Een sectie-, coring- en beeldverwerkingshandleiding voor aanschaf en analyse van corticale botmonsters met hoge doorvoer voor Synchrotron Micro-CT

Beschikbare gegevens met betrekking tot de aanschaf van botmonsters voor synchrotron micro-computertomografie blijven schaars. Onze uitgebreide tutorial biedt een methodologie die eenvoudig, minimaal destructief en kosteneffectief is. Het verkrijgen van botmonsters met consistente afmetingen en een cilindrische vorm is cruciaal om ervoor te zorgen dat de resulterende gegevenssets van de hoogste kwaliteit zijn en de resultaten toepasbaar zijn.

De technieken die in dit manuscript worden beschreven, zijn toepasbaar op het boren van rotsen, fossielen of elk hard materiaal. We hebben deze gebruikt om uniform gedimensioneerde kernen van rotsen en enkele kristallen te verzamelen voor hogedrukexperimenten om de reologie van de aardkorst en de bovenste mantel te onderzoeken. Beginnende kernborers kunnen ervaren dat het botmonster kegelvormige vormen aanneemt.

Dit kan worden aangepakt door voldoende tijd te geven voor het wegspoelen van botdeeltjes van de boorstang en het verlagen van de snelheid van het boren. Er is een gebrek aan instructieve teksten en video's die de aanschaf van botmonsters voor synchrotron micro-computertomografie demonstreren en dit is de logische analyse. Onze stap-voor-stap tutorial voor botvoorbereiding helpt om deze gap te dichten.

Plaats een glazen microscoopglas van 75 bij 25 millimeter op hete platen tot 140 graden Celsius en smelt een rijkelijke hoeveelheid thermische epoxyhars op het midden van de plaat. Druk de onderkant van het botblok in de thermische epoxyhars op het microscoopglas met de lengte van het bot loodrecht op de plaat. Verplaats het monster heen en weer om de onderkant van het bot te coaten en een veilige hechting te garanderen.

Laat het gemonteerde monster ongeveer vijf minuten op de hete plaat rusten om de thermische epoxy in de poriën en scheuren te laten trekken, waarbij ervoor wordt gezorgd dat de epoxy op de plaat vrij is van bellen. Als er bellen aanwezig zijn, verplaats het monster heen en weer om ze te verwijderen. Gebruik stompe pincetten om de plaat met het gemonteerde monster van de hete plaat te verwijderen en laat het ongeveer 10 minuten afkoelen op kamertemperatuur, verwijder vervolgens eventueel overtollig epoxy van de rand van de plaat met een scheermes om ervoor te zorgen dat de klemmen de plaat goed vastgrijpen.

Bevestig de plaat met het aangebrachte monster aan een glazen klemmenplaat en monteer de klemmen op de draaibare arm van een traagsnijdende slijpzaag, waarbij deze zo wordt gepositioneerd dat een dwarsdoorsnede van het bot loodrecht op de lengte kan worden gesneden. Pas de draaibare arm aan om ervoor te zorgen dat de zaagblad het monster raakt en doorsnijdt. Voeg gewichten toe aan de verre kant van de snijarm om het gewicht van de arm te compenseren en voeg gedistilleerd water en snijvloeistof toe aan het vloeistofreservoir.

Bevestig het diamantschijfblad stevig en zorg ervoor dat het vloeistofniveau het snijgedeelte van het blad onderdompelt. Stel de snelheid in op 200 RPM en laat het monster langzaam op het blad zakken. Zodra de zaag begint te snijden, zorg er dan voor dat het blad en de klemmen niet wiebelen of stuiteren.

Als dat het geval is, stop dan onmiddellijk met zagen en draai de blad- of klemmenarmassemblage vast. Als de klemmen agressief op en neer bewegen, voeg dan meer contragewichten toe. De eerste dikke doorsnede is een afvaldoorsnede die een goed gedefinieerd oppervlak zal opleveren dat parallel is aan elke aanvullende doorsnede.

Na de initiële afvaldoorsnede, verhoog de draaibare arm en beweeg de klemmen vijf millimeter naar het blad toe met behulp van de positioneringsdial. Nadat het snijden is voltooid, plaats de glazen plaat met het gemonteerde monster op een hete plaat om de thermische epoxy te smelten. Monteer vijf millimeter botsecties op de bodem van een ondiepe aluminium schotel met behulp van de eerder beschreven thermische epoxybindingstechniek.

Plaats de schotel op een XY-machinetafel van de freespers en draai de bevestigingsklemmen met de hand vast. Steek een holle as van twee millimeter binnendiameter met een diamantgeslepen boortje in de freespers en pas de dieptebegrenzer aan om te voorkomen dat er door de schotel wordt geboord. Lijn het centrale voorste aspect van het botmonster uit onder de boor, terwijl u dicht contact met het periosteum en ostium of sterk trabeculaire gebieden vermijdt.

Vul de schotel met gedistilleerd water om het monster volledig te bedekken, wat hitteophoping, verbranding van het monster en schade aan de boor tijdens het boren voorkomt. De freespers kan gevaarlijk zijn als er geen goede veiligheidsmaatregelen worden genomen. Operators moeten ervoor zorgen dat ze veiligheidsbrillen dragen, dat losse kleding wordt vastgezet en dat lang haar wordt teruggetrokken zodat het niet in de spindel kan blijven haken.

Voor de eerste paar contactmomenten tussen de boorstang en het bot, oefen zachte druk uit om een ring op het superieure oppervlak van het bot te slijten. Dit voorkomt dat de boor aan het begin van het boorproces afwijkt en zorgt voor een juiste plaatsing van de boor. Tijdens het boren, til de boor in en uit het monster terwijl de punt van de boor onder het wateroppervlak blijft.

Doe dit om de paar seconden om opgevangen botdeeltjes weg te spoelen en ervoor te zorgen dat er geen puin de boor verstopt. Nadat het boren is voltooid, kan het resulterende botkern vast komen te zitten in de holle boorstang. Gebruik een paar fijne pincetten of een kleine inbussleutel om de kern uit de boor te verwijderen.

Bewaar het gekernde monster in een gelabelde microcentrifugebuis op een koele en droge plaats tot het beeldvormingsproces. De beschreven methode van kernmonsters bleek zeer effectief en efficiënt te zijn. Representatieve figuren die de beeldverwerkingsworkflow van een gekernd monster vergelijken met een monster dat is verkregen met behulp van een draaiende gereedschap zijn hier getoond.

Het monster dat met het gebruikelijke draaiende gereedschap is gesneden, vertoonde een verhoogd aantal kanalen en lacunae en een verminderde