתי הרקמות עדיין עשויות להיות השלכות חשובות על תיקון רמת הרקמה ועל מכניוטרנסדוקציה של תאים. בעבר הוכח כי סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים (FLS) השוכנים על השכבה האינטימית של הסינוביום הם מכניזנסיטיביים, ומגיבים ללחץ גזירה המושרה בנוזל32. כמו כן, הוכח כי מתיחהשל 33,34 ולחץ גזירה המושרה בנוזל35 מווסתים את ייצור חומרי הסיכה של FLS. לפיכך, מגע החלקה ישיר בין סינוביום לסחוס עשוי לספק גירוי מכני נוסף לתאים המתגוררים בסינוביום.
רק דיווחים מעטים על מקדמי חיכוך סינוביום פורסמו31,36. Estell et al.13 ביקשו להרחיב על האפיון הקודם על ידי שימוש בגופי נגד רלוונטיים מבחינה ביולוגית. עם יכולתו של מכשיר בדיקת החיכוך לבחון רקמות חיות, ניתן לחקות אינטראקציות של רקמות פיזיולוגיות במהלך ביטוי המפרקים כדי להבהיר את תפקידו של לחץ גזירה במגע על תפקוד הסינוביוציטים ואת תרומתו להצלבה בין סינוביום לסחוס. זה האחרון היה מעורב בתיווך דלקת מפרקים סינוביאלית בדלקת פרקים ולאחר פציעה. בשל הקרבה הפיזית של סחוס לסינוביום ונוזל סינוביאלי, המכילים סינוביוציטים המציגים יכולת מולטיפוטנטית, כולל כונדרוגנזה, ההנחה היא כי סינוביוציטים ממלאים תפקיד בהומאוסטזיס של סחוס ותיקון על ידי השתלה למשטח המפרקי. בהקשר זה, מגע פיזי וגזירה הדדית של סחוס-סינוביום וסינוביום-סינוביום עשויים להגביר את הנגישות של סינוביוציטים לאזורים של נזקי סחוס 37,38,39,40. מחקרים המשתמשים בתצורות של סינוביום על סחוס לא רק יספקו תובנות על מכניקת הרקמות הגסות והטריבולוגיה של המפרקים, אלא גם יובילו לאסטרטגיות חדשות לשמירה על בריאות המפרקים.

