Tworzenie modelu ubytku ubytku ubytku w kości korowej kości udowej szczura
21 listopada 2023
Tutaj prezentujemy protokół tworzenia defektu w tkance trzonu kości udowej szczura. Model ten może oceniać wydajność biomateriału pod wpływem stresu biomechanicznego i badać mechanizmy regeneracji kości związane z osteogenezą błoniastą.
Różne modele zwierzęce z ubytkami kostnymi są wykorzystywane do badania potencjału terapeutycznego inżynierii tkankowej w leczeniu kości. Jednak większość z nich nie jest w stanie generować standardowych defektów w warunkach obciążenia biomechanicznego, co jest ważne w ocenie efektu gojenia kości przez materiały jelitowe. W porównaniu z tradycyjnymi modelami ubytków kostnych, najnowszy model ubytku kości korowej w jamie skrzynkowej oferuje znaczne postępy.
Nie tylko zapewnia ustandaryzowane miejsce ubytku kostnego w celu dokładniejszego ilościowego określenia gojenia kości, ale także pozwala na ocenę materiałów biologicznych w warunkach obciążenia biomechanicznego bez konieczności dodatkowego mocowania. Nasz protokół zapewnia kompleksowe i uogólnione podejście do badania tworzenia się kości międzyczłonowej w ramach badania in vivo modeli regeneracji kości. Jest to szczególnie korzystne dla dziedziny inżynierii tkanki kostnej.
Na początek umieść znieczulonego szczura w bocznej pozycji leżącej na sterylnym stole operacyjnym. Usuń włosy na kończynach dolnych za pomocą golarki elektrycznej. Zdezynfekuj obszar operacyjny okrężnymi ruchami 5% roztworu iota four, a następnie 75% alkoholu.
Po zlokalizowaniu bliższej i dalszej części kości udowej wykonaj 2,5-centymetrowe nacięcie wzdłuż długiej osi kości udowej, aby przeciąć tkankę skórną. Za pomocą kleszczyków okulistycznych i nożyczek do tkanek oddziel warstwę skóry od powięzi. Odsłoń boczne podejście do kości udowej przez biceps femoris i boczne mięśnie udowe.
Zlokalizuj przecięcie dwóch przegród mięśniowych i ostrożnie oddziel jednorazowym ostrzem chirurgicznym wzdłuż granicy mięśnia, aż do osiągnięcia powierzchni kości udowej. Następnie zastosuj separator okostnej, aby tępo oddzielić mięśnie powierzchni kości udowej i odsłonić środek trzonu kości udowej. Za pomocą sterylnego markera zaznacz obszar miejsca ubytku na środkowej powierzchni trzonu kości udowej.
Następnie za pomocą rękojeści ustnej o niskiej prędkości wywierć mały otwór prostopadły do powierzchni kości w zaznaczonym miejscu, niszcząc okostną i korę kostną na głębokość sięgającą jamy szpiku kostnego. Rozwiń otwór we wszystkich kierunkach, aby uzyskać kształt wnęki pudełkowej. Teraz trzymaj oznakowaną sondę ustną równolegle do krawędzi wady, aby określić średnicę i morfologię wady.
Szew zamykający warstwy mięśni i skóry. Na koniec zdezynfekuj obszar operacyjny za pomocą 5%iota four od wewnątrz na zewnątrz.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół tworzenia defektu w kształcie pudełka w tkance trzonu kości udowej szczura, co umożliwia ocenę właściwości biomateriałów pod wpływem stresu biomechanicznego. Model ten jest kluczowy dla badania mechanizmów regeneracji kości związanych z osteogenezą błonistą.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Inżynieria tkanki kostnej
- Biomechanika
- Medycyna regeneracyjna
Wstęp
- Modele zwierzęce są niezbędne do badania gojenia kości.
- Znormalizowane defekty są konieczne dla dokładnej oceny.
- Model z wgłębieniem w kształcie pudełka umożliwia obciążenie biomechaniczne bez dodatnej stabilizacji.
- Podejście to usprawnia badanie mechanizmów regeneracji kości.
Cel badania
- Zapewnienie standaryzowanego modelu do badań nad ubytkami kostnymi.
- Ocena biomateriałów pod wpływem stresu biomechanicznego.
- Badanie osteogenezy błonistej in vivo.
Zastosowane metody
- Utworzenie defektu w postaci pustej przestrzeni (box-cavity) w trzonie kości udowej szczura.
