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Medicine

प्रत्यारोपण के लिए धातु के खिलाफ आर्टिकुलर कार्टिलेज स्लाइडिंग का बायोट्रिबुलॉजिकल परीक्षण और विश्लेषण

Published: May 14, 2020 doi: 10.3791/61304
Automatic Translation
1,2, 1, 3, 3, 3, 1,2, 1
1Faculty of Health and Medicine, Department for Health Sciences, Medicine and Research, Center for Regenerative Medicine, Danube University Krems, 2Department of Orthopedics and Traumatology, LK Baden-Mödling-Hainburg, 3AC2T research GmbH

Summary

यह प्रोटोकॉल धातु प्रत्यारोपण सामग्री के खिलाफ स्लाइडिंग ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडरों की तैयारी, बायोट्रिबुलॉजिकल परीक्षण और विश्लेषण का वर्णन करता है। इस प्रोटोकॉल में शामिल परिणाम उपाय मेटाबोलिक गतिविधि, जीन अभिव्यक्ति और हिस्टोलॉजी हैं ।

Abstract

मध्यम आयु वर्ग के रोगियों में ऑस्टियोकॉन्ड्रल दोषों को फोकल मेटालिक प्रत्यारोपण के साथ इलाज किया जा सकता है। पहले घुटने के जोड़ में दोषों के लिए विकसित, प्रत्यारोपण अब कंधे, कूल्हे, टखने और पहले प्रपदिकीय संयुक्त के लिए उपलब्ध हैं । दर्द में कमी और नैदानिक सुधार प्रदान करते समय, कई रोगियों में विरोधी उपास्थि के प्रगतिशील अपक्षयी परिवर्तन देखे जाते हैं। इस क्षति के लिए अग्रणी तंत्र पूरी तरह से समझ में नहीं आ रहे हैं । यह प्रोटोकॉल धातु-ऑन-कार्टिलेज पेयरिंग और आर्टिकुलर कार्टिलेज के व्यापक विश्लेषण का अनुकरण करने के लिए एक ट्राइबोलॉजिकल प्रयोग का वर्णन करता है। मानव आर्टिकुलर उपास्थि के लिए एक मॉडल के रूप में गोजातीय ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडरों के खिलाफ धातु प्रत्यारोपण सामग्री का परीक्षण किया जाता है। विभिन्न भार और स्लाइडिंग गति को लागू करके, शारीरिक लोडिंग स्थितियों की नकल की जा सकती है। आर्टिकुलर कार्टिलेज पर पड़ने वाले प्रभावों का व्यापक विश्लेषण प्रदान करने के लिए, हिस्टोलॉजी, मेटाबोलिक गतिविधि और जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण इस प्रोटोकॉल में वर्णित हैं। ट्राइबोलॉजिकल परीक्षण का मुख्य लाभ यह है कि वीवो स्थितियों में अनुकरण करने के लिए लोडिंग मापदंडों को स्वतंत्र रूप से समायोजित किया जा सकता है। इसके अलावा, स्नेहन या समर्थक भड़काऊ एजेंटों के प्रभाव की जांच करने के लिए विभिन्न परीक्षण समाधानों का उपयोग किया जा सकता है। उपास्थि-विशिष्ट जीन और कैटाबोलिक जीन के लिए जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण का उपयोग करके, यांत्रिक लोडिंग के जवाब में आर्टिकुलर कोंड्रोसाइट्स के चयापचय में प्रारंभिक परिवर्तन का पता लगाया जा सकता है।

Introduction

ऑस्टियोकॉन्ड्रल दोषों के उपचार की मांग है और कई मामलों में सर्जरी की आवश्यकता है। मध्यम आयु वर्ग के रोगियों में फोकल ऑस्टियोकॉन्ड्रल घावों के लिए, फोकल मेटालिक प्रत्यारोपण एक व्यवहार्य विकल्प हैं, विशेष रूप से प्राथमिक उपचार की विफलता के बाद, जैसे बोन मैरो उत्तेजना (बीएमएस) या ऑटोलॉगस कोंड्रोसाइट प्रत्यारोपण (एसीआई)1। आंशिक सतह प्रतिस्थापन को उबार प्रक्रियाओं पर विचार किया जा सकता है जो दर्द को कम कर सकती हैं और गति2की सीमा में सुधार कर सकती हैं । ये प्रत्यारोपण आमतौर पर एक CoCrMo अलॉय से बना रहे हैं और सामान्य शरीर रचना विज्ञान 3 से मेल खाने के लिए विभिन्न आकारों और ऑफसेटविन्यासमें उपलब्ध हैं। जबकि शुरू में घुटने में मध्यकालीन फीमेल कॉन्डील पर दोषों के लिए विकसित किया गया था, इस तरह के प्रत्यारोपण अब उपलब्ध हैं और कूल्हे, टखने, कंधे और कोहनी4,5,6के लिए उपयोग में हैं। एक संतोषजनक परिणाम के लिए, यह यांत्रिक संयुक्त संरेखण और विरोधी उपास्थि की स्थिति का आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण है । इसके अलावा, प्रत्यारोपण के फलाव के बिना सही प्रत्यारोपण मौलिक7दिखाया गया है ।

