Name: Ex vivo 모델에서 조직 광물화의 포괄적인 특성 분석 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-27T14:35:00.000+00:00
Duration: 7 min 29 s
Description: 배우세요 ex vivo 모델에서 조직 광물화를 포괄적으로 특성 분석하는 방법을. micro-CT, 딥러닝, 나노압입, 라만 분광법 등 다양한 기술을 활용하여 뼈 재생을 평가하고 재생의학 치료제 후보를 조기에 식별할 수 있습니다.

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<meta charset="utf8"></head><body>외식물 모델을 사용한 골형성의 멀티모달 분석

<ol><li>Feroz, S., Cathro, P., Ivanovski, S., Muhammad, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+bone+grafts+and+substitutes%3A+A+review+of+recent+advancements+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Eng+Adv%22%5BJournal%5D)">Biomimetic bone grafts and substitutes: A review of recent advancements and applications.</a> Biomed Eng Adv. 6, 100107(2023).</li>
<li>Tsuji, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BMP2+activity%2C+although+dispensable+for+bone+formation%2C+is+required+for+the+initiation+of+fracture+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Genet%22%5BJournal%5D)">BMP2 activity, although dispensable for bone formation, is required for the initiation of fracture healing.</a> Nat Genet. 38 (12), 1424-1429 (2006).</li>
<li>Hadjidakis, D. J., Androulakis, I. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boneremodeling%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+N+Y+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Boneremodeling.</a> Ann N Y Acad Sci. 1092, 385-396 (2006).</li>
<li>Boivin, G., Meunier, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+degree+of+mineralization+of+bone+tissue+measured+by+computerized+quantitative+contact+microradiography%5BTitle%5D)+AND+%22Calcified+Tiss+Int%22%5BJournal%5D)">The degree of mineralization of bone tissue measured by computerized quantitative contact microradiography.</a> Calcified Tiss Int. 70 (6), 503-511 (2002).</li>
<li>Boivin, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+remodeling+on+the+mineralization+of+bone+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoporo+Int%22%5BJournal%5D)">Influence of remodeling on the mineralization of bone tissue.</a> Osteoporo Int. 20 (6), 1023-1026 (2009).</li>
<li>Zanghellini, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodal+analysis+and+comparison+of+stoichiometric+and+structural+characteristics+of+parosteal+and+conventional+osteosarcoma+with+massive+sclerosis+in+human+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+Str+Biol%22%5BJournal%5D)">Multimodal analysis and comparison of stoichiometric and structural characteristics of parosteal and conventional osteosarcoma with massive sclerosis in human bone.</a> J Str Biol. 216 (3), 108106(2024).</li>
<li>Trento, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((formation+around+two+titanium+implant+surfaces+placed+in+bone+defects+with+and+without+a+bone+substitute+material%3A+A+histological%2C+histomorphometric%2C+and+micro-computed+tomography+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Implant+Dent+Relat+Res%22%5BJournal%5D)">formation around two titanium implant surfaces placed in bone defects with and without a bone substitute material: A histological, histomorphometric, and micro-computed tomography evaluation.</a> Clin Implant Dent Relat Res. 22 (2), 177-185 (2020).</li>
<li>Palmquist, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+multiscale+analytical+approach+to+evaluate+osseointegration%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Sci+Mater+Med%22%5BJournal%5D)">A multiscale analytical approach to evaluate osseointegration.</a> J Mater Sci Mater Med. 29 (5), 60(2018).</li>
<li>Budán, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+radiomics+evaluation+of+bone+formation+utilizing+multimodal+%28SPECT%2FX-ray+CT%29+in+vivo+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Novel radiomics evaluation of bone formation utilizing multimodal (SPECT/X-ray CT) in vivo imaging.</a> PLoS ONE. 13 (9), e0204423(2018).</li>