- Ocena właściwości biomateriału.
- Ocena mechanizmów regeneracji kości.
- Badanie procesów gojenia kości in vivo.
Główne wyniki
- Model ubytku w formie boksu zapewnia wiarygodne miejsce defektu.
- Pozwala na dokładną kwantyfikację gojenia kości.
- Ułatwia ocenę biomateriałów w odpowiednich warunkach.
- Zwiększa zrozumienie dynamiki regeneracji kości.
Wnioski
- Model defektu w postaci skrzynkowego otworu stanowi istotny postęp w badaniach nad kością.
- Oferuje on kompleksowe podejście do badania gojenia kości.
- Niniejszy protokół jest przydatny dla przyszłych zastosowań w inżynierii tkankowej.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ustandaryzowane modele defektów kostnych in vivo są kluczowe dla oceny wydajności biomateriałów oraz strategii regeneracji kości w fizjologicznie istotnych warunkach biomechanicznych. Model defektu kostnego korowego typu box-cavity w kościach udowych szczura umożliwia odtworzalną i mierzalną ocenę gojenia oraz integracji materiału, bezpośrednio wspierając translacyjne procesy inżynierii tkankowej. Model ten zwiększa wiarygodność prognostyczną w przedklinicznej ocenie terapeutyków i rusztowań stosowanych w naprawie kości.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia rygorystyczną analizę mechanizmów gojenia kości i skuteczności biomateriałów w kontrolowanym środowisku defektu.
- Wspiera walidację funkcjonalną materiałów kandydackich ukierunkowanych na szlaki kostnienia błoniastego.
- Ułatwia redukcję ryzyka mechanistycznego poprzez izolację zmiennych regeneracji kości pod obciążeniem biomechanicznym.
Przesiewy i opracowanie testów
- Zapewnia powtarzalną platformę do ilościowej oceny gojenia kości z wykorzystaniem mikro-TK i punktów końcowych w badaniach histologicznych.
- Standaryzuje rozmiar i lokalizację defektu, co poprawia porównywalność analiz oraz wiarygodność późniejszych badań przesiewowych.
- Umożliwia skalowalną ocenę wielu kandydackich biomateriałów w spójnym modelu in vivo.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodny ze scenariuszami defektów kostnych istotnych dla chorób, co wspiera rozwój translacyjnych biomarkerów gojenia kości.
- Zapewnia ciągłość od etapu walidacji materiałów w fazie odkryć do przedklinicznych badań dowodu koncepcji.
- Zmniejsza ryzyko translacyjne poprzez modelowanie klinicznie istotnych wzorców i ram czasowych gojenia.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten łączy wczesną fazę odkryć z walidacją przedkliniczną, zapewniając standaryzowany, mierzalny system in vivo do badań nad regeneracją kości.
- Biologia odkrywcza: Wspiera weryfikację hipotez dotyczących mechanizmów gojenia kości oraz oddziaływań między materiałem a kością.
- Przesiewanie: Zapewnia powtarzalne, ilościowe wyniki służące do oceny porównawczej biomateriałów.
- Analityka: Integruje odczyty mikro-CT i histologiczne w celu przeprowadzenia rzetelnej analizy statystycznej wyników gojenia.
- Badania translacyjne: Modeluje klinicznie istotną naprawę ubytków kostnych, dostarczając danych do opracowania biomarkerów i terapii.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia powtarzalną platformę in vivo do iteracyjnej oceny kandydatów na biomateriały i leki.
Wpływ operacyjny i korporacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w odniesieniu do wyników gojenia kości i integracji materiałów.
- Wartość operacyjna: Poprawia standaryzację, powtarzalność i skalowalność badań nad ubytkami kostnymi in vivo.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji o kontynuacji lub przerwaniu prac nad biomateriałami i terapiami.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację kandydatów do regeneracji kości w rozwoju przedklinicznym z uwzględnieniem analizy ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza z zakresu chirurgii zwierząt małych oraz postępowania z tkanką kostną.
- Wymagany jest dostęp do infrastruktury obrazowania mikro-CT oraz analizy histologicznej.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów chirurgicznych i analitycznych pomiędzy zespołami.
- Adaptacja do innych gatunków lub typów defektów może wymagać optymalizacji protokołu.
- Model ogranicza się do kostnienia błoniastego i może nie odzwierciedlać wszystkich sposobów gojenia kości.