<table><tbody><tr><td>רדיד אלומיניום</td><td>אחזקות קבוצת</td><td>ריינולדס ריינולדס לעטוף</td><td>קציר רקמות סטריליות</td></tr><tr><td>מארז אקרילי ממוסגר אלומיניום בהתאמה</td><td></td><td></td> אישית <td>רכיב בודק חיכוך</td></tr><tr><td>שקיות עיקור איטום מיידי הניתנות לחיטוי</td><td>פישרברנד</td><td>01-812-54</td><td>עיקור כלים</td></tr><tr><td>חיטוי</td><td>בקסטון</td><td></td><td>עיקור כלים</td></tr><tr><td>(250 מ"ל)</td><td>פיירקס ויסטה</td><td>70000</td><td>קציר רקמות</td></tr><tr><td>בטדין (תמיסת הכנה ליוד פובידון)</td><td>Medline Industries, LP</td><td>MDS093906</td><td>קציר רקמות סטרילי</td></tr><tr><td>ארון בטיחות ביולוגי</td><td>Labconco</td><td>Purifier Logic+ Class II, סוג A2 BSC</td><td>קציר רקמות סטרילי</td></tr><tr><td>Biospy punch</td><td>Steritool Inc.</td><td>50162</td><td>חותך קופסאות קציר רקמות</td></tr><tr><td></td><td>חברת סכיני הגילוח האמריקאית</td><td>94-120-71</td><td>קציר רקמות</td></tr><tr><td>עמוד אקריליק-סיליקון עגול (סינוביום)</td> <td>בהתאמה</td><td></td> אישית מדיית <td>תרבית הרכבה לרקמות</td></tr><tr><td></td> DMEM <td>בהתאמה</td><td></td> אישית <td>(מס' קט' 11-965-118; Gibco) בתוספת 50 &mu; גרם/מ"ל L-פרולין (Cat. מס' P5607; Sigma), 100 &mu; גרם/מ"ל נתרן פירובט (Cat. מס' S8636; Sigma), 1% ITS (Cat. מס' 354350; קורנינג), ו-1% אנטיביוטיקה; אנטי-פטרייתי (Cat. מס' 15-240-062, Gibco)</td></tr><tr><td>ציאנואקרילט (Loctite 420 Clear)</td><td>Henkel</td><td>135455</td><td>הרכבה לרקמות</td></tr><tr><td>משקלים מתים</td><td>OHAUS</td><td></td><td>עומס רגיל</td></tr><tr><td>אתנול 200 הוכחה</td><td>Decon Labs, Inc.</td><td>2701</td><td>דילול ל-70%</td></tr> <tr><td>בסיס קבוע</td><td>ThorLabs, Inc.</td><td>רכיב בודק חיכוך</td> <td>SB1T</td></tr><tr><td>מלקחיים (קציר סינוביום)</td> <td>Fine Science Tools</td><td>11019-12</td><td>מלקחיים לקצירת רקמות</td></tr><tr><td>(הרכבה על סינוביום)</td> <td>Excelta</td><td>3C-S-PI</td><td>הרכבה על רקמות</td></tr><tr><td>מקודד ליניארי אופקי (לתרגום שלב)</td> <td>RSF Electronics, Inc.</td><td>MSA 670.63</td><td>רכיב בודק חיכוך; רזולוציית מערכת של 1 ומיקרו; m</td></tr><tr><td>אקדח דבק חם ודבק</td><td>FPC Corporation</td><td>Surebonder Pro 4000A</td><td>הרכבה לרקמות</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments Corporation</td><td>LabVIEW&nbsp; 2010</td><td>תוכנית בדיקת חיכוך</td></tr><tr><td>תא עומס</td><td>JR3 Inc.</td>רכיב בודק חיכוך <td>20E12A-M25B</td><td>; רזולוציה של 0.0019 פאונד ב-x& y, רזולוציה של 0.0038 ק"ג ב-z</td></tr><tr><td>משטח טעינה</td><td>בהתאמה</td><td></td> אישית <td>הרכבה על רקמות</td></tr><tr><td>טבעת O פרקר</td><td></td><td>S1138AS568-009</td><td>צלחת פטרי להרכבת רקמות</td></tr><tr><td>(60 מ"מ)</td><td>Falcon</td><td>351007</td><td>הרכבה על רקמות</td></tr><tr><td>מיקום עבודה PivotLok (מחזיק שוקה)</td> <td>מחסן תעשיה, Pivot Lok</td><td>PL325</td><td>קצירת רקמות</td></tr><tr><td>בסיס נשלף</td><td>ThorLabs, Inc. </td><td>SB1B</td><td>רכיב בודק חיכוך</td></tr><tr><td>מעמד</td><td></td><td></td> טבעת <td>קציר רקמות</td></tr><tr><td>להבי אזמל</td><td>Havel's Inc.</td><td>FSC22</td><td>קציר רקמות</td></tr><tr><td>ידית אזמל</td><td>FEATHER בטיחות סכין גילוח ושות', בע"מ</td><td>מס' 4</td><td>מברג קציר רקמות</td></tr><tr><td></td><td>Wera</td><td>3334</td> שלב <td>קציר רקמות</td></tr><tr><td></td><td>JMAR</td><td></td><td>רכיב בודק חיכוך</td></tr><tr><td>מנוע צעד</td><td>Oriental Motor Co., Ltd.</td><td>PK266-03B</td><td>רכיב בודק חיכוך</td></tr><tr><td>כלי יניקה</td><td>Virtual Industries, Inc.</td><td>PEN-VAC עט ואקום</td><td>הרכבה לרקמות</td></tr><tr><td>מוט תמיכה</td><td>בהתאמה</td><td></td> אישית <td>רקמות הרכבה</td></tr><tr><td>מספריים כירורגיים</td><td>Fine Science Tools</td><td>14061-09</td><td>הרכבה על רקמות</td></tr><tr><td>נוזל סינוביאלי (בקר)</td><td>Animal Technologies, Inc.</td><td></td><td>אמבט בדיקת חיכוך</td></tr><tr><td>אמבט בדיקה בהתאמה</td><td>אישית</td><td></td><td>תמיסת מלח עם פוספט בופר (PBS) עם מעכבי פרוטאז: 0.04% ביוציד על בסיס איזותיאזולון (Proclin 950 Cat. מס' 46878-U; סיגמא) ומעכב פרוטאז 0.1% - 0.05 M חומצה אתילנדיאמינטטראצטית, EDTA (Cat. מס' 0369; סיגמא)</td></tr> <tr><td>חממת תרבית רקמות</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>איזוטמפ</td><td>תרבית סטרילית</td></tr><tr><td>מקודד ליניארי אנכי (לשלב טעינה)</td> רכיב בודק חיכוך <td>Renishaw</td><td>T1031-30A</td><td>; רזולוציה של 20 ננומטר</td></tr><tr><td>מפעיל סליל קול</td><td>H2W Technologies</td><td>NCC20-15-027-1RC</td><td>רכיב בודק חיכוך</td></tr></tbody></table>