<li>Hulsart-Billström, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+surprisingly+poor+correlation+between+in+vitro+and+in+vivo+testing+of+biomaterials+for+bone+regeneration%3A+results+of+a+multicentre+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Cells+Mater%22%5BJournal%5D)">A surprisingly poor correlation between in vitro and in vivo testing of biomaterials for bone regeneration: results of a multicentre analysis.</a> Eur Cells Mater. 31, 312-322 (2016).</li>
<li>Cramer, E. E. A., Ito, K., Hofmann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ex+vivo+bone+models+and+their+potential+in+preclinical+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Osteoporo+Rep%22%5BJournal%5D)">Ex vivo bone models and their potential in preclinical evaluation.</a> Curr Osteoporo Rep. 19 (1), 75-87 (2021).</li>
<li>Chan, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+trabecular+bone+explant+model+of+osteocyte-osteoblast+co-culture+for+bone+mechanobiology%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Mol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">A trabecular bone explant model of osteocyte-osteoblast co-culture for bone mechanobiology.</a> Cell Mol Bioeng. 2 (3), 405-415 (2009).</li>
<li>Doke, S. K., Dhawale, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alternatives+to+animal+testing%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Saudi+Pharma+J%22%5BJournal%5D)">Alternatives to animal testing: A review.</a> Saudi Pharma J. 23 (3), 223-229 (2015).</li>
<li>Moussi, H., et al. New formulation of injectable and degradable calcium phosphate/silanized hyaluronic acid composite foam: Investigation in a rabbit model of long bone defect. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMoussi%2C+H+%22SSRN%22">SSRN</a>. , (2024).</li>
<li>Paré, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardized+and+axially+vascularized+calcium+phosphate-based+implants+for+segmental+mandibular+defects%3A+A+promising+proof+of+concept%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Standardized and axially vascularized calcium phosphate-based implants for segmental mandibular defects: A promising proof of concept.</a> Acta Biomater. 154, 626-640 (2022).</li>
<li>Roschger, P., Fratzl, P., Eschberger, J., Klaushofer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+quantitative+backscattered+electron+imaging+for+the+measurement+of+mineral+density+distribution+in+human+bone+biopsies%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Validation of quantitative backscattered electron imaging for the measurement of mineral density distribution in human bone biopsies.</a> Bone. 23 (4), 319-326 (1998).</li>
<li>Roschger, P., Plenk, H., Klaushofer, K., Eschberger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+scanning+electron+microscopy+approach+to+the+quantification+of+bone+mineral+distribution%3A+backscattered+electron+image+grey-levels+correlated+to+calcium+K+alpha-line+intensities%5BTitle%5D)+AND+%22Scanning+Micro%22%5BJournal%5D)">A new scanning electron microscopy approach to the quantification of bone mineral distribution: backscattered electron image grey-levels correlated to calcium K alpha-line intensities.</a> Scanning Micro. 9 (1), 75-86 (1995).</li>
<li>Porter, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quick+and+inexpensive+paraffin-embedding+method+for+dynamic+bone+formation+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Quick and inexpensive paraffin-embedding method for dynamic bone formation analyses.</a> Sci Rep. 7, 42505(2017).</li>
<li>Goldschlager, T., Abdelkader, A., Kerr, J., Boundy, I., Jenkin, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Undecalcified+bone+preparation+for+histology%2C+histomorphometry+and+fluorochrome+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Undecalcified bone preparation for histology, histomorphometry and fluorochrome analysis.</a> J Vis Exp. (35), e1707(2010).</li>
