微小硬度は機械的特性であり、硬組織の病態生理を評価するための有益なパラメータです。ここでは、げっ歯類口腔疾患モデル、すなわち歯のフッ素症、および結紮誘発性歯周骨吸収における歯および歯槽骨の微小硬さ分析のための標準化されたプロトコル(サンプル調製、研磨、平坦面、およびくぼみ部位)を示します。
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方法論記事
げっ歯類口腔疾患モデルにおける歯と歯槽骨の微小硬度測定
* These authors contributed equally
この記事について
サマリー
要約
機械的特性である微小硬度は、歯のフッ素症や歯周炎などの口腔疾患モデルの歯のエナメル質、象牙質、および骨で評価されます。マイクロCT(μCT)は3Dイメージング情報(体積と鉱物密度)を提供し、走査型電子顕微鏡(SEM)は微細構造画像(エナメル質プリズムと骨ラクナ-小管)を生成します。μCTおよびSEMによる構造解析を補完的に、微小硬度は、構造変化が機械的特性をどのように変化させるかを評価するための有益なパラメータの1つです。有用なパラメータであるにもかかわらず、口腔疾患における歯槽骨の微小硬度に関する研究は限られています。現在までに、さまざまな微小硬さ測定方法が報告されています。微小硬度の値は、サンプルの準備(研磨および平坦面)とくぼみ部位によって異なるため、プロトコルが多様であると、研究間で不一致が生じる可能性があります。微小硬さプロトコルの標準化は、口腔疾患モデルで一貫した正確な評価を行うために不可欠です。本研究では、歯と歯槽骨の微小硬さ分析のための標準化されたプロトコルを示します。使用した標本は次のとおりです:歯のフッ素症モデルの場合、フッ化物含有水の有無を6週間処理したマウスから切歯を採取しました。結紮誘発歯周骨吸収(L-PBR)モデルでは、上顎第2大臼 歯に結紮したマウスから歯根根骨吸収を伴う歯槽骨を採取した。結紮後2週間で、上顎骨を採取した。ビッカース硬さは、標準化されたプロトコルに従ってこれらの試験片で分析されました。このプロトコルは、切歯と肺胞の樹脂埋め込み、連続研磨、およびくぼみ部位の詳細な材料と方法を提供します。私たちの知る限り、これはげっ歯類の口腔疾患モデルにおける歯と歯槽骨の機械的特性を評価するための最初の標準化された微小硬度プロトコルです。
概要
硬度は、機械的特性(弾性、硬度、粘弾性、破壊挙動など)の1つであり、材料の局所領域の圧縮変形および破壊に耐える能力を特徴付けるために一般的に使用されます。静的押し込み硬さ試験は、ビッカース硬さやヌープ硬さ1など、最もよく使用される方法です。ビッカース硬さ試験は、一定の試験荷重でダイヤモンド圧子を表面に押し込むことによって実施されます。圧子はピラミッド型で、底面は正方形で、対向する面の間の角度は136°です。試験面に形成された両方の対角線の長さが測定され、平均を使用して硬度が計算され、比率F / A(Fは力、Aはくぼみの表面積)によって決定されます。ビッカース微小硬度数(HV = F / A)は通常、1 HV ≈ 0.1891 F / d2(N / mm2)で、1 mm2のくぼみあたりのキログラム力(kgf)で表されます。ヌープ硬度は、2つの等しくない反対の角度によって形成されたダイヤモンドの正方形のピラミッド圧子で構成されています。ヌープ硬度数(HK)は、投影された接触面積に対する適用荷重の比率に等しくなります。硬さ試験は、試験材料に加わる力によって、微小押し込み(微小硬度)試験とマクロ押し込み試験に分類されます。マイクロインデンテーションテストでは、通常、0.01〜2 N(約1〜203 gf)の範囲の荷重を使用します。一方、マクロインデンテーションテストでは、10 N(10119 gf
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プロトコル
この議定書に記載されているすべての手順は、オーガスタ大学および国際実験動物管理評価認定協会(AAALAC)によって認定されているノバサウスイースタン大学の動物管理委員会(IACUC)によって承認された脊椎動物の使用に関するガイドラインおよび規制に従って実行されています。鈴木博士はオーガスタ大学に雇用され、マウスの歯のフッ素症実験が完了しました。
1. マウス歯のフッ素症モデルにおける下顎切歯の抜歯
- フッ化物投与の1週間前からフッ化物処理終了まで、C57BL/6マウス(5週齢、雄)にフッ化物を含まない食餌を与える。
- 蒸留水にNaFを加え、続いて0.2μmフィルターを使用して真空ろ過することにより、フッ化物水を調製します。動物にフッ化物水をNaF(0 ppmおよび125 ppm;N = 5 /グループ)を6週間 自由に 。フッ化物水は2日ごとに作りたてのバッチと交換します。
- フッ化物水処理の6週間後、CO2 で動物を安楽死させ、続いて斬首します。
- 各マウスから切歯で下顎半球を抽出します。切歯で下顎半球を採取するには、無理な力を加えずに下顎顎の周りの筋肉を切開します。
- 下顎半球をPBSに置き、μ-CT分析(オプション)まで4°Cに保ちます。メス(#15)とハサミを使用して、標本を傷つけたり壊したりすることなく、....
