In situ carico di compressione e Correlativo imaging non invasiva del Bone-parodontale legamento-dente Fibrosa comune
7 marzo 2014
In questo studio, sarà discusso l'uso di un dispositivo in situ loading accoppiato con tomografia micro-computerizzata a raggi X per la biomeccanica articolare fibrosi. Letture sperimentali identificabili con una variazione complessiva delle biomeccanica articolare saranno: 1) forza reazionaria contro lo spostamento, vale a dire lo spostamento del dente nella presa alveolare e la sua risposta reazionaria a carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria, cioè geometri
L'obiettivo generale di questa procedura è misurare la risposta biomeccanica del complesso alveolare dentale. Ciò si ottiene sezionando prima l'animale per rimuovere un'emimandibola o una mascella intatta. La seconda fase della procedura consiste nel montare il campione e preparare la superficie del dente con un accumulo di composito per i test meccanici.
Le fasi finali includono la misurazione dello stato biomeccanico del campione utilizzando una cella di carico in C due, seguita dalla scansione del campione utilizzando un microscopio a raggi X. In definitiva, i risultati possono mostrare cambiamenti nella risposta biomeccanica di un'articolazione fibrosa, ad esempio a causa di malattia o ipofunzione in combinazione con tommies ad alta risoluzione a vari stati di carico. I principali vantaggi di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti sono che l'organo viene mantenuto intatto e che i metodi di scansione non sono invasivi.
In questo modo, il campo di deformazione naturale del legamento viene mantenuto e le proprietà biomeccaniche possono essere misurate con precisione. Innanzitutto, procurati una mascella o una mandibola sezionata come descritto nel protocollo. Procedere immobilizzando il provino sul tronchetto d'acciaio utilizzando l'acrilico.
Rimuovere il materiale in eccesso dai bordi del tronchetto. Successivamente, utilizzando un bordo dritto, allineare le superfici occlusali di interesse parallelamente al disco del campione metallico A FM nel piano distale mesiale e quindi nel piano linguale buccale. Utilizzando uno strumento smussato, creare una depressione che circonda i molari.
Questo funziona come un serbatoio per l'idratazione dei tessuti. Durante il carico in C due per preparare la superficie del dente, utilizzare acido fosforico al 35% per mordenzare la superficie occlusale di interesse per 15 secondi. Dopo 15 secondi, sciacquare accuratamente l'area mordenzata con acqua deionizzata e asciugare la superficie utilizzando aria compressa per evitare l'indurimento involontario dei compositi.
Eseguire i passaggi successivi in condizioni di luce ambientale minima. Stendere una goccia di agente legante sulle cuspidi aperte. Polimerizzare l'agente legante per 20 secondi.
Utilizzando una lampada fotopolimerizzante dentale, utilizzando una lama, raschiare via l'agente adesivo in eccesso. È importante assicurarsi che il materiale composito in eccesso non trabocchi verso i denti adiacenti. Ciò impedisce il travisamento del dente poiché viene compresso nell'alveolo osseo.
Posizionare ora un sottile strato di composito dentale fluido sulla superficie e stenderlo nelle scanalature tra i molari. Una volta spalmato, esporre questo composto alla luce polimerizzante per 30 secondi. Successivamente, accumulare da tre a quattro millimetri di composito dentale sul piano occlusale di interesse e polimerizzarlo con 30 secondi di esposizione alla luce.
Dopo aver riacceso le luci, utilizzare un righello e un manipolo ad alta velocità con una fresa diamantata per rimuovere il composito in eccesso e livellare il lato superiore dell'accumulo di composito su una superficie piana. Ciò garantisce che il carico venga applicato in modo uniforme una volta completato. Conservare il campione in TBS con antibiotici fino a quando non viene testato.
Per testare prima meccanicamente il campione, fissarlo tra le incudini del dispositivo di caricamento. Quindi, posiziona una carta articolata sulla superficie del composito. Quindi applicare un piccolo carico per verificare l'uniformità del carico.