<li>Kazanci, M., Roschger, P., Paschalis, E. P., Klaushofer, K., Fratzl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+osteonal+tissues+by+Raman+spectral+mapping%3A+Orientation-composition%5BTitle%5D)+AND+%22J+Str+Biol%22%5BJournal%5D)">Bone osteonal tissues by Raman spectral mapping: Orientation-composition.</a> J Str Biol. 156 (3), 489-496 (2006).</li>
<li>Unal, M., Ahmed, R., Mahadevan-Jansen, A., Nyman, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compositional+assessment+of+bone+by+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Compositional assessment of bone by Raman spectroscopy.</a> Analyst. 146 (24), 7464-7490 (2021).</li>
<li>Oliver, W. C., Pharr, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+technique+for+determining+hardness+and+elastic+modulus+using+load+and+displacement+sensing+indentation+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Res%22%5BJournal%5D)">An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments.</a> J Mater Res. 7 (6), 1564-1583 (1992).</li>
<li>Proffen, B. L., McElfresh, M., Fleming, B. C., Murray, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+anatomical+study+of+the+human+knee+and+six+animal+species%5BTitle%5D)+AND+%22Knee%22%5BJournal%5D)">A comparative anatomical study of the human knee and six animal species.</a> Knee. 19 (4), 493-499 (2012).</li>
<li>Allen, M. J., Houlton, J. E. F., Adams, S. B., Rushton, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+surgical+anatomy+of+the+stifle+joint+in+Sheep%5BTitle%5D)+AND+%22Vet+Surg%22%5BJournal%5D)">The surgical anatomy of the stifle joint in Sheep.</a> Vet Surg. 27 (6), 596-605 (1998).</li>
<li>Kleuskens, M. W. A., van Donkelaar, C. C., Kock, L. M., Janssen, R. P. A., Ito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+ex+vivo+human+osteochondral+culture+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Ortho+Res%22%5BJournal%5D)">An ex vivo human osteochondral culture model.</a> J Ortho Res. 39 (4), 871-879 (2021).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>0.20 필터</td><td>VWR&nbsp;</td><td>28145-501</td><td></td></tr><tr><td>18 G 바늘 (1,2x40 mm)</td><td>Sterican</td><td>4665120</td><td></td></tr><tr><td>3 mL 주사기</td><td>HENKE-JECT</td><td>8300005762</td><td></td></tr><tr><td>37% 염산&nbsp;</td><td>폭스바겐&nbsp;</td><td>1.00317.1000&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>아세트산(빙하)&nbsp;</td><td>시그마&nbsp;</td><td>A6283&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>아세톤&nbsp;</td><td>폭스바겐&nbsp;</td><td>20063-365년&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>알시안 블루 8GX</td><td>VWR&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>361186 수산화암모늄</td><td>VWR&nbsp;</td><td></td><td></td>318612</tr><tr><td>Apatitic tricalcium phosphate&nbsp;</td><td>Centre for Biomedical and Healthcare Engineering (광산 Saint Etienne, 프랑스)</td><td>TV26U&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>아조플록신</td><td>시그마&nbsp;</td><td></td><td></td>210633</tr><tr><td>벤조일 퍼옥사이드</td><td>시그마&nbsp;</td><td>8.01641.0250</td><td></td></tr><tr><td>BMP2</td><td>메드트로닉&nbsp;</td><td>InductOs 1.5 mg/mL</td><td></td></tr><tr><td>Brillant 크로세인&nbsp;</td><td>알드리치&nbsp;</td><td></td><td></td>2107507</tr><tr><td>CT복스&nbsp;</td><td>브루커</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>데이터뷰어&nbsp;</td><td>Skyscan-Diamond</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>blade</td><td>Struers</td><td>MOD13</td><td></td></tr><tr><td>Diamond saw</td><td>Struers</td><td>Accutom-50</td><td></td></tr><tr><td>DiaPro Mol B3 다이아몬드 솔루션</td><td>Struers</td><td>40600379</td><td></td></tr><tr><td>DiaPro Nap B1 다이아몬드 솔루션</td><td>Struers</td><td>40600373</td><td></td></tr><tr><td>이염기성 인산 나트륨 (Na2HPO4)</td><td>Sigma&nbsp;</td><td></td><td></td>102404598</tr><tr><td>Dibutyl Phtalate</td><td>Chimie-Plus Laboratoires</td><td>28656</td><td></td></tr><tr><td>DragonFly 소프트웨어&nbsp;</td><td>ORS</td><td>2022.1.0.1231.