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結果
歯のフッ素症モデル:図1は、対照マウスとフッ化物処理マウスの代表的なμCT画像を示しています。 対照(図1B-D)では、頸部は、中央(1.924 g / cm3)および先端(1.819 g / cm3;図1C、D)。フッ化物処理エナメル質(図1E-G)では、5つのサンプルのうち1つのサンプルのみが子宮頸部のEMDについて評価されました(0.835 g / cm3;図1Eおよび補足図1)。すべての領域のEMDは、対照と比較して減少しました(
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ディスカッション
微小硬度は、歯や骨などの硬組織の機械的特性を評価するために行われます。現在までに、さまざまな微小硬さ測定方法が報告されています。測定情報のほとんど、特にサンプル調製とくぼみ部位は不十分である可能性があります。この研究は、歯のフッ素症および歯周病モデルにおけるエナメル質および歯槽骨の微小硬度プロトコルに焦点を当てました。一貫性のある正確な結果を得るために、このプロトコルの重要なステップは、樹脂埋め込みにおける試料の向き、評価面を地面と平行に保つこと、鏡面仕上げを得るための評価面の連続研磨、および基準点によって設定されたくぼみ領域とサイトです。樹脂の埋め込みおよび研磨手順では、評価面が一貫して地面と平行であり、表面が目視または顕微鏡下で損傷していないことを確認することが重要です。オプションですが、圧痕部位を特定するためにμCT分析が推奨されます。
歯のフッ素症モデルでは、NaF(125 ppm)処理により、μCTによる頸部から中部までのエナメル質構造の同定が困難であった。先端領域のエナメル質のみが象牙質と区別できました(図1お.......
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開示事項
著者は利益相反を宣言しません。
謝辞
本論文で報告した研究は、日本学術振興会科研費JP21K09915(MO)および国立医学総合医学研究所の支援を受けて行われました。T34GM145509(MM)および国立歯科頭蓋顔面研究所。R01DE025255とR21DE032156(XH);R01DE029709、R21DE028715、R15DE027851(TK);R01DE027648およびK02DE029531(MS)。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 絹編み込み縫合糸 6-0 | テレフレックス | ||
| カニカ 小動物手術システム | ケント・サイエンティフィック・コーポレーション | SURGI 5001 | |
| CarbiMet PSA 120/P120 | Buehler | 30080120 | |
| CarbiMet PSA 60/P60 | Buehler | 36080060 | |
| CarbiMet PSA 600/P1200 | Buehler | 36080600 | |
| Castroviejo マイクロニードル ヒルダー | F.S.T | 12060-01 | |
| Epofix コールドセッティング埋め込み樹脂 | 電子顕微鏡科学 | CAT-1237 | |
| フィッシャーブランド112xxシリーズ高度な超音波洗浄機 | フィッシャーブランド | FB11201 | |
| フッ化物を含まないげっ歯類ダイエット | バイオサー | F1515 | AIN-76A、1/2"ペレット |
| in-vivoマイクロCT Skyscan 1176 | Bruker | ||
| Isomet 1000 Precisonは | Buehler | MA112180 | |
| Lappingフィルム0.3µを見た。m | マルト計器株式会社 | 日本 26-4203 | 代替案 A3-0.3 SHT、3M USA |
| ラッピングフィルム1µm | マルト計器株式会社 日本 | 26-4206 | Alternative A3-1 SHT, 3M USA |
| ラッピングフィルム 12µm | マルト計器株式会社 日本 | 26-4211 | Alternative A3-12 SHT, 3M USA |
| ラッピングフィルム 3µm | 丸藤計器株式会社 日本 | 26-4204 | Alternative A3-3 SHT, 3M USA |
| ラッピングフィルム 9µm | 丸藤計器(株) 日本 | 26-4201 | Alternative A3-9 SHT, 3M USA |
| Leica wild microscope | ライカ | LEIC M690 | |
| Metaserv 2000 可変速グラインダー ポリッシャー | ビューラー | No: 557-MG1-1160 | |
| MicroCut PSA 1200/P2500 | ビューラー | 36081200 | |
| MicroCut PSA P4000 | ビューラー | 36084000 | |
| マイクロ硬度計、ALPHA-MHT-1000Z | PACE Technologies | ||
| SamplKups 1インチ | ビューラー | No: 209178 | |
| フッ化 | フィッシャーサイエンティフィック | S299-100 | |
| ウェストコット ステッチはさみ | JEDMED | Cat. #25-1180 | |
| ZooMed Repti Thern アンダータンクヒーター (U.T.H) | Zoo Med Laboratories, Inc. | RH-4 |
参考文献
- Broitman, E. Indentation hardness measurements at macro-, micro-, and nanoscale: A critical overview. Tribol Lett. 65 (1), 23(2017).
- Lee, M. J., et al. Sirt6 activation ameliorates inflammatory bone loss in ligature-induce....
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再版と許可