בדיקת חיכוך- התקן ביוריאקטור לחקר ביומכניקה של מפרקים סינוביאליים, מכניוביולוגיה וויסות פיזיקלי

A Friction Testing-Bioreactor Device for Study of Synovial Joint Biomechanics, Mechanobiology, and Physical Regulation

בדלקת מפרקים ניוונית ראשונית (OA), 'בלאי' תקין הקשור להזדקנות מעכב את יכולתו של הסחוס לקיים את תפקודי נושא העומס והשימון שלו, ומטפח סביבה פיזית מזיקה. האינטראקציות החיכוכיות של סחוס מפרקי וסינוביום עשויות להשפיע על הומאוסטזיס משותף באמצעות שחיקה ברמת הרקמה ומכנוטרנסדוקציה תאית. כדי לחקור את התהליכים המכניים והמכנוביולוגיים האלה, מתואר מכשיר המסוגל לשכפל את תנועת המפרק. מכשיר בדיקת החיכוך שולט בהעברת תנועת תרגום הדדית ועומס רגיל לשני פני נגד ביולוגיים מגע. מחקר זה מאמץ תצורת סינוביום-על-סחוס, ומדידות מקדמי חיכוך מוצגות לבדיקות המבוצעות באמבט מי מלח עם אגירת פוספט (PBS) או בנוזל סינוביאלי (SF). הבדיקה בוצעה עבור מגוון של לחצים במגע, תוך הדגשת תכונות הסיכה של SF תחת עומסים גבוהים. מכשיר בדיקת חיכוך זה יכול לשמש כביוריאקטור ביומימטי לחקר הוויסות הפיזי של רקמות מפרקים חיות בתגובה להעמסה פיזיולוגית יישומית הקשורה לביטוי מפרק היומן.

תצורת סינוביום-על-סחוס שימשה לבדיקת חיכוך של חומרי בטן צעירים. הסינוביום הורכב על לוחית טעינה אקרילית בקוטר 10 מ"מ כך שהשכבה האינטימית תהיה במגע עם הסחוס הבסיסי. רצועה טיביאלית שימשה כנקודת הנגד של הסחוס (איור 6A). רצועות טיביאליות נחתכו בעומק של כ-1.4 מ"מ ובגודל של 10 מ"מ על 30 מ"מ. הדגימות נבדקו במשך שעה אחת בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס באמבט מלוחים עם מאגר פוספט (PBS) או באמבטיית נוזל סינוביאלי של בקר (SF). אמבט ה- SF כלל תערובת של 50/50 של PBS ו- SF בקר. תאוצת הבמה הייתה 100 מ"מ לשנייה<s...

הפרוטוקול הנוכחי מתאר מכשיר לבדיקת חיכוך המחיל החלקה הדדית בו-זמנית ועומס רגיל על שני גופנים ביולוגיים שבאים במגע.

In primary osteoarthritis (OA), normal 'wear and tear' associated with aging inhibits the ability of cartilage to sustain its load-bearing and lubrication ...