&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) 고포도당, GlutaMAX(TM), 피루브산</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>31966-021</td><td></td></tr><tr><td>Eosine Y- Surgipath&nbsp;</td><td>시그마&nbsp;</td><td></td><td></td>1002830105</tr><tr><td>에리스로신 B</td><td>시그마&nbsp;</td><td></td><td></td>102141057</tr><tr><td>에탄올 절대</td><td>VWR&nbsp;</td><td></td><td></td>20820362</tr><tr><td>유킷&nbsp;</td><td>Dutscher</td><td>6.00.01.0003.06.01.01</td><td></td></tr><tr><td>Falcon 50 mL</td><td>Sarstedt</td><td>62.547.254</td><td></td></tr><tr><td>염화철 육수화물 (FeCl3, 6H2O)&nbsp;</td><td>머크&nbsp;</td><td>1.03943.0250</td><td></td></tr><tr><td>소 태아 혈청 (FBS)&nbsp;</td><td>Eurobio</td><td>CVFSVF00</td><td></td></tr><tr><td>Fuchsine acid</td><td>Merck&nbsp;</td><td>1.05231.0025&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Hank's Balanced Salt Solution (HBSS)</td><td>바이오세라</td><td>MS01NG100J</td><td></td></tr><tr><td>헤마톡실린</td><td>시그마&nbsp;</td><td>86.118.9&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>등방압 프레스</td><td>Nova Suisse</td><td>Pmax 1500 bars</td><td></td></tr><tr><td>레이저 회절 과립계</td><td>&nbsp; Malvern</td><td>Mastersizer 3000</td><td></td></tr><tr><td>라이트 그린</td><td>Prolabo&nbsp;</td><td></td><td></td>28947135</tr><tr><td>탄산 리튬</td><td>시그마&nbsp;</td><td>A13149&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>MD-Mol 연마 천</td><td>Struers</td><td>40500077</td><td></td></tr><tr><td>Methylcyclohexane</td><td>VWR&nbsp;</td><td>8.06147.1000&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>메틸시클로헥산&nbsp;</td><td>폭스바겐&nbsp;</td><td>8.06147.1000&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>메틸시클로헥산&nbsp;</td><td>폭스바겐&nbsp;</td><td>8.06147.1000&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>메틸메타크릴레이</td><td>트 시그마&nbsp;</td><td>8.00590.2500</td><td></td></tr><tr><td>마이크로 CT, 마이크로 스캐너&nbsp;</td><td>Bruker</td><td>Skyscan 1272</td><td></td></tr><tr><td>일염기성 인산나트륨 (NAH2PO4)</td><td>시그마&nbsp;</td><td>71496</td><td></td></tr><tr><td>모르타르</td><td>프리치&nbsp;</td><td>Pulverisette 6</td><td></td></tr><tr><td>N, N, 디메틸 아닐린</td><td>시그마&nbsp;</td><td>803060</td><td></td></tr><tr><td>나노 인덴테이션 스테이션</td><td>Anton Paar</td><td>NHT2</td><td></td></tr><tr><td>ND-Nap 연마 천</td><td>Struers</td><td>40500080</td><td></td></tr><tr><td>OATS 골연골 자가이식 전사 시스템 세트, 4,75 mm</td><td>Arthrex</td><td>AR-1981-04S</td><td></td></tr><tr><td>OATS 골연골 자가이식 전사 시스템 세트, 8 mm</td><td>Arthrex</td><td>AR-1981-08S</td><td></td></tr><tr><td>오렌지 G</td><td>Ral</td><td>M15</td><td></td></tr><tr><td>파라포름알데히드(PFA)</td><td>시그마&nbsp;</td><td>P6148</td><td></td></tr><tr><td>Peel-a-way 일회용 임베딩 금형</td><td>Polysciences, Inc</td><td>18646C-1</td><td></td></tr><tr><td>페니실린/스트렙토마이신(P/S)</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>15140122</td><td></td></tr><tr><td>인산염 완충 식염수(PBS)</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>10010023</td><td></td></tr><tr><td>포스포몰리브딕산&nbsp;</td><td>시그마&nbsp;</td><td>221856-100 g</td><td></td></tr><tr><td>포스 포 텅스텐 산</td><td>Aldrich&nbsp;</td><td>12863-5&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>폴리싱 머신</td><td>Sturers</td><td>Dap V</td><td></td></tr><tr><td>Poupinel</td><td>MEMMERT</td><td>TV26U&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>라만 마이크로분광계</td><td>Renishaw</td><td>InVia Qontor</td><td></td></tr><tr><td>Safran du G&acirc; 티네&nbsp;</td><td>라보노르드&nbsp;</td><td></td><td></td>11507737</tr><tr><td>주사 전자 현미경</td><td>Carl Zeiss</td><td>Evo LS 10</td><td></td></tr><tr><td>SEM</td><td>Zeiss</td><td>Carl Zeiss Evo LS10</td><td></td></tr><tr><td>SiC 호일/연삭지</td><td>Struers</td><td>40400008 (#320), 40400011 (#1000), 40400122 (#2000), 40400182 (#4000)</td><td></td></tr><tr><td>은 페인트</td><td>전자 현미경 과학</td><td>12686-15</td><td></td></tr><tr><td>패러데이 컵, 탄소, 알루미늄 및 실리콘 표준이 포함된 표준 스터브</td><td>Micro-Analysis Consultants Ltd</td><td>8602</td><td></td></tr><tr><td>T25 플라스크</td><td>Corning</td><td>430639</td><td></td></tr><tr><td>Xylene</td><td>VWR&nbsp;</td><td>28975.325</td><td></td></tr><tr><td>자일리딘 폰소</td><td>알드리치&nbsp;</td><td>19.976-1&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