नैदानिक अध्ययनों ने विभिन्न स्थानों 5,6,8के लिए मध्यम आयु वर्ग केरोगियोंमें दर्द में कमी और कार्य में सुधार के मामले में उत्कृष्ट अल्पकालिक परिणामों का प्रदर्शन किया। एलोग्रैफ्ट प्रत्यारोपण के साथ तुलना में, फोकल मेटल प्रत्यारोपण जल्दी वजन असर की अनुमति देते हैं। हालांकि, विरोधी आर्टिकुलर कार्टिलेज ने9,10रोगियों की काफी संख्या में त्वरित पहनना दिखाया। इसलिए, यहां तक कि उचित प्लेसमेंट के साथ, कई मामलों में देशी उपास्थि का पतन अपरिहार्य लगता है, जबकि अंतर्निहित तंत्र अस्पष्ट रहते हैं। कूल्हे11 के द्विध्रुवी हेमीथ्रोप्लास्टी के बाद इसी तरह के अपक्षयी परिवर्तन देखे गए हैं और गतिविधि और लोडिंग12के साथ बढ़ रहे हैं ।

ट्राइबोलॉजिकल प्रयोग विट्रो में ऐसी पेयरिंग का अध्ययन करने और शारीरिकपरिस्थितियोंमें होने वाली विभिन्न लोडिंग स्थितियों का अनुकरण करने की संभावना प्रदान करते हैं । ऑस्टियोकॉन्ड्रल पिन का उपयोग देशी उपास्थि या किसी भी प्रत्यारोपण सामग्री14 के खिलाफ आर्टिकुलर कार्टिलेज स्लाइडिंग की ट्राइबोलॉजी की जांच करने के लिए एक सरल ज्यामिति मॉडल प्रदान करता है और आगे पूरे संयुक्त सिमुलेशन मॉडल15में इस्तेमाल किया जा सकता है। धातु पर उपास्थि बांधना त्वरित उपास्थि पहनने, बाह्यशता मैट्रिक्स व्यवधान, और सतही क्षेत्र में सेल व्यवहार्यता में कमी दिखाने के एक उपास्थि पर उपास्थि बांधना16के साथ तुलना में । उपास्थि को नुकसान मुख्य रूप से सतही और मध्य क्षेत्रों के बीच डेलामिनेशन के रूप में हुआ17. हालांकि, उपास्थि पतन के लिए अग्रणी तंत्र पूरी तरह से समझ में नहीं आ रहे हैं । यह प्रोटोकॉल आर्टिकुलर कार्टिलेज की बायोसिंथेटिक गतिविधि का व्यापक विश्लेषण प्रदान करता है। मेटाबोलिक गतिविधि और कैटाबोलिक जीन के जीन अभिव्यक्ति के स्तर के निर्धारण से, उपास्थि टूटने के लिए प्रारंभिक संकेतों की पहचान की जा सकती है। इन विट्रो ट्राइबोलॉजिकल प्रयोगों का लाभ यह है कि लोडिंग मापदंडों को विभिन्न लोडिंग शर्तों की नकल करने के लिए समायोजित किया जा सकता है।

इसलिए, निम्नलिखित प्रोटोकॉल एक प्रयोगात्मक हेमिएथ्रोप्लास्टी मॉडल का प्रतिनिधित्व करते हुए धातु-ऑन-कार्टिलेज पेयरिंग का अनुकरण करने के लिए उपयुक्त है।

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Protocol

1. धातु सिलेंडरों की तैयारी

  1. ऊर्जा फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रति निर्माता प्रोटोकॉल के साथ स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) का उपयोग करके उनकी रासायनिक संरचना के लिए सर्जिकल प्रत्यारोपण के लिए मानक विनिर्देशों को पूरा करने वाले बेलनाकार कोबाल्ट-क्रोमियम-मोलिब्डेनम (CoCrMo) छड़ का विश्लेषण करें ताकि प्रदान किए गए मूल्यों की पुष्टि की जा सके।
    नोट: इस प्रयोग के लिए उपयोग किए जाने वाले कॉक्रमो एलॉय की मौलिक संरचना 65% सीओ, 28% सीआर, 5% मो और 2% अन्य है।
  2. गीला 500 के अनाज के आकार के साथ शुरू सिलिकॉन कार्बाइड पीसने कागज के साथ नमूनों पीस। 4000 के अनाज के आकार तक बढ़ते क्रम में पीसने वाले पेपर का उपयोग करें।
  3. धातु सर्जिकल प्रत्यारोपण (आईएसओ 5832-12:2019) और कुल और आंशिक संयुक्त प्रतिस्थापन प्रत्यारोपण (आईएसओ 21534:2007) के लिए सतह खत्म आवश्यकताओं के सहिष्णुता स्तर के भीतर है कि एक सतह खुरदरापन प्राप्त करने के लिए 3 माइक्रोन और 1 माइक्रोन पेस्ट के साथ सिलेंडर पॉलिश।
    नोट: औसत सतह खुरदरापन एक कॉन्फोकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है।
  4. 10 मिमी की लंबाई वाले सिलेंडरों को कॉक्रमो छड़ (6 मिमी की ø) काटें।

2. ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडरों की कटाई

  1. skeletally परिपक्व जानवरों (बलिदान के समय 18-24 महीने की आयु) से गोजातीय दबाना जोड़ों का उपयोग करें और बलिदान के बाद 24 घंटे के भीतर विच्छेदन तक उन्हें निहित और ठंडा रखें।
    नोट: जोड़ों स्थानीय कसाई से खरीदे जाते हैं । विच्छेदन तक संयुक्त बंद रहता है।
  2. आसनीय परिस्थितियों में बेलनाकार ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग फसल करने के लिए, घुटने को कीटाणुरहित करें और एक आर्थ्रोटॉमी करें और मध्यकालीन फेमोरल कॉन्डील का पर्दाफाश करें।
    नोट: विच्छेदन को सावधानी के साथ किया जाना चाहिए ताकि आर्टिकुलर सतह को नुकसान न पहुंचाया जा सके।
  3. स्थूल क्षति के लिए आर्टिकुलर सतह का निरीक्षण करें।
    नोट: नमूना त्यागें यदि उपास्थि में अपनी सफ़ेद, चिकनी और चमकदार उपस्थिति का अभाव है या यदि फफोले, दरारें या बड़े दोष हैं।
  4. वजन-असर क्षेत्र की आर्टिकुलर सतह पर काटने वाली ट्यूब लंबवत को संरेखित करें और डिवाइस को हथौड़े के साथ फर्म स्ट्रोक द्वारा उपास्थि और उपकोन्ड्रोल हड्डी में ड्राइव करें। 15 मिमी प्रवेश गहराई पर, अचानक गति के साथ डिवाइस को दक्षिणावर्त मोड़ें।
  5. डिवाइस को हटा दें, सफेद घुंडी डालें और इसे तब तक स्क्रू करें जब तक कि ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग का निचला छोर दिखाई न दे।
  6. परीक्षण के दौरान तदनुसार ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडर की व्यवस्था करने के लिए नमूनों के एंटीरोपोस्टेरियर ओरिएंटेशन को बाँझ मार्कर के साथ चिह्नित करें।
    नोट: त्रि-आयामी कोलेजन नेटवर्क और इसकी जटिल वास्तुकला आर्टिकुलर उपास्थि के अद्वितीय यांत्रिक गुणों को सुविधाजनक बनाता है और नमूनों के अभिविन्यास में विचार किया जाना चाहिए।
  7. रक्त और वसा ऊतकों को धोने के लिए फॉस्फेट-बफर नमकीन (पीबीएस) के साथ नमूना कुल्ला।
  8. ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग (8 मिमी व्यास, 15 मिमी लंबाई) की वांछित संख्या को फसल करने के लिए ऊपर उल्लिखित चरणों को दोहराएं।
    नोट: आमतौर पर, 9 से 12 ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडरों को मध्यीय फेमोरल कॉन्डील पर वजन असर वाले क्षेत्र से काटा जा सकता है।
  9. नमूनों को दुलबेको के संशोधित ईगल के माध्यम में रखें जिसमें 10% भ्रूण गोजातीय सीरम होता है, एंटीबायोटिक दवाओं के साथ पूरक (पेनिसिलिन २०० यू/एमएल; स्ट्रेप्टोमाइसिन ०.२ मिलीग्राम/एमएल) और एम्फोटेरिसिन बी 2.5 माइक्रोग्राम/एमएनएल और व्यवहार्यता बनाए रखने के परीक्षण तक उन्हें 4 डिग्री सेल्सियस पर स्टोर करें ।
  10. बेसलाइन मूल्यों को स्थापित करने के लिए कटाई के तुरंत बाद नियंत्रण ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग का विश्लेषण करें (विश्लेषण अनुभाग देखें)।

