גישה רב-מודלית להערכת התחדשות עצם וביצועי פיגומים

המחקר שלנו בוחן כיצד חומרים ביולוגיים שונים משפיעים על ארכיטקטורת העצם במהלך תהליך ההתחדשות. התחדשות עצם דורשת הערכה רב-קנית, שכן מדובר בארגון היררכי של הרקמה. פרוטוקול זה מאפשר ניתוח של הדגימה בקני מידה שונים.

כדי להתחיל, אבטח את השוקה המשובצת בשרף המכילה את הביומטריה המושתלת על מחזיק הדגימה וחבר אותה לזרוע הכלי. כוון את הדגימה לפי כיוון החתך הרצוי. יש להשיג דיסק מסור יהלום במהירות נמוכה כדי לחתוך את העצם לפרוסות של כ-0.7 מילימטר.

מלא את מיכל הנוזלים עד שרמת הנוזל מכסה לחלוטין את הקצה התחתון של הלהב. ודא שהדגימה יציבה ומיושרת אופקית עם פני הדיסק. כוונן את מיקום הדגימה באמצעות כפתורי המיקום עד שאזור החיתוך המטרה מיושר עם הלהב.

התחל לחתוך את הדגימה במהירות גבוהה יותר ולהפעיל לחץ נמוך עד שנוצר שקע. לאחר מכן להוריד את המהירות כדי להשלים את החתך בצורה חלקה ולמזער רעידות. עצור את המסור מיד לאחר סיום החיתוך.

לאחר מכן בדוק את הדגימה החתוכה באמצעות מיקרוסקופ סטריאו להרכבה. להרכבה, השתמשו בהרכבה ביתית הכוללת גליל פנימי מפלדת אל-חלד מוצקה וצילינדר חלול חיצוני המספק תמיכה מכנית במהלך הליטוש. לאחר מכן, מניחים את הצילינדר הפנימי על פלטה חמה וחממו אותה לכ-120 עד 140 מעלות צלזיוס.

בחרו שעווה מתאימה ומרחו כמות קטנה של שעווה על פני הגליל המחומם ותנו לו להימס לחלוטין. לאחר מכן מניחים את הדגימה כשהמשטח המעניין פונה כלפי מטה אל האזור המצופה בשעווה ולוחצים בעדינות על הדגימה כדי להבטיח מגע מלא עם השעווה המומסת. לאחר מכן הסר את גליל האלומיניום מהפלטה החמה ומאפשר לשעווה להתגבש בטמפרטורת החדר.

לליטוש גס ובינוניים, בחרו נייר שיוף עם גדלי גריט 1, 200, 2, 500 ו-4,100 כדי להקטין את עובי הדגימה לכ-0.15 מילימטר. תתחיל עם נייר שיוף 1 של 200 גריטה, ואחריה עם 2,500 גריט תוך הפעלת לחץ קל. מעקב תקופתי אחר עובי הדגימה במהלך הליטוש באמצעות מיקרוסקופ החזרה.

לאחר השגת עובי היעד, יש ללטש את שני צידי הדגימה באמצעות נייר שיוף של 4,100 גריטה. נקה את הדגימה ברציפות עם מים מזוקקים בכל שלב ליטוש. לליטוש סופי, בחרו משחת יהלום בגודל חלקיקים של שישה או שלושה מיקרומטרים, בהתאם לגסות פני השטח של הדגימה.

מרחו כמות קטנה של משחת יהלום על בד ליטוש לבד, המותקן על דיסק ליטוש, וליטשו את הדגימה. כדי לנתק את הדגימה מהגליל, חממו את השעווה על פלטה חמה. לאחר הסרת היחידה מהפלטה החמה, מוציאים את הדגימה מהצילינדר.

לאחר מכן ללטש בעדינות את שני צידי הדגימה בלחץ מינימלי וייבש את המשטח המלוטש בנייר סינון. לפני ניתוח מיקרוסקופיה, יש להרכיב את הדגימה בין סלייד זכוכית לכיסוי תוך שימוש בשמן הטמעה כאמצעי הרכבה. בדקו את כיוון סיבי הקולגן באמצעות מיקרוסקופ אור מקוטב, החל בהגדלה נמוכה בין פי 5 ל-10x.

לבסוף, יש להכין את הדגימה למיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת לניתוח נוסף של ממשק העצם-ביומטריה. לאחר ליטוש ובדיקת מיקרוסקופ אופטית ראשונית, תכונות דגימה פנימיות אפשרו להתאים את האזור שזוהה תחת מיקרוסקופ אור למיקום המתאים במאגר הנתונים של טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת. מיקרוסקופ אור מקוטב הבדיל בין עצם קיימת, המוצגת בכחול, לבין עצם חדשה שנוצרה במהלך ההחלמה, המוצגת בכתום.

מיקרוסקופ אור מקוטב בהגדלה גבוהה יותר חשף ממשק שבו העצם גדלה בניגוד הדוק לעצם קורטיקלית קיימת עם סיבי קולגן מסוג I הממוקמים בניצב באזור צר. הדמיית מיקרוסקופ אלקטרוני סורק אפשרה מיקום מדויק של אזורי עניין. נפח של האזור הנבחר נבחן עוד באמצעות טומוגרפיה של slice and view.

פני התעלה הציגו מורפולוגיית עצם על טרבקולה שגדלה. מיקרוסקופ אלקטרוני העברה מאפשר בדיקה בקנה מידה ננומטרי של ממשק העצם-ביוחומר, שניתן לשלב עם דיפרקציית אלקטרונים באזור נבחר. דפוסי דיפרקציית אלקטרונים שנבחרו באזור הצביעו על כך שגם אזור הביומטריה וגם אזור העצם מורכבים מגבישי הידרוקסיאפטיט.

מיפוי ספקטרוסקופיית קרני רנטגן מפזרת אנרגיה של אזור הממשק המוצג הראה זרחן וסידן. תהליך עבודה רב-מודלי זה מספק תובנות משלימות שלא ניתן להשיג באמצעות טכניקת הדמיה אחת. תהליך עבודה זה דורש זמן משמעותי, מומחיות טכנית וגישה למכשירים מיוחדים.

הוא יכול לחקור קורלציות פונקציונליות, שיקום עצם ארוך טווח ועיצוב חומר ביולוגי.