ex vivo 모델에서 조직 광물화의 포괄적인 특성 분석

Comprehensive Characterization of Tissue Mineralization in an Ex Vivo Model

식식물의 micro-CT 이미지는 그림 2에 나와 있습니다. 수동 분할을 사용하면 전역 임계값을 사용하여 중앙 운하에 존재하는 시멘트에서 뼈를 최적으로 분리할 수 없습니다. 섬유주 뼈와 시멘트에 대한 인식을 개선하기 위해 딥 러닝을 사용할 것을 제안합니다. 딥 러닝은 생체 재료 특성을 인식하는 데 강력하며 뼈와 시멘트 사이의 분리를 개선하여 시멘트-뼈 상호 작용을 더 잘 평가할 수 있도록 합니다. 이것은 시멘트와의 계면에서 형성된 뼈의 양을 정확하게 정량화하고 이 계산에 거짓 픽셀을 포함하지 않기 위해 가장 중요합니다.
그러나 단순히 계면에서 뼈를 정량화하는 것만으로는 새로 형성된 뼈를 특성화하기에 충분하지 않습니다. 새로운 뼈의 강도와 이 새로운 기질의 형성을 이끈 세포 메커니즘을 더 잘 이해하기 위해서는 뼈 기질과 세포 구성에 대한 보다 심층적인 연구가 필요합니다. 골 매트릭스는 qBEI와 Raman 미세분광법의 두 가지 보완적인 접근법을 사용하여 특성화할 수 있습니다. qBEI 이미지의 예는 그림 3에 나와 있습니다. qBEI를 사용하면 그레이스케일로 인코딩된 각 픽셀이 칼슘 농도로 변환됩니다. 이는 섬유주 뼈의 칼슘 함량 분포를 평가하고 (i) 시멘트와의 계면에서 새로 형성된 뼈의 광물화 정도와 (ii) 시멘트의 존재가 섬유주 뼈의 광물화를 방해하는지 여부를 이해하기 위한 전제 조건입니다. qBEI의 장점은 더 긴 획득 시간이 필요한 라만 미세분광법과 달리 매우 짧은 시간에 고해상도 이미지를 획득할 수 있다는 것입니다. 그런 다음 칼슘 분포에서 Ca평균, Ca피크 및 Ca너비 와 같은 qBEI 매개변수를 파생하여 두 시멘트 또는 생체 재료 간의 반응을 비교하는 데 사용할 수 있습니다.
반면에, qBEI는 생체 재료와의 계면에서 뼈 기질의 유기 단계의 품질에 대한 어떠한 정보도 제공하지 않습니다. 유기상의 재료 특성에 대한 추가 정보는 Raman microspectroscopy에서 파생됩니다. 라만 미세분광법은 전도성 탄소층을 제거하기 위해 빠른 표면 연마 및 연마 후 qBEI에 사용된 것과 동일한 표본에서 수행됩니다. Raman 미세분광법에서 스펙트럼은 각 픽셀 위치에서 획득됩니다. 원시 미처리 및 처리된 라만 스펙트럼의 예가 그림 4에 나와 있습니다. 각 스펙트럼은 분석된 픽셀의 조성에 대한 정보를 포함하며, 임베딩 수지(이 경우 pMMA, 광물상, 피크 v1PO4 및 v1CO3 및 유기상, 피크 Pro, Hyp, CML, Amide III, PG, CH2, Pen)와 관련된 피크를 포함한다. 및 Amide I. 그림 4의 예에서 처리되지 않은 스펙트럼은 근적외선 적색 레이저가 사용되지만 ~812cm-1에서 코팅 수지의 기여도와 형광으로 인한 0이 아닌 곡선 기준선을 보여줍니다. 스펙트럼 처리는 다양한 라만 파라미터의 정확한 계산, 특히 배경 형광의 제거를 보장하기 위한 전제 조건입니다. 데이터를 수집할 때 사용자는 ~960cm-1에 위치한 v1PO4 피크의 존재를 확인하기 위해 정확한 위치 지정과 검출기 포화 방지를 모두 보장해야 합니다. 후처리 후, 피크 강도 비율은 특성 진동 모드의 위치에 따라 계산됩니다.
그러나 재료 구성의 변화가 생체 역학적 반응의 변화로 이어졌는지는 의문입니다. 새로 형성된 뼈의 생체 역학에 대한 정보를 수집하기 위해 라만 미세 분광법에 사용되는 동일한 샘플에 대해 나노인덴테이션 조사를 체계적으로 수행합니다. 조직 역학적 정보는 하중 대 깊이 곡선으로 표시되는 나노인덴테이션 곡선에서 얻습니다(그림 5). 테스트가 끝날 때 깊이가 0으로 돌아가지 않는다는 점은 소성 변형과 재료에 생성된 영구적인 손상을 나타낸다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 압입 크리프 비율은 깊이 대 시간 곡선에서 파생됩니다.
마지막으로, 조직학적 염색은 세포 수준에서 생체 물질에 대한 조직 반응을 평가하는 데 사용됩니다(그림 6). 제안된 조직학적 염색을 통해 골형 조직의 존재를 결정할 수 있을 뿐만 아니라 세포(대식세포, 다핵 거대 세포, 파골세포, 조골세포)의 식별 및 생체 물질과의 계면에 섬유질 캡슐의 존재 가능성도 결정할 수 있습니다. 이는 생체 재료의 생체 적합성을 이해하는 데 매우 중요할 뿐만 아니라 생체 재료가 분해될 때 새로운 뼈의 지속성을 이해하는 데 매우 중요합니다.
