마찰 테스트 - 활막 관절 생물 역학, Mechanobiology 및 물리적 조절 연구를위한 생물 반응기 장치

본 프로토콜은 두 개의 접촉하는 생물학적 카운터페이스에 동시 상호 슬라이딩 및 정상 하중을 적용하는 마찰 시험 장치를 기술한다.

전통적으로 우리는 마찰 계수를 계산하기 위해 비 살아있는 조직을 연구하기 위해 테스터를 사용했지만 살아있는 조직을 테스트하고 생물학적 상호 작용을 평가하는 테스터의 기능을 크게 확장하고 있습니다. 마찰 테스트 장치는 상호 변환 운동과 압축 하중을 생체 조직 외식식물의 접촉 표면에 전달합니다. 이 장치는 모듈식이므로 다양한 생물학적 카운터 페이스를 테스트 할 수 있습니다.

이 방법은 마찰력이 살아있는 연골과 활막의 기계적 및 기계생물학적 반응에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 통찰력을 제공 할 수 있으며, 이는 관절 건강을 유지하기위한 새로운 전략으로 이어질 수 있습니다. 청소년 소 활액을 수확하여 시작하십시오. 메스 블레이드를 사용하여 관심있는 활막 영역의 윤곽선을 추적하십시오.

포셉을 사용하여 활막의 한쪽 끝을 잡고 부드럽게 들어 올려 활막 원위를 하부 뼈까지 뻗습니다. 메스 블레이드를 사용하여 뼈에서 활액을 제거하고 조직을 적절한 배양 배지 또는 테스트 욕조 용액에 넣으십시오. 그런 다음 경골을 조절 가능한 홀더에 고정시켜 어린 소 연골을 수확하십시오.

연골 표면과의 접촉을 피하면서 반월 연골을 조심스럽게 제거하십시오. 경골 고원의 바깥 쪽 가장자리에서 상자 커터를 사용하여 뼈쪽으로 연골에 수직으로 자릅니다. 연골을 완전히 절단하여 가장자리 또는 측면을 똑바로 만듭니다.

과도한 조직을 제거하십시오. 바깥 쪽 가장자리에서 상자 커터를 사용하여 뼈와 연골 사이의 계면에서 깨끗한 절단을 만듭니다. 고원 표면에서 경골 스트립을 제거하려면 절단 아래에 평평한 머리 스크루 드라이버를 부드럽게 삽입하고 부드럽게 회전하여 연골 아래 뼈에서 관절 연골을 느슨하게하십시오.

샘플이 느슨해지면 연골 스트립이 뼈에서 분리될 때까지 드라이버를 천천히 앞으로 밀어 넣습니다. 스크루 드라이버가 연골이 아닌 뼈쪽으로 밀려 있는지 확인하십시오. 박스 커터를 사용하여 경골 고원 표면을 절단하여 원하는 크기와 두께의 직사각형 샘플을 생성합니다.

조직을 적절한 배양 배지 또는 테스트 욕조 용액에 넣으십시오. 경골 스트립이 하단 카운터 페이스로 사용되는 경우 분리 가능한 마그네틱 베이스를 제거하고 직경 60mm의 페트리 접시를 탈착식 받침대의 윗면에 붙입니다. 페트리 접시를 제자리에 붙인 상태에서 분리 된베이스를 고정 된 받침대에 부착하고 페트리 접시를 표시하여 슬라이딩 방향을 나타냅니다.

소량의 시아 노 아크릴레이트를 접시의 중앙에 바르십시오. 경골 스트립을 스테이지의 슬라이딩 방향에 맞춥니다. 연골 스트립을 접시에 부드럽게 누르십시오.

탈착식 마그네틱 베이스를 마찰 테스터의 페어링된 고정 베이스로 복원합니다. Petri 접시에 원하는 테스트 욕조 용액을 채 웁니다. 활막이 상단 카운터페이스로 사용되는 경우, 마찰 시험기에서 로딩 플래튼과 지지봉을 제거하십시오.

활액을 원형 플래튼 위에 놓습니다. 활액을 확보하려면 그 둘레에 O 링을 퍼뜨립니다. 포셉을 사용하여 활액을 부드럽게 잡아 당겨 조직 타우트를 스트레칭하고 O 링 아래로 평평하게 만듭니다.

수술 가위로 과도한 조직을 다듬으십시오. 적재 플래튼과 지지대를 마찰 시험기로 복원하십시오. 시노븀이 하단 카운터 페이스 위로 맴돌고 테스트 욕조에 잠기도록 로딩 플래튼의 수직 높이를 조정하십시오.