3. ट्राइबोलॉजिकल परीक्षण

  1. सिलेंडर-ऑन-प्लेट विन्यास के साथ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पारस्परिक ट्राइबोमीटर का उपयोग करके प्रयोग करें। डिवाइस के लिए आवश्यकताएं ऊर्ध्वाधर लोडिंग और समायोज्य लोड और स्लाइडिंग गति हैं। इसके अलावा, एक तरल कोशिका एक चिकनाई समाधान में परीक्षण करने में सक्षम बनाता है।
  2. दबाव माप फिल्म का उपयोग करके कॉक्रमो-ऑन-कार्टिलेज सिस्टम में संपर्क दबाव निर्धारित करें। इंटरफ़ेस पर दबाव माप फिल्म रखें और प्रारंभिक संपर्क दबाव, संपर्क आकार और आकार निर्धारित करने के लिए 30 एस के लिए स्थिर लोड लागू करें। धातु सिलेंडर और आर्टिकुलर उपास्थि की उत्तलता के कारण, प्रारंभिक संपर्क क्षेत्र में इस विन्यास में एक अंडाकार आकार है।
    नोट: दबाव माप फिल्म उन क्षेत्रों के लाल मलिनकिरण को दिखाने वाले लागू दबाव पर प्रतिक्रिया करती है जहां सीमा का दबाव पहुंच जाता है या पार हो जाता है। 1 एन लोड के लिए, संपर्क दबाव परिभाषित संपर्क दबावों के साथ दृश्य तुलना द्वारा 2 एमपीए के आसपास निर्धारित किया गया था।
  3. स्लाइडिंग दिशा के साथ गठबंधन अंकन के साथ नीचे नमूना धारक पर ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडरों को ठीक करें, और ऊपरी लोड सेल पर CoCrMo सिलेंडरों को माउंट करें।
  4. परीक्षण समाधान (3 जी/एल हायलुरोनिक एसिड के साथ पीबीएस) तरल कोशिका में जोड़ें जिसके परिणामस्वरूप ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडर जलमग्न हो जाता है और धातु-उपास्थि स्लाइडिंग इंटरफेस को कवर किया जाता है।
  5. परीक्षण मापदंडों (निर्धारित सामान्य बल, स्ट्रोक और स्लाइडिंग गति) निर्धारित करें, जिन्हें तब पूरे परीक्षण में लागू और बनाए रखा जाता है।
    नोट: एक माइग्रेट संपर्क क्षेत्र (एमसीए) बनाने के लिए विनिमय गति की स्ट्रोक की लंबाई संपर्क क्षेत्र के अनुसार निर्धारित की जानी चाहिए। प्लग के लिए जो व्यास में 8 मिमी हैं, एक 2 मिमी स्ट्रोक उपास्थि के पर्याप्त रिहाइड्रेशन की अनुमति देता है।
  6. सेट लोडिंग मापदंडों के साथ लुब्रिकेंट समाधान में डूबे आर्टिकुलर कार्टिलेज के खिलाफ कॉक्रमो सिलेंडर की पारस्परिक फिसलने शुरू करें।
  7. प्रयोगों के दौरान घर्षण (COF) के गुणांक की निगरानी करें।
    नोट: COF स्वचालित रूप से मूल्यांकन किया जाता है, लेकिन समीकरण μ = F/W (μ-घर्षण के गुणांक का उपयोग कर गणना की जा सकती है; एफ - घर्षण बल; डब्ल्यू - सिस्टम द्वारा लागू सामान्य लोड)।
  8. वांछित परीक्षण अवधि के बाद प्रयोग समाप्त करें।
  9. नमूना धारक से ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग निकालें, इसे पीबीएस के साथ कुल्ला करें और इसे आगे जैविक विश्लेषण तक माध्यम में स्टोर करें (नीचे देखें)।
  10. परीक्षण की अवधि के लिए कमरे के तापमान पर परीक्षण समाधान में नियंत्रण नमूनों को जलमग्न करें और यांत्रिक लोडिंग के संपर्क में आने वाले नमूनों के साथ विश्लेषण करें।

4. विश्लेषण

नोट: बायोलॉजिकल गतिविधि की जांच करने के लिए मेटाबोलिक गतिविधि और जीन अभिव्यक्ति के लिए ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडर का विश्लेषण किया जाता है; हिस्टिलोलॉजी उपास्थि सतह अखंडता और अंतर्निहित मैट्रिक्स का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