전반적으로 다중 방법 접근 방식을 통해 뼈 형성, 새로 형성된 뼈의 품질 및 세포 구성에 대한 심층적인 연구를 수행할 수 있습니다. 제안된 순차적 순서로 수행할 경우 동일한 샘플에 대해 모든 조사를 수행할 수 있어 비용과 처리 시간을 줄일 수 있습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67235/67235fig01.jpg"> 그림 1: 그래픽 요약. 프로토콜 단계에 대한 요약이 여기에 제공됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67235/67235fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67235/67235fig02.jpg"> 그림 2: Micro-CT 및 딥 러닝 분석. (A) micro-CT 이미지의 3D 재구성. (B) Bone and cement segmentation: 수동 분할과 딥 러닝의 비교. 눈금 막대 = 5cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67235/67235fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67235/67235fig03.jpg"> 그림 3: 칼슘 함량을 측정하기 위한 정량적 후방 산란 전자 이미징. (A) 주사전자현미경(SEM)에서 얻어진 회색 레벨로 구성된 후방 산란 이미지는 이미지 분석 소프트웨어에 의해 (B) 뼈 샘플의 핫 스폿을 보여주는 칼슘 맵으로 변환됩니다. (C) 뼈 면적 대비 칼슘 함량의 분포를 그래프로 표시하고 세 가지 주요 qBEI 매개변수인 Camean, Capeak 및 Ca너비를 계산합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67235/67235fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67235/67235fig04.jpg"> 그림 4: 라만 스펙트럼의 예. (A) 스펙트럼 범위 800 - 1800 cm-1에서 얻은 원시 미처리 라만 스펙트럼. 스펙트럼이 0부터 시작하지 않기 때문에 형광 배경이 명확하게 보입니다. 수지 기여도(pMMA)는 ~812cm-1에서 명확하게 볼 수 있습니다. (B) 처리된 스펙트럼. 관심 있는 다양한 진동 모드의 위치가 스펙트럼에 표시됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67235/67235fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67235/67235fig05.jpg"> 그림 5: 나노인덴테이션에 의한 조직 기계적 특성 조사. (A) 나노인덴테이션 장치는 시편 블록의 표면에서 관심 영역의 위치를 정의하는 데 사용되는 광학 부품으로 구성되며, 그런 다음 블록이 압흔 부분 아래로 이동됩니다. (B) 하중 대 시간 및 깊이 대 시간은 압흔 시험 중에 플롯되며 (C) 하중 대 깊이 곡선. 이 예에서 선택한 깊이는 400nm로 고정되었습니다. 최대 하중(Lm), 하중 종료 시 깊이(hl), 일시 중지 기간 후의 깊이(hm), 하역 세그먼트의 기울기(S) 및 테스트의 하중-하역 단계 아래 면적(Wplast)은 하중 대 깊이 곡선에서 파생되며 다양한 나노인덴테이션 매개변수를 계산하는 데 사용됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67235/67235fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67235/67235fig06.jpg"> 그림 6: 배양 28일 후 시멘트로 처리한 골연골 외식물의 조직학적 분석. (A) Movat 염색은 뼈와 결함을 채우는 시멘트를 포함한 조직 구조를 보여줍니다. (B) HES 염색은 시멘트 주변의 조직 통합 및 세포 반응을 보여줍니다. 눈금 막대: 2.5mm. (C) (B)에서 강조 표시된 영역의 확대, 시멘트와 주변 조직 사이의 인터페이스를 자세히 설명하며, 여기서 세포가 시멘트에 침입하는 것을 관찰할 수 있습니다. 척도 막대: 500 μm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67235/67235fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