Il carico concentrico è indicato da una distribuzione uniforme delle marcature per mantenere il campione idratato durante il test, immergere un fazzoletto e TBS e posizionarlo attorno al campione. Riempire anche il serbatoio scavato nel campione con TBS. Utilizzando il software, applicare un carico di picco e una velocità di spostamento per comprimere il molare immobilizzato.
Sullo stub A FM, il tessuto molle può essere colorato con PTA. Per migliorare le immagini radiografiche, riempire il 5% di PTA in un carpulo da 1,8 millilitri. Utilizzando una siringa lentamente per cinque minuti, iniettare il PTA nello spazio PDL adiacente alla regione di interesse.
Ripetere l'iniezione altre quattro volte per un volume totale iniettato di nove millilitri. Dopo aver completato le iniezioni, il campione può essere messo a bagno durante la notte. Nella PTA prima dell'analisi a raggi X durante il ciclo di carico, c'è un periodo previsto di gioco quando gli ingranaggi passano nel loro movimento dalla chiusura all'apertura delle ganasce.
Questo dura circa tre secondi e si vede indipendentemente dalle condizioni di caricamento. La risposta a questo contraccolpo è più forte durante il carico del corpo rigido. In confronto, l'entità della risposta al contraccolpo è inferiore.
Con i campioni di denti ossei PD L, è anche inferiore con i campioni di polimetilalano, ma non così basso come con i campioni di denti ossei PD L rispetto ai corpi rigidi, anche i campioni complessi e di polidimetilsuboxano sono significativamente inferiori. Rigido. Le scansioni XCT di un tipico campione di colorazione non ST hanno mostrato chiaramente la relazione del dente all'interno dell'alveolo osseo alveolare. Tuttavia, il tessuto non mineralizzato come il PDL non può essere distinto senza l'uso di un colorante migliorante.
Utilizzando un potenziatore del contrasto come la PTA, i tessuti molli diventano visibili nella scansione XCT a un ingrandimento maggiore. Le fibre diventano visibili anche all'interno dello spazio PDL. I campioni potrebbero essere caricati alleati, come in questa relazione dente-osso a 15 newton o i campioni potrebbero essere caricati.
Eccentricamente con conseguente aumento dello spostamento del dente e una diversa configurazione dell'alveolo del dente rispetto al carico concentrico. I termogrammi sono stati utilizzati per confrontare l'effetto dei due schemi di caricamento. Entrambi gli schemi causavano lo spostamento verticale del dente, ma il carico eccentrico aggiungeva un ulteriore percorso rotatorio al movimento del dente.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come preparare e testare meccanicamente un complesso ovulare dentale utilizzando un dispositivo di caricamento init accoppiato a un microscopio micro XT.
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Panoramica
Questo studio discute la risposta biomeccanica del complesso alveolare dentale utilizzando un dispositivo di carico in situ e la tomografia computerizzata micro-raggi X. La ricerca si concentra sulla misurazione delle forze reattive, delle configurazioni spaziali e dei cambiamenti morfometrici in risposta a diverse condizioni di carico.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Biomeccanica
- Ricerca dentale
- Tecniche di imaging
Contesto
- Il complesso alveolare dentale è cruciale per comprendere la biomeccanica articolare.
- I metodi esistenti potrebbero non fornire informazioni non invasive sulle risposte biomeccaniche.
- Le tecniche di imaging ad alta risoluzione possono migliorare la comprensione della meccanica articolare.
- Le articolazioni fibrose possono mostrare cambiamenti dovuti a malattie o carichi meccanici.
Obiettivo dello studio
- Misurare la risposta biomeccanica delle articolazioni fibrose nel complesso alveolare dentale.
- Valutare l'impatto delle condizioni di carico sulla meccanica articolare.
- Utilizzare metodi di imaging non invasivi per l'analisi biomeccanica.
Metodi utilizzati
- Sezione di campioni animali per ottenere emimandibolari o mascellari intatti.
