Eine experimentelle und Finite-Elemente-Protokoll den Transport von neutralen und geladenen gelösten Stoffen durch Gelenkknorpel zur Untersuchung
Summary
Wir schlagen vor, ein Protokoll, den Transport von geladenen und ungeladenen Molekülen über Gelenkknorpel mit Hilfe von neu entwickelten experimentellen und numerischen Methoden zu untersuchen.
Abstract
Osteoarthritis (OA) ist eine schwächende Erkrankung, die mit einer Degeneration von Gelenkknorpel und subchondralem Knochen verbunden ist. Degeneration von Gelenkknorpel beeinträchtigt ihre tragende Funktion im wesentlichen wie es enormen chemischen Abbau, also Proteoglykan – Verlust und Kollagenfibrillen Unterbrechung erfährt. Ein vielversprechender Weg chemische Schädigungsmechanismen während OA zu untersuchen, ist die Knorpelproben mit einem externen gelösten Stoffe zu entlarven und die Diffusion der Moleküle zu überwachen. Der Grad der Knorpelschaden (dh Konzentration und die Konfiguration von essentiellen Makromolekülen) mit Kollisions Energieverlust der externen Solute assoziiert , während über Gelenkknorpel Eigenschaften im Vergleich zu gesunden Knorpel schafft unterschiedliche Diffusions bewegt. In dieser Studie stellen wir ein Protokoll, das besteht aus mehreren Schritten und basiert auf zuvor entwickelten experimentellen Mikro-C14px; "> omputed T omography (Mikro-CT) und Finite – Elemente – Modellierung der Transport von geladenen und ungeladenen jodhaltigen Molekülen ersten Mikro-CT aufgezeichnet verwenden, die durch Anwendung biphasische-gelösten Stoffes und mehrphasige Finite – Elemente – Modelle zu erhalten Diffusionskoeffizienten folgt. und Ladungsdichten über Knorpels Zonen fixiert.
Introduction
Molecular Transport spielt eine wichtige Rolle bei der Homöostase der Gelenkverbindungen, die Lieferung von Therapeutika Knorpel- und kontrastverstärkten Bildgebung Knorpel 1, 2, 3 des Gelenkknorpels. Faktoren wie Knorpel Integration und Intaktheit, gelöste Stoff Ladung und Größe sowie die Osmolalität und die Konzentration des Bades in Kontakt mit Knorpel kann die Transportrate beeinflusst 4, 5, 6. Der Transport der gelösten Stoffe, entweder neutral oder geladen ist , kann zwischen Gelenkknorpel Zonen unterschiedlich sein, da jede Zone unterschiedlicher Konzentrationen und Orientierungen der großen extrazellulären Matrixmolekülen besteht, nämlich Proteoglycanen (PGs) und Kollagen – Typ – II – 1, 7, 8, 9,lass = "xref"> 10, 11. Noch wichtiger ist , von der Konzentration der Proteoglykane der Transport von geladenen gelösten Stoffen kann 8, 9 innerhalb der extrazellulären Matrix, die negativen Festladungen stark abhängig sein , die sich über Gelenkknorpel erhöht. Diese Parameter besonders feste Ladungsdichte (FCD), die Orientierung von Kollagenfibrillen und Wassergehalt Variation über Knorpel können Änderungen unterzogen werden, wie Osteoarthritis (OA) fortschreitet, wodurch angezeigt wird, die Bedeutung Diffusion über Knorpel zu studieren.
Unter Verwendung von neutralen und geladenen gelösten Stoffen in einem endlichen Bade Modell der Diffusion in der aktuellen Studie zugrunde , ein Protokoll über die zuvor festgelegte experimentelle und theoretische Studien 6, 8, 9 genau Diffusions vorgeschlagen wird unter verschiedenen Randbedingungen zu untersuchen. Ter vorgeschlagenen Methoden besteht aus Mikro Computertomographie-Bildgebung (Mikro-CT) einem System, das Knorpel- und endlicher-Bad durch erweiterte biphasische-gelösten Stoff und mehrphasige Finite-Elemente-Modelle unterstützt. Diese Modelle ermöglichen, die Diffusionskoeffizienten von neutralen und geladenen Moleküle sowie FCDS über verschiedene Zonen des Gelenkknorpels zu erhalten. Mit diesen Modellen kann ein besseres Verständnis des Verhaltens der diffundierenden neutralen und geladenen Moleküle gewinnen, die verwendet werden könnten, um die Wechselwirkungen zwischen Knorpel und Übereinander finite-Bad zu untersuchen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir stellten ein experimentelles Protokoll mit einem Finite-Elemente-Modellierungsverfahren kombiniert über Gelenkknorpel die Diffusion von neutralen und geladenen gelösten Stoffe zu untersuchen. Nach unseren jüngsten Studien beschreiben die vorgeschlagenen Modelle könnten genau den Transport von sowohl neutral (zweiphasige-solute) und negativ geladene (mehrphasige) gelösten Stoffe durch verschiedene Zonen des Gelenkknorpels 8, 9. Es wird allgemein angenomm…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten ihren Dank für ihre Hilfe an Herrn Jeroen van den Berg und Herr Matthijs Wassink von der Entwicklung Mechanik Gruppe bei UMC Utrecht auszudrücken Prozess der Knochen-Knorpel-Stecker in Verpackung. Diese Arbeit wurde unterstützt durch einen Zuschuss aus dem Niederländischen Arthritis Foundation unterstützt.
Materials
| Hexabrix | Guerbet | 15HX005D | Negatively charged contrast agent |
| Visipaque | GE healthcare | 12570511 | Nuetral contrast agent |
| PBS | Life technologies | 10010023 | Medium |
| micro-CT | Perkin Elmer | Monitoring diffusion | |
| Freezing-point osmometer | Advanced instruments | Measuring solution osmolality |
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