Ex vivo 모델에서 조직 광물화의 포괄적인 특성 분석

The extensive characterization of tissue mineralization in the context of bone regeneration represents a significant challenge, given the numerous ...

comprehensive-characterization-tissue-mineralization-an-ex-vivo

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

비 - 파괴적인 볼륨 시각화는 가장 효율이 X - 선 마이크로 컴퓨터 tomography (CT) 어떤의 단층 기술에 의해 형성될 수 있습니다.

고해상도 3D 영상의 전 VIVO</em마이크로 중부 표준시로> 생물 학적 샘플

동물 모델은 자주 뼈에 암 전이를 공부하는 활용하고 있습니다. 이 프로토콜에서 우리는 뼈 전이 연구에 대한 종양 접종의 일반적인 두 가지 방법을 설명하고 간략하게이 모델을 모니터링하고 정량화하기 위해 이용 분석의 일부를 설명합니다.

뼈 전이의 모델

이 비디오에서는 음이온 성 염료 인 Alizarin Red S를 사용하여 조골 세포 분비 칼슘 침전물을 검출하는 방법을 설명합니다. 배양된 조골세포를 먼저 염색한 다음 칼슘 침전물의 비색 정량화 또는 조골세포 광물화 정도를 위해 염료를 회수합니다.

In vitro mineralization assay: Alizarin Red S 염색 및 추출에 의한 뼈 이식 대체체의 골아세포 칼슘 침전물을 정량화하는 비색 방법

이 원고에서는 광물화된 조직의 동결된 절편에 대한 여러 차례의 형광 이미징에서 여러 차례의 반응 측정의 정렬된 복합 이미지를 생성하기 위해 고처리량 반자동 극저온 조직학 플랫폼을 제시합니다.

높은 처리량, 광물 조직의 멀티 이미지 Cryohistology

선물이 두 인간의 뼈 세포 선으로 발표 하는 소포에 미네랄의 상태를 비교 하는 프로토콜: hFOB 1.19와 Saos-2. 그들의 강화 프로 파일에 의해 알리자린 레드-S (아칸소-S) 얼룩, 자외선 (UV) 빛 시각화, 전송 전자 현미경 (TEM) 이미징 및 에너지 흩어진 엑스레이 microanalysis (EDX)을 분석 했다.

미네랄 hFOB 1.19에 의해 생산 및 Saos-2 세포를 사용 하 여 전송 전자 현미경 에너지 흩어진 엑스레이 Microanalysis와 분석