באופן מסורתי השתמשנו בבודק כדי לחקור רקמות שאינן חיות כדי לחשב מקדמי חיכוך, אך אנו מרחיבים באופן משמעותי את יכולותיו של הבודק לבחון רקמות חיות ולהעריך אינטראקציות ביולוגיות. מכשיר בדיקת החיכוך מספק תנועת תרגום הדדית ועומס דחיסה למשטחי מגע של רקמות חיות. המכשיר הוא מודולרי, המאפשר בדיקה של גופנים ביולוגיים שונים.השיטה יכולה לספק תובנה לגבי האופן שבו כוחות חיכוך משפיעים על התגובות המכניות והמכניקוביולוגיות של סחוס חי וסינוביום, מה שעשוי להוביל לאסטרטגיות חדשות לשמירה על בריאות המפרקים. התחילו בקצירת הסינוביום של שור הנעורים. באמצעות להב אזמל, עקוב אחר קווי המתאר של אזור הסינוביום המעניין.באמצעות מלקחיים, תפסו קצה אחד של הסינוביום והתרוממו בעדינות כדי למתוח את הסינוביום הדיסטלי עד העצם שמתחת. השתמשו בלהב אזמל כדי להסיר את הסינוביום מהעצם ולהניח את הרקמה במדיית תרבית מתאימה או בתמיסת בדיקה של אמבטיה. לאחר מכן קוצרים את סחוס הבקר הצעיר על ידי אבטחת השוקה במחזיק מתכוונן.יש להסיר את המניסקוס בזהירות תוך הימנעות ממגע עם משטח הסחוס. בקצוות החיצוניים של הרמה הטיביאלית, השתמשו בחותך קופסה כדי לחתוך בניצב לסחוס לכיוון העצם. חותכים לחלוטין דרך הסחוס כדי ליצור קצוות ישרים או צדדים.הסר עודף רקמה. בקצוות החיצוניים, השתמשו בחותך הקופסה כדי לבצע חיתוך נקי בממשק שבין העצם לסחוס. כדי להסיר את רצועת הטיביאלית ממשטח המישור, הכניסו בעדינות מברג שטוח מתחת לחתך וסובבו בעדינות כדי לשחרר את הסחוס המפרקי מהעצם התת-כונדרלית.כאשר הדגימה מתרופפת, דוחפים באיטיות את המברג קדימה עד שרצועת הסחוס מתנתקת מהעצם. יש לוודא כי המברג נדחף לכיוון העצם, לא אל הסחוס. באמצעות חותך קופסה, חותכים את משטח הרמה הטיביאלית כדי לייצר דגימות מלבניות בגודל ובעובי הרצויים.הניחו את הרקמה במדיה תרבית מתאימה או בדקו את תמיסת האמבטיה. אם הרצועה הטיביאלית משמשת כגוף הנגד התחתון, הסר את הבסיס המגנטי הניתן להסרה והדבק צלחת פטרי בקוטר 60 מילימטרים למשטח העליון של הבסיס הניתן להסרה. כאשר צלחת הפטרי מודבקת במקומה, חברו את הבסיס המנותק לבסיס הקבוע וסמנו את צלחת הפטרי כדי לציין כיוון הזזה.יש למרוח כמות קטנה של ציאנואקרילט על מרכז המנה. יישרו את הרצועה הטיביאלית עם כיוון ההחלקה של הבמה. לחצו בעדינות את רצועת הסחוס על התבשיל.שחזר את הבסיס המגנטי הנשלף לבסיס הקבוע המשויך שלו בבוחן החיכוך. מלאו את צלחת הפטרי בתמיסת האמבטיה הרצויה. אם הסינוביום משמש כגוף הנגד העליון, הסר את לוחית ההעמסה ואת מוט התמיכה מבוחן החיכוך.מניחים את הסינוביום על גבי הלוח העגול. כדי לאבטח את הסינוביום, התפשטו טבעת O על היקפה. באמצעות מלקחיים, מושכים בעדינות את הסינוביום כדי למתוח את הרקמה מתוחה ושטוחה מתחת לטבעת ה-O.לקצץ עודפי רקמות עם מספריים כירורגיים. שחזרו את לוח ההעמסה ואת מוט התמיכה לבוחן החיכוך. התאם את הגובה האנכי של לוח ההעמסה כך שהסינוביום מרחף מעל פני הנגד התחתון ושקוע באמבט הבדיקה.הכנס את הדגימות המותקנות להתקן בודק החיכוך. פתח את הנתונים האנלוגיים לבנות MF DAQ. אתחל את טען PID והפעל את Windows המתקשר הדינמי בתוכנית.