- Preparazione delle superfici dentarie per i test meccanici.
- Utilizzo di una cella di carico per misurare gli stati biomeccanici.
- Scansione dei campioni con un microscopio a raggi X per un'imaging dettagliato.
Principali risultati
- Sono stati osservati cambiamenti nelle forze reattive e nello spostamento dei denti.
- Sono state analizzate le configurazioni spaziali 3D dei denti all'interno dell'alveolo.
- Sono state notate variazioni nelle risposte biomeccaniche con diversi assi di carico.
- Il metodo ha dimostrato vantaggi rispetto alle tecniche invasive tradizionali.
Conclusioni
- Lo studio fornisce informazioni sul comportamento biomeccanico delle articolazioni fibrose.
- Le tecniche di imaging non invasive possono valutare efficacemente la meccanica articolare.
- Comprendere queste meccaniche è essenziale per affrontare le malattie dentali.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
This biomechanical testing protocol enables quantitative assessment of fibrous joint responses under physiological loading conditions, supporting target validation in musculoskeletal and connective tissue research. By correlating mechanical load with 3D structural changes, it provides predictive confidence for evaluating disease-modifying interventions in periodontal and dental pathologies. The approach addresses a critical gap in non-invasive, organ-level biomechanics assessment relevant to preclinical model development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by measuring reactionary force-displacement relationships in intact bone-PDL-tooth joints under controlled loading.
- Scientific Value: Supports biological de-risking through visualization of 3D spatial configuration and morphometrics of the fibrous joint under physiological conditions.
- Scientific Value: Facilitates mechanistic de-risking by quantifying load-axis-dependent changes in joint biomechanics, clarifying structure-function relationships.
Screening & Assay Development
- Operational Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by maintaining native strain fields and hydration states during mechanical testing.
- Operational Value: Enables assay standardization through non-invasive imaging coupled to mechanical readouts, ensuring reproducibility across loading conditions.
- Operational Value: Supports screening readiness by generating quantitative outputs (force, displacement, 3D morphometrics) for evaluating compound effects on joint integrity.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Provides disease-relevant system continuity by allowing assessment of biomechanical changes due to hypofunction or disease states in intact joints.
- Translational Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by linking mechanical testing readouts to structural changes under varying load axes.
- Translational Value: Supports predictive confidence in preclinical models by demonstrating how loading conditions influence tooth displacement and socket configuration.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis testing through lead identification by providing biomechanical phenotyping of fibrous joints under controlled loading, informing go/no-go decisions in target validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by measuring biomechanical responses of the dental alveolar complex to concentric and eccentric loading.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized specimen preparation and non-invasive imaging that preserves tissue integrity during mechanical evaluation.
- Analytics: Generates quantitative dependent variable measurements (reactionary force, displacement, 3D spatial configuration) enabling comparison across loading conditions and experimental groups.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by assessing how changes in loading axis affect joint biomechanics, relevant to modeling disease-induced alterations in fibrous tissues.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable capability for evaluating biomechanical integrity of fibrous joints across multiple disease models and therapeutic interventions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in fibrous joint biomechanics through direct structure-function correlation.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility via non-invasive imaging and controlled loading protocols that maintain physiological conditions.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by enabling quantitative assessment of biomechanical de-risking in connective tissue targets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by delivering biomechanical phenotyping data that informs advancement decisions in preclinical pipelines.
Implementation Considerations
- Requires expertise in biomechanical testing, specimen preparation, and micro-X-ray imaging interpretation.
- Dependent on access to in situ loading devices coupled to high-resolution X-ray microscopes and contrast agents for soft tissue visualization.
- Necessitates cross-team standardization of specimen hydration, loading protocols, and image acquisition timing to ensure data consistency.
- Involves adaptation considerations when applying the protocol to different fibrous joint models or species-specific anatomical variations.
- Includes practical limitations such as ex vivo constraint and potential artifacts from contrast agent use, which may affect soft tissue mechanical response interpretation.