심혈관 질환은 전 세계적으로 주요 사망 원인입니다. 혈관 석회화는 심혈관 이환율 및 사망률의 부담에 실질적으로 기여합니다. 이 프로토콜은 형광 영상화에 의해 시험관내에서 혈관 평활근 세포 매개 칼슘 침전을 정량화하는 간단한 방법을 설명합니다.

시험관 내에서 칼슘 침착을 정량화하기 위한 반자동화되고 재현 가능한 생물학적 기반 방법

여기에서는 인간 골수의 생체 내 구조의 복잡성을 반영하는 구현하기 쉽고 표준화된 미세생리학적 시스템을 설명하여 광범위한 정상 및 병리학적 사건을 미세하게 연구할 수 있는 관련 모델을 제공합니다.

생리학적 또는 종양적 맥락에서 상주 세포 간의 역학 및 상호 작용을 조사하기 위한 인간 골수 3D 모델

이 논문은 광물화 가능성을 관찰하기 위해 쥐 대동맥을 분리한 후 석회화된 세포외 소포를 추출하여 혈관 석회화를 얻고 평가하는 방법론을 제시합니다.

In Vitro 및 In Vivo 모델을 사용한 세포외 Vesicle-Mediated Vascular Calcification 분석

이 프로토콜은 Hematoxylin-Eosin(HE) 염색과 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(Micro-CT) 기술을 결합하여 골다공증 마우스 모델에서 뼈 미세구조의 정량적 평가를 위한 경제적이고 효율적인 방법을 제시합니다.

골다공증 마우스 모델에서의 섬유주 뼈 미세구조 평가

우리는 다양한 계층적 수준에서 뼈 재생을 평가하는 프로토콜을 제안합니다. 이 다중 모달 접근법은 다양한 길이 척도에서 구조 분석을 가능하게 하여 시료 준비의 문제를 효과적으로 해결합니다. 또한 생체 재료가 뼈 재생을 촉진하는 효과를 평가하는 신뢰할 수 있는 워크플로우를 제공합니다.

골 재생 및 스캐폴드 성능 평가를 위한 다중 모드 접근법

이 프로토콜은 메타크릴화 젤라틴(GelMA) 하이드로겔에 박힌 인간 골세포를 이용해 탈세포화된 세포외기질을 보충하여 3D 골 구조물을 제작하는 과정을 설명합니다. 이 방법은 저비용, 확장 가능, 기본 실험실 장비와 호환되어 근골격계 질환 과정을 연구할 수 있는 번역 플랫폼을 제공합니다.

인간 골격계와 탈세포화된 세포외기질을 이용한 근골격계 질환 모델링을 위한 3D 골배양 플랫폼

배우세요 ex vivo 모델에서 조직 광물화를 포괄적으로 특성 분석하는 방법을. micro-CT, 딥러닝, 나노압입, 라만 분광법 등 다양한 기술을 활용하여 뼈 재생을 평가하고 재생의학 치료제 후보를 조기에 식별할 수 있습니다.

Ex vivo 모델에서 조직 광물화의 포괄적인 특성 분석

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