הפעל את הנתונים האנלוגיים לבנות MF DAQ ולאתחל את חלון טען PID על ידי לחיצה על לחצן הפעל. נווט אל הכרטיסיה Stepper בחלון מפעיל מתקשר דינמי. ציין את ההאצה, המהירות והמרחק של שלב התרגום בתיבות הקלט של המשתמש.כדי להזין את משך הבדיקה, לחץ על לחצן פתח תיקיה בפינה השמאלית התחתונה של הטבלה מצב זמן ובחר בנתיב הקובץ Stepper Time Index. לאחר מכן ציין שוב את משך הבדיקה בכרטיסיה סליל קול. בחר בנתיב הקובץ של אינדקס סליל הקול על-ידי לחיצה על לחצן פתח תיקיה בפינה השמאלית התחתונה של הטבלה מצב זמן ובחר את הקובץ.זה חייב להתבצע בין אם סליל הקול משמש או לא. החל את העומס הרגיל. אם אתם משתמשים במשקלים מתים, הניחו את המשקולות הרצויות על המסבים הליניאריים שמעל לוחית ההעמסה.ודא שהעומס המופעל בתוספת משקל לוח ההעמסה ומוט התמיכה אינם עולים על הקיבולת המדורגת בתא העומס. בחר את הנתיב ואת שם הקובץ לאחסון נתונים באמצעות לחצן פתח תיקיה מימין לתיבה 'זכות לקובץ'. שמור את הקובץ עם סיומת txt.מרכזו את ה-counterface התחתון מתחת ל-counterface העליון והגדירו אותו כמיקום אפס X. לשם כך, הפעל את החלון מפעיל מתקשר דינמי על-ידי לחיצה על לחצן הפעל. בכרטיסיה Stepper לחץ על לחצן בית כדי להעביר את הבמה למצב אפס X שנשמר לאחרונה.אם פני הנגד אינם מיושרים, הזז את הבמה על-ידי לחיצה על לחצני החצים הירוקים שמאלה וימינה. כאשר מגיעים למיקום הרצוי, לחצו על כפתור האפס כדי לשמור את מיקום השלב הנוכחי כמיקום האפס X החדש. עצור את החלון 'הפעל מתקשר דינמי' על-ידי לחיצה על לחצן עצור.לאחר שהפנים הנגדיות העליונות והתחתונות ממורכזות, התחילו בבדיקות חיכוך של הדגימות על ידי התחלת התנועה המחזורית של השלב. ברגע שהבמה זזה, הביאו לאט לאט את הדלפק העליון למגע עם החלק התחתון. תן לבדיקה לרוץ, לאסוף את נתוני בדיקת החיכוך.לאחר משך הבדיקה הרצוי, הפסק את הבדיקה על ידי לחיצה על לחצן Stop ועל ידי פריקת הדגימות על ידי הרמת פני הדלפק העליונים והוצאתו ממגע עם הדלפק התחתון. השתמש בקוד המותאם אישית כדי לחשב את מקדם החיכוך ואת ההיסטריה לכל מחזור. ודא שתיקיה אחת מכילה את כל הקבצים הרלוונטיים.פתח את ריצת מחזור החיכוך. קובץ m. לחץ על לחצן הפעלה בסקריפט.בחר את קובץ הנתונים הגולמיים לניתוח ואת מיקום השמירה הרצוי. מקדם החיכוך ומזימות ההיסטריה יופקו על ידי MATLAB. תצורת סינוביום-על-סחוס שימשה לבדיקת חיכוך של יצורים צעירים, כאשר הסינוביום הורכב על מצופה טעינה אקרילית בקוטר 10 מילימטרים, כך שהשכבה האינטימית תהיה במגע עם הסחוס הבסיסי.רצועה טיביאלית שימשה כגוף נגדי לסחוס. מקדם חיכוך יעיל חושב מהממוצע של FT חלקי FN על פני כל מחזור גומלין ולאחר מכן הוצב כנגד משך הבדיקה כדי להניב מקדם חיכוך לעומת מתווה זמן. עבור כל בדיקה, ערכי מקדם החיכוך היו ממוצעים לאורך כל הבדיקה.באמבט בדיקת PBS, ערכי מקדם החיכוך הממוצעים עלו ככל שהלחץ על המגע עלה. לעומת זאת, ערכי מקדם החיכוך הממוצעים נותרו דומים ככל שמתח המגע עלה באמבט נוזל סינוביאלי של בקר. זכור להתחיל לאסוף נתוני עומס לפני הבאת המשטחים במגע.זה מבטיח שניתן יהיה לחשב עומס טארה תקין. ניתן להעריך את מרכיבי האמבטיה של רקמות ושימון לפני ואחרי הבדיקה כדי להעריך את השינויים הביולוגיים המועברים על ידי משטר ניסוי נתון.