  1. प्रोटोकॉल
    1. हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण के लिए, आगे की प्रक्रिया तक कमरे के तापमान पर 4% बफर फॉर्मेल्डिहाइड समाधान में ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग विसर्जित करें।
    2. पीबीएस के साथ नमूनों को कुल्ला और उन्हें एक प्लास्टिक के बर्तन में रखें।
    3. तैयार-टू-उपयोग डिकलसिफायर-समाधान की अधिकता जोड़ें ताकि सभी नमूने कवर किए जा सकें।
    4. पूर्ण डिक्लेक्टिफिकेशन के लिए 4 सप्ताह तक लगातार आंदोलन लागू करें।
    5. डिक्लेक्टिफिकेशन के बाद, नमूनों को पानी में घुलनशील ग्लाइकोल और रेजिन में एम्बेड करें और उन्हें −80 डिग्री सेल्सियस पर स्टोर करें।
    6. संपर्क क्षेत्र में क्रायोसेक्शनिंग ट्रांसवरसल द्वारा 6 माइक्रोन सेक्शन प्राप्त करें।
    7. इसके बाद, एक निर्माता के प्रोटोकॉल का उपयोग करके सैफरानिन ओ धुंधला और फास्टग्रीन काउंटरटेनिंग के लिए नमूने तैयार करें।
    8. इमेजिंग प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करके माइक्रोस्कोप और प्रक्रिया का उपयोग करके हिस्टोलॉजिकल छवियों को कैप्चर करें।
  2. मेटाबॉलिक गतिविधि
    नोट: आर्टिकुलर कार्टिलेज में chondrocytes की मेटाबोलिक गतिविधि एक XTT आधारित पूर्व वीवो विष विज्ञान परख के साथ जांच कर रहे हैं ।
    1. पीबीएस का उपयोग करके ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग कुल्ला करें और नमूना को पेट्री डिश में रखें।
    2. एक पैमाने पर एक 24 अच्छी तरह से थाली रखें और पैमाने शून्य।
    3. एक टुकड़े में एक स्केलपेल के साथ ऑस्टियोकॉन्ड्रल ग्राफ्ट से उपास्थि को काट लें।
    4. उपास्थि को दो बराबर टुकड़ों में विभाजित करें ताकि संपर्क क्षेत्र को समान रूप से दोनों उपास्थि टुकड़ों पर वितरित किया जा सके और एक आधा से 1 मिमी टुकड़े कीमा बनाया जा सके। दूसरी छमाही जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण के लिए प्रयोग किया जाता है।
    5. कीमा बनाया हुआ उपास्थि तैयार 24 अच्छी तरह से थाली के एक अच्छी तरह से हस्तांतरण और ऊतक वजन निर्धारित करते हैं ।
    6. प्रत्येक नमूने के लिए ऊपर उल्लिखित चरणों को दोहराएं और प्लेट के प्रत्येक कुएं में 1 एमएल विकास माध्यम जोड़ें।
    7. निर्माता के निर्देश और मिश्रण के अनुसार XTT समाधान (XTT लेबलिंग रिएजेंट के 490 माइक्रोन और एक्टिवेशन रिएजेंट के 10 माइक्रोन) जोड़ें।
    8. प्लेट को 37 डिग्री सेल्सियस और 4 घंटे के लिए 5% सीओ2 पर इनक्यूबेट करें।
    9. इनक्यूबेशन के बाद सुपरनेट निकालकर 5 एमएल ट्यूब पर ट्रांसफर कर लें।
    10. 24-वेल प्लेट में उपास्थि ऊतक में डाइमिथाइल सल्फोक्साइड (डीएमएसओ) के 0.5 एमएल जोड़कर टेट्राजोलियम उत्पाद निकालें और कमरे के तापमान पर 1 घंटे के लिए निरंतर आंदोलन लागू करें।
    11. DMSO समाधान निकालें और पहले एकत्र XTT समाधान के साथ पूल।
    12. एक प्लेट रीडर पर 96-अच्छी प्लेट में ट्रिप्लिकेट में नमूने के 100 माइक्रोन को स्थानांतरित करें और 492 एनएम की तरंगदैर्ध्य पर अवशोषण को मापें और 690 एनएम पर संदर्भ तरंगदैर्ध्य करें।
    13. प्रत्येक नमूने के गीले वजन के लिए परिणामी अवशोषण मूल्यों को सामान्य करें और सॉफ्टवेयर का उपयोग करके विश्लेषण करें।
  3. जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण
    1. आरएनए अलगाव
      नोट: आरएनए अलगाव छोटे संशोधनों के साथ निर्माता द्वारा प्रदान किए गए निर्देशों के अनुसार एक वाणिज्यिक किट(सामग्री की तालिका)का उपयोग करके किया जाता है।
      1. ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग से प्राप्त उपास्थि ऊतक की दूसरी छमाही को छोटे टुकड़ों में कीमा।
      2. उन्हें सिरेमिक मोतियों वाली ट्यूब में स्थानांतरित करें और लाइसिस बफर के 300 माइक्रोन (जिसमें 1% β-मर्केप्टोथेनॉल होता है)।
        नोट: नमूनों को आगे की प्रक्रिया तक तरल नाइट्रोजन में फ्रीज किया जा सकता है।
      3. नमूनों को 2 मिनट के लिए पिघलाएं और ऊतक के समरूपता के लिए वाणिज्यिक lyser का उपयोग करें। ऊतक को पूरी तरह से बाधित करने के लिए प्रत्येक रन (वाणिज्यिक lyser कूलिंग डिवाइस का उपयोग करके 4 डिग्री सेल्सियस पर) के बाद 2 मिनट कूलिंग चरण के साथ चार बार 20 एस (समरूपता चरण) के लिए 6500 आरपीएम लागू करें।
      4. प्रत्येक ट्यूब में 20 माइक्रोन प्रोटीन के और 580 माइक्रोन आरएनएस-मुक्त पानी जोड़ें और उन्हें 30 मिनट के लिए 55 डिग्री सेल्सियस पर इनक्यूबेट करें।