장착된 시편을 마찰 시험기 장치에 삽입합니다. 아날로그 데이터 빌드 MF DAQ를 엽니다. 로드 PID를 초기화하고 프로그램에서 동적 호출자 창을 트리거합니다.

아날로그 데이터 빌드 MF DAQ를 실행하고 실행 단추를 눌러 로드 PID 창을 초기화합니다. 동적 호출자 트리거 창에서 스테퍼 탭으로 이동합니다. 사용자 입력 상자에서 변환 단계의 가속도, 속도 및 거리를 지정합니다.

테스트 기간을 입력하려면 시간 상태 테이블의 오른쪽 하단에 있는 폴더 열기 단추를 클릭하고 스테퍼 시간 인덱스 파일 경로를 선택합니다. 그런 다음 음성 코일 탭에서 테스트 기간을 다시 지정합니다. 시간 상태 테이블의 오른쪽 하단에 있는 폴더 열기 단추를 클릭하여 보이스 코일 인덱스 파일 경로를 선택하고 파일을 선택합니다.

이것은 보이스 코일이 사용되는지 여부에 관계없이 수행되어야합니다. 정상 하중을 적용하십시오. 데드웨이트를 사용하는 경우, 원하는 중량을 로딩 플래튼 위의 리니어 베어링에 배치하십시오.

적용된 하중과 적재 플래튼 및 지지봉의 중량이 로드셀 정격 용량을 초과하지 않는지 확인하십시오. 파일 오른쪽 상자 오른쪽에 있는 폴더 열기 단추를 사용하여 데이터 저장소의 경로와 파일 이름을 선택합니다. txt 확장명으로 파일을 저장합니다.

아래쪽 카운터페이스를 위쪽 카운터페이스 아래에 가운데에 놓고 0X 위치로 설정합니다. 이렇게 하려면 실행 단추를 눌러 동적 호출자 트리거 창을 실행합니다. 스테퍼 탭에서 홈 버튼을 클릭하여 스테이지를 마지막으로 저장된 제로 X 위치로 이동합니다.

카운터페이스가 정렬되지 않은 경우 녹색 왼쪽 및 오른쪽 화살표 단추를 클릭하여 스테이지를 이동합니다. 원하는 위치에 도달하면 제로 버튼을 클릭하여 현재 스테이지 위치를 새 제로 X 위치로 저장합니다. 중지 단추를 클릭하여 동적 호출자 트리거 창을 중지합니다.

위쪽 및 아래쪽 카운터페이스가 가운데에 배치되면 스테이지의 순환 이동을 시작하여 샘플의 마찰 테스트를 시작합니다. 무대가 움직이면 천천히 상단 카운터 페이스를 하단과 접촉시킵니다. 테스트를 실행하여 마찰 테스트 데이터를 수집합니다.

원하는 테스트 기간이 지나면 정지 버튼을 누르고 상단 카운터 페이스를 들어 올리고 하단 카운터 페이스와 접촉하지 않도록 이동하여 시편을 언로드하여 테스트를 중지하십시오. 사용자 지정 코드를 사용하여 사이클당 마찰 계수와 히스테리시스를 계산합니다. 단일 폴더에 모든 관련 파일이 포함되어 있는지 확인합니다.

마찰 사이클 런을 엽니다. m 파일. 스크립트에서 실행 단추를 클릭합니다.

분석할 원시 데이터 파일과 원하는 저장 위치를 선택합니다. 마찰 계수 및 히스테리시스 플롯은 MATLAB에 의해 출력됩니다. 활막 온 연골 구성은 시븀이 내막층이 하부 연골과 접촉하도록 직경 10mm 아크릴 로딩 플래튼에 시노븀을 장착한 청소년 소 외식편을 마찰 테스트하는 데 사용되었습니다.

경골 스트립을 연골 대향면으로 사용하였다. 유효 마찰 계수는 각 왕복 사이클에 걸쳐 FN으로 나눈 FT의 평균으로부터 계산한 다음, 시험 지속기간에 대해 플롯팅하여 마찰 계수 대 시간 플롯을 산출하였다. 각 시험에 대해, 마찰 계수 값은 전체 시험에 걸쳐 평균화되었다.

PBS 테스트 배쓰에서, 평균 마찰 계수 값은 접촉 응력이 증가함에 따라 증가하였다. 반대로, 평균 마찰 계수 값은 소 활액 욕조에서 접촉 응력이 증가함에 따라 유사하게 유지되었다. 표면을 접촉시키기 전에 부하 데이터 수집을 시작해야 합니다.

이렇게 하면 적절한 테어 하중을 계산할 수 있습니다. 조직 및 윤활욕 성분은 주어진 실험 섭생법에 의해 부여된 생물학적 변화를 평가하기 위해 시험 전후에 평가될 수 있다.