a-friction-testing-bioreactor-device-for-study-synovial-joint

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

עיצבנו bioreactor טעינה מכאני רומן שניתן להחיל מאמץ מכאני uniaxial או biaxial לbiocomposite סחוס לפני ההשתלה לתוך פגם סחוס במפרק.

עיצוב של Bioreactor טוען מכונות Biaxial להנדסת רקמות

אנו מציגים במאמר זה פלטפורמה חדשני מתיחה שיכול לשמש כדי לחקור את תגובות תא בודדות לעיוות מכאנית biaxial איזוטרופי מורכב ולכמת את התכונות מכאניות של רקמות ביולוגיות.

פלטפורמה חדשני מתיחה עבור יישומים בתאים והרקמות mechanobiology

פרוטוקול זה מתאר שיטה osteosynthesis פולשנית באמצעות בורג אורתופדיים עבור מתוקננת ייצוב הירך שברים, אשר ניתן להשתמש כדי לנתח את עצם endochondral ריפוי בעכברים.

מודל פולשנית לניתוח שבר Endochondral ריפוי בעכברים בתנאים מתוקננים ביו-מכני

מצעים עם נוקשות ב קילו פסקל-הטווח שימושיות ללמוד תגובת התאים נוקשות סביבת מיקרו רלוונטי מבחינה פיזיולוגית. שימוש רק מיקרוסקופ זריחה widefield, האלסטיות של ג'ל סיליקון רך יכול להיקבע באמצעות ההזחה עם כדור מתאים.

מידה נוקשות של סובסטרטים סיליקון רך Mechanobiology מחקרים באמצעות מיקרוסקופ זריחה Widefield

כאן אנו מציגים פרוטוקול לפתח מכונה טעינה uniaxial טהור. היבטים קריטיים עיצוב מועסקים כדי להבטיח תוצאות בדיקה לשחזור ומדויקים.

יישום של עיצוב היבטים בפיתוח מכונות העמסה Uniaxial

הפרוטוקול מתאר יעיל ומלא מתיחה שיטות בדיקה ביומכנית עבור הגידים murine באמצעות שימוש מותאם אישית התאמה תלת-ממד גופי מודפס.

בדיקה ביומכנית של הגידים של מורנה

בדיקה במהלך ניתוח ארתרוסקופיה נעשית בדרך כלל כדי להעריך את המצב של הרקמה הרך, אבל גישה זו תמיד היה סובייקטיבי ואיכותי. דו ח זה מתאר מכשיר גישוש שיכול למדוד את עמידות הרקמה הרכה באמצעות חיישן כוח תלת-צירית במהלך ארתרוסקופיה.

מכשיר בודק למדידת תכונות מכניות של רקמות רכות במהלך ארתרוסקופיה

פרוטוקול זה מתאר את ההכנה, בדיקות ביוטריבולוגיות, וניתוח של צילינדרים אוסטאוכונדרליים הזזה נגד חומר שתל מתכת. אמצעי התוצאה הכלולים בפרוטוקול זה הם פעילות מטבולית, ביטוי גנים והישטולוגיה.

בדיקות וניתוח ביוטריבולוגי של סחוס ארטיקולר מחליק נגד מתכת עבור שתלים

מטרת הפרוטוקול הזה היא לבצע תרבות משותפת דינמית של מקרופאגים אנושיים ומיופיברובלסטים בפיגומי אלקטרו-ספון צינוריים כדי לחקור התחדשות רקמות מונחית חומרים, באמצעות ביו-ריאה המאפשרת ניתוק של לחץ גיסת ומתיחות מחזוריות.

ביו-ריאקטור רב-שלבי להערכת היכולת הדלקתית וההתחדשותית של ביו-חומרים תחת זרימה ומתיחות

אנו מספקים שיטות מפורטות ליצירת ארבעה סוגים של רקמות מתאי גזע מזנכימליים אנושיים, המשמשים לשחזור הסחוס, העצם, כרית השומן והסינוביום במפרק הברך האנושי. ארבע רקמות אלה משולבות בביוריאקטור מותאם אישית ומחוברות באמצעות מיקרופלואידיקה, ובכך יוצרות מפרק ברך על שבב.

יצירת מפרק ברך על שבב למידול מחלות מפרקים ובדיקת תרופות

פיתחנו מערכת טרנסוול אנושית מחוץ לחיים המסוגלת להעריך שינויים דלקתיים, זיהומיים ומבניים חריפים בסינוביום.

מודל קדם-קליני של סינוביטיס המשתמש ברקמה סינוביאלית אנושית מחוץ לחיים עם תפקוד וארכיטקטורה נשמרים

חקור ביומכניקה של מפרקים סינוביאליים באמצעות מכשיר ביוריאקטור לבדיקת חיכוך. השיטה מודדת כוחות חיכוך ברקמות חיות ומספקת תובנות לשמירת בריאות המפרקים.

בדיקת חיכוך- התקן ביוריאקטור לחקר ביומכניקה של מפרקים סינוביאליים, מכניוביולוגיה וויסות פיזיקלי

גלה סרטונים נוספים