      5. 10,000 x ग्राम पर 3 मिनट के लिए नमूनों को सेंट्रलाइज करें और सुपरनेट को 1.5 एमएल ट्यूब में स्थानांतरित करें।
      6. प्रत्येक ट्यूब में 90% इथेनॉल के 0.5 वॉल्यूम जोड़ें और मिलाएं।
      7. नमूने के 700 माइक्रोन को 2 एमएल संग्रह ट्यूब में रखे गए आरएनए बाध्यकारी कॉलम में स्थानांतरित करें और 15 एस के लिए 8,000 x ग्राम पर सेंट्रलाइज करें।
      8. प्रवाह के माध्यम से त्यागें और पूरी तरह से lysate के लिए अपकेंद्रित्र कदम दोहराएं।
      9. कॉलम में बफर आरडब्ल्यूए 1 का 350 माइक्रोन जोड़ें, 15 एस के लिए 8,000 x ग्राम पर अपकेंद्रित्र करें, और प्रवाह के माध्यम से त्यागें।
      10. डैनेस स्टॉक सॉल्यूशन के 10 माइक्रोन और बफर आरडीडी के 70 माइक्रोन मिलाएं। आरएनए शुद्धि झिल्ली के लिए समाधान जोड़ें और 15 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर इसे इनक्यूबेट।
      11. कॉलम में बफर आरडब्ल्यूए 1 का 350 माइक्रोन जोड़ें और 15 एस के लिए 8,000 एक्स जी पर सेंट्रलाइज करें। प्रवाह के माध्यम से त्यागें।
      12. 15 एस के लिए 8,000 x ग्राम पर बफर आरपीई और अपकेंद्रित्र के 500 माइक्रोल जोड़ें। प्रवाह के माध्यम से त्यागें।
      13. 2 मिनट के लिए 8,000 x ग्राम पर आरएनए शुद्धिकरण कॉलम और अपकेंद्रित्र में बफर आरपीई के 500 माइक्रोन जोड़ें।
      14. कॉलम को 1.5 एमएल कलेक्शन ट्यूब में रखें और इसमें 30 माइक्रोन आरएनएसई-फ्री पानी डालें। 1 मिनट के लिए 8,000 x ग्राम पर सेंट्रलाइज।
      15. सीडीएनए संश्लेषण तक -80 डिग्री सेल्सियस पर अलग आरएनए स्टोर करें।
    2. सीडीएनए संश्लेषण
      नोट: मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) से पूरक डीएनए (सीडीएनए) को संश्लेषित करने के लिए एक वाणिज्यिक किट (सामग्री की तालिका) का उपयोग किया गया था। सीडीएनए संश्लेषण के दौरान अलग आरएनए को स्थिर करने के लिए बैकटेरियोफेज एमएस 2 से आरएनए जोड़ा गया था।
      1. गल और अभिकर् स मिलाएं। एक ही प्रतिक्रिया के लिए संरचना तालिका 1में दिखाई गई है।
      2. एक प्रतिक्रिया (14 माइक्रोन) के लिए वॉल्यूम में आरएनए नमूने के 16 माइक्रोन जोड़ें।
      3. निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग करके थर्मल चक्रकर्ता में सीडीएनए संश्लेषण करें: 25 डिग्री सेल्सियस (प्राइमर एनीलिंग) पर 10 मिनट, 50 डिग्री सेल्सियस (डीएनए संश्लेषण) पर 60 मिनट, 85 डिग्री सेल्सियस (डीएनए संश्लेषण) पर 5 मिनट और 20 डिग्री सेल्सियस (कूलिंग चरण) पर 5 मिनट।
      4. वास्तविक समय मात्रात्मक पॉलीमरेज चेन रिएक्शन (आरटी-क्यूपीसीआर) तक सीडीएनए को -20 डिग्री सेल्सियस पर स्टोर करें।
    3. आरटी-क्यूपीसीआर
      नोट: गोजातीय नमूनों के आरटी-क्यूपीसीआर के लिए, प्राइमर और जांच वाणिज्यिक रियल-टाइम क्यूपीसीआर सॉफ्टवेयर (उदाहरण के लिए, जीन के लिए IDT GAPDH (Glyceraldehyde 3-फॉस्फेट dehydrogenase), COL2A1 (कोलेजन प्रकार 2), ACAN (Aggrecan), COL1A1 (कोलेजन प्रकार 1), एमएमपी-1 (मैट्रिक्स Metalloproteinase-1), और एमएमपी-13 (मैट्रिक्स Metalloproteinase-13) । आइडीटी द्वारा गोजातीय प्राइमर और डबल शमन जांच प्रदान की गई थी। दक्षता और जीन अभिव्यक्ति का मूल्यांकन करने के लिए एक ही प्रतिक्रिया के लिए उपयोग किए जाने वाले अभिकर् ते तालिका 2 में प्रदर्शित किए जाते हैं।
      1. एक 96-अच्छी पीसीआर प्लेट के प्रत्येक कुएं में एक प्रतिक्रिया (9 माइक्रोन) के मास्टर मिश्रण को वितरित करें और प्रत्येक प्रतिक्रिया में सीडीएनए का 1 माइक्रोल जोड़ें। ट्रिपलकेट में प्रत्येक नमूने के लिए परीक्षण करें।
      2. सीलिंग ऑयल और सेंट्रलाइज का इस्तेमाल कर पीसीआर प्लेट को 10 मिनट के लिए 4 डिग्री सेल्सियस पर 877 x g पर बंद करें।
      3. निम्नलिखित प्रोटोकॉल के साथ एक सटीक थर्मल साइकिल का उपयोग करके आरटी-क्यूपीसीआर करें: 10 मिनट के लिए 95 डिग्री सेल्सियस, प्रवर्धन के 45 चक्र (10 एस के लिए 95 डिग्री सेल्सियस, 30 एस के लिए एनीलिंग, सीडीएनए संश्लेषण), और 30 एस के लिए 37 डिग्री सेल्सियस।
        नोट: प्रत्येक प्राइमर के लिए विशिष्ट एनीलिंग तापमान की आवश्यकता होती है।
      4. दक्षता की पुष्टि करने के लिए लक्ष्य जीन के साथ GAPDH का उपयोग करें।
      5. प्रत्येक जीन की दक्षता की गणना करने के लिए प्रदान किए गए सॉफ्टवेयर का उपयोग करें।
      6. संदर्भ जीन GAPDH की अभिव्यक्ति के लिए चक्र सीमा (सीटी) मूल्यों को सामान्य बनाने और मात्राकरण के लिए ΑCT विधि का उपयोग करें।

