Questo protocollo descrive la preparazione, i test biotribologici e l'analisi dei cilindri osteocondriali che scivolano contro il materiale implantare metallico. Le misure di risultato incluse in questo protocollo sono l'attività metabolica, l'espressione genica e l'istologia.
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Articolo metodologico
Test biotribologici e analisi della cartilagine articolare scivolando contro il metallo per impianti
In questo articolo
Sommario
Abstract
I difetti osteocondrali nei pazienti di mezza età potrebbero essere trattati con impianti metallici focali. Sviluppati per la prima volta per difetti nell'articolazione del ginocchio, gli impianti sono ora disponibili per la spalla, l'anca, la caviglia e la prima articolazione metatarsalfalangeale. Pur fornendo riduzione del dolore e miglioramento clinico, in molti pazienti si osservano cambiamenti degenerativi progressivi della cartilagine opposta. I meccanismi che portano a questo danno non sono pienamente compresi. Questo protocollo descrive un esperimento tribologico per simulare un accoppiamento metallo su cartilagine e un'analisi completa della cartilagine articolare. Il materiale implantare metallico viene testato contro i cilindri osteocondriali bovini come modello per la cartilagine articolare umana. Applicando carichi diversi e velocità di scorrimento, le condizioni fisiologiche di carico possono essere imitate. Per fornire un'analisi completa degli effetti sulla cartilagine articolare, l'istologia, l'attività metabolica e l'analisi dell'espressione genica sono descritti in questo protocollo. Il principale vantaggio dei test tribologici è che i parametri di carico possono essere regolati liberamente per simulare condizioni in vivo. Inoltre, potrebbero essere utilizzate diverse soluzioni di prova per indagare l'influenza della lubrificazione o degli agenti pro-infiammatori. Utilizzando l'analisi dell'espressione genica per geni specifici della cartilagine e geni catabolici, potrebbero essere rilevati primi cambiamenti nel metabolismo dei condrociti articolari in risposta al carico meccanico.
Introduzione
Il trattamento dei difetti osteocondrali è impegnativo e richiede un intervento chirurgico in molti casi. Per le lesioni osteocondrali focali nei pazienti di mezza età, gli impianti metallici focali sono un'opzione praticabile, specialmente dopo il fallimento del trattamento primario, come la stimolazione del midollo osseo (BMS) o l'impianto di condrociti autologi (ACI)1. Le sostituzioni parziali della superficie possono essere considerate procedure di recupero che possono ridurre il dolore e migliorare la gamma dimovimento 2. Questi impianti sono tipicamente composti da una lega CoCrMo e sono disponibili in diverse dime....
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Protocollo
1. Preparazione di cilindri metallici
- Analizza le aste cilindriche cobalto-cromo-molibdeno (CoCrMo) che soddisfano le specifiche standard per gli impianti chirurgici per la loro composizione chimica utilizzando la microscopia elettronica a scansione (SEM) con spettroscopia a raggi X dispersiva di energia per protocollo del produttore per confermare i valori forniti.
NOTA: La composizione elementare della lega CoCrMo utilizzata per questo esperimento è 65% Co, 28% Cr, 5% Mo e 2% altri. - Macinare a umido i campioni con carta da macinazione in carburo di silicio a partire da una granulometria di 500. Utilizzare carta da macinazione in ordine crescen....
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Risultati
L'area di contatto e la pressione di contatto devono essere confermate utilizzando una pellicola di misurazione della pressione (Figura 1). Le condizioni fisiologiche di carico possono essere confermate confrontandole con le impronte di riferimento per pressioni di contatto definite. Durante il test, il coefficiente di attrito viene monitorato costantemente. Con un'area di contatto migratoria, è possibile mantenere un basso coefficiente di attrito per almeno 1 h (Figura .......
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Discussione
Gli impianti metallici focali rappresentano una procedura di recupero per difetti osteocondrali, specialmente nei pazienti di mezza età e dopo un trattamento primario fallito. Sebbene gli studi clinici hanno dimostrato risultati promettenti a breve termine, una complicanza osservata è il danno alla cartilagine nativaopposta 10. Studi catastali e biomeccanici mostrano chiare prove che un corretto impianto con posizionamento piatto o leggermente incassato mantiene pressioni di contatto naturali
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi concorrenti.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata finanziata da NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. e il governo provinciale della Bassa Austria attraverso i Life Science Calls (Project ID: LSC15-019) e dal Programma AUSTRIACO COMET (Progetto K2 XTribology, Grant n. 849109).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Amfotericina B | Sigma? Aldrich Chemie GmbH | A-2942-100ML | |
| soluzione di formaldeide tamponata 4% | VWR | 97131000 | |
| Kit di proliferazione cellulare II (XTT) | Roche Diagnostics | 11465015001 | Test tossicologico ex vivo basato su XTT |
| Materia prima CoCrMo | Acnis International | Barre CoCrMo 6 mm di diametro | |
| CryoStar NX70 CryoStar Thermo | Fischer Scientific | dispositivo di criosezione | |
| dimetilsolfossido (DMSO) | Sidma-Aldrich Chemie | D 2438-10ML | |
| Dulbecco' s Eagle modificato' s medio | Sigma? Aldrich Chemie GmbH | ||
| siero fetale medio bovino | Gibco | ||
| Acido ialuronico | Anika Therapeutics Inc. | componente della soluzione lubrificante | |
| iCycler | BioRad | termociclatore | |
| Microscopio Leica DM?1000 | Leica | per istologia | |
| LightCycler 480 Foglio sigillante | Roche Diagnostics | ||
| LightCycler 96 | Roche Diagnostics | termociclatore per PCR | |
| MagNA Lyser Green Beads | Roche Diagnostics | ||
| Sistema di trasferimento autotrapianto osteocondrale (OATS) | Arthrex Inc. | tubo da taglio per la raccolta di cilindri osteocondrali | |
| osteosoft | Merck 1017279010 | decalcificante-soluzione | |
| Penicillina / Streptomicina | Sigma? Aldrich Chemie GmbH | P4333-100ML | |
| soluzione salina tamponata con fosfato | Sigma? Aldrich Chemie GmbH | PBS | |
| Prescale Low Pressure | Fujifilm | con indicazione della pressione | |
| RNeasy Kit di tessuti fibrosi | QIAGEN | 74404 | |
| Synergy 2 | BioTek Instruments | lettore di piastre | |
| Tetra? Falex MUST | Falex Tribology | Tribometer | |
| Tissue? Tek O.C.T. | SAKURA | 4583 | formulazione di inclusione |
| Trascritore Kit di sintesi di cDNA del primo filamento | Roche Diagnostics | 40897030001 | |
| β-mercaptoetanolo | Sidma-Aldrich Chemie | M3148 |
Riferimenti
- Zengerink, M., Struijs, P. A. A. A., Tol, J. L., van Dijk, C. N. Treatment of osteochondral lesions of the talus: a systematic review. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 18 (2), 238-246 (2009).
- Aurich, M., et al.
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Ristampe e permessi