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Representative Results

दबाव मापन फिल्म(चित्रा 1)का उपयोग करके संपर्क क्षेत्र और संपर्क दबाव की पुष्टि की जानी चाहिए। परिभाषित संपर्क दबावों के लिए संदर्भ छापों के साथ तुलना करके शारीरिक लोडिंग स्थिति की पुष्टि की जा सकती है। परीक्षण के दौरान, घर्षण के गुणांक पर लगातार नजर रखी जाती है। एक प्रवास संपर्क क्षेत्र के साथ, कम घर्षण गुणांक को कम से कम 1 घंटे(चित्रा 2)के लिए बनाए रखा जा सकता है। सैफरानिन ओ धुंधला का उपयोग करते हुए एक्सट्रासेलुलर मैट्रिक्स संरचना और संरचना(चित्र 3)निर्धारित किया जा सकता है। सैफरानिन ओ धुंधला की तीव्रता प्रोटेओग्लाइकन सामग्री के आनुपातिक है। फास्ट ग्रीन गैर-कोलेजन साइटों का मुकाबला करता है और सैफरानिन ओ धुंधला करने के लिए एक स्पष्ट विपरीत प्रदान करता है। प्रोटेओग्लाइकन सामग्री आर्टिकुलर सतह पर भिन्न होती है लेकिन बेसलाइन नमूनों(चित्र 3 ए)में ऊतक अनुभाग में एक समान होनी चाहिए। परीक्षण समाधान में डूबे नियंत्रण नमूनों में जीजीएस की निकासी दिखाई देती है, जिसका प्रतिकार मैकेनिकल लोडिंग(चित्रा 3 बी, 3 सी)द्वारा किया जा सकता है। गोजातीय आर्टिकुलर कोनड्रोसाइट्स की मेटाबोलिक गतिविधि कटाई स्थल से स्वतंत्र है, लेकिन अनलोड नियंत्रण(चित्रा 4)की तुलना में यांत्रिक लोडिंग के साथ वृद्धि दिखाती है। उपास्थि-विशिष्ट जीन (COL2A1, ACAN) के जीन अभिव्यक्ति के स्तर में शारीरिक लोडिंग स्थितियों के साथ वृद्धि होती है, जबकि कैटाबोलिक जीन (COL1A1 और MMP13) स्थिर संपर्क क्षेत्र(चित्रा 5)के साथ अपावर्तित होते हैं ।

वॉल्यूम (माइक्रोन)
ट्रांसक्रिप्टर आरटी रिएक्शन्स बफर 5x कॉन। 6
रक्षक RNase अवरोधक 40U/μl 0.75
डेऑक्सीन्यूक्लियोटाइड मिक्स 10 mM प्रत्येक 3
रैंडम हेक्सामर प्राइमर 600 माइक्रोन 3
ट्रांसक्रिप्टर रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज 20 यू/माइक्रोन 0.75
MS2 आरएनए (0,8 μg/μl) 0.375
नाभिक मुक्त आसुत पानी 0.125
कुल मात्रा 14

तालिका 1: सीडीएनए संश्लेषण के लिए एक प्रतिक्रिया के लिए रिएजेंट्स।

वॉल्यूम (माइक्रोन)
फास्टस्टार्ट प्रोब मास्टर 2X 5
हाइड्रोलिसिस जांच 2,5 माइक्रोन 1
बाएं प्राइमरगैध 5 माइक्रोन
राइट प्राइमर गप्पे 5 माइक्रोन
नाभिक मुक्त आसुत पानी 3
कुल मास्टर मिक्स 9

तालिका 2: एक ही पीसीआर के लिए मास्टर मिक्स के लिए रिएजेंट्स।

Figure 1
चित्रा 1: परीक्षण से पहले धातु-उपास्थि इंटरफेस पर प्रारंभिक संपर्क क्षेत्र का पी रेश्योर माप। धातु सिलेंडर और आर्टिकुलर सतह और उसके लोचदार गुणों की उत्तलता के कारण, प्रारंभिक संपर्क क्षेत्र अंडाकार है। फिसलने के दौरान, यह प्रारंभिक संपर्क क्षेत्र 2 मिमी के स्ट्रोक के साथ चलता है, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा क्षेत्र होता है जो यांत्रिक लोडिंग के संपर्क में आता है; स्केल बार = 2 मिमी. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: 8 मिमी/एस स्लाइडिंग गति और 1 एन लोड (2 MPa संपर्क दबाव) पर परीक्षण किए गए सात नमूनों के लिए घर्षण का समय-निर्भर गुणांक (अवधि 1 घंटे) । प्रत्येक रंगीन रेखा एक ऑस्टियोकॉन्ड्रल सिलेंडर के कोफ का प्रतिनिधित्व करता है। मनाया परिवर्तनशीलता जैविक नमूनों के लिए सीमा के भीतर है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: बोवाइन ऑस्टियोकॉन्ड्रल नमूनों के हिस्टोलॉजिकल क्रॉस-सेक्शन सैफरानिन-ओ और फास्ट ग्रीन के साथ दाग। (क)बेसलाइन नमूने पूरे आर्टिकुलर कार्टिलेज में उच्च गैग सामग्री दिखाते हैं । (ख)मैकेनिकल लोडिंग के बिना परीक्षण समाधान में डूबे नियंत्रण नमूने मध्य क्षेत्र में कम सैफरिन-ओ धुंधला दिखाते हैं, जो प्रोटेओग्लाइकन की निकासी का संकेत देते हैं । (ग)परीक्षण किए गए नमूने नियंत्रण की तुलना में अधिक गैग सामग्री दिखाते हैं, जो यांत्रिक उत्तेजना का संकेत देता है; स्केल बार = 250 माइक्रोन कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्र 4: विभिन्न लोडिंग विविधताओं और नियंत्रणों के साथ ट्राइबोलॉजिकल परीक्षण के बाद गोजातीय आर्टिकुलर कोनड्रोसाइट्स की मेटाबोलिक गतिविधि। क्षैतिज बिंदीदार रेखा आधारभूत स्तर का प्रतिनिधित्व करता है। गैरपरामेट्रिक क्रुस्कल-वालिस परीक्षण परीक्षण समूहों के बीच तुलना के लिए किया गया था जिसके बाद महत्व के मामले में डन के पोस्ट हॉक टेस्ट का पालन किया गया था। * पी एंड लेफ्टिनेंट; 0.05। इस आंकड़े को स्टोटर एट अल18से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्र 5: विभिन्न लोडिंग स्थितियों और नियंत्रणों के साथ ट्राइबोलॉजिकल परीक्षण के बाद उपास्थि-विशिष्ट जीन की जीन अभिव्यक्ति। COL2A1 = कोलेजन प्रकार 2; ACAN=aggrecan; COL1A1 = कोलेजन प्रकार 1; MMP13= मैट्रिक्स धातुलोप्रोटीस 13। अभिव्यक्ति के स्तर को हाउसकीपिंग जीन गपध (ग्लानिडाल्डिहाइड 3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज़) में सामान्यीकृत किया गया था। क्षैतिज बिंदीदार रेखाएं आधारभूत अभिव्यक्ति के स्तर का प्रतिनिधित्व करते हैं। गैरपरामेट्रिक क्रुस्कल-वालिस परीक्षण परीक्षण समूहों के बीच तुलना के लिए किया गया था जिसके बाद महत्व के मामले में डन के पोस्ट हॉक टेस्ट का पालन किया गया था। * पी एंड लेफ्टिनेंट; 0.05। इस आंकड़े को स्टोटर एट अल18से संशोधित किया गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

फोकल मेटालिक प्रत्यारोपण ऑस्टियोकॉन्ड्रल दोषों के लिए एक उबार प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व करते हैं, विशेष रूप से मध्यम आयु वर्ग के रोगियों में और असफल प्राथमिक उपचार के बाद। हालांकि नैदानिक अध्ययन अल्पकालिक परिणामों का वादा प्रदर्शन किया, एक मनाया जटिलता विरोधी, देशी उपास्थि10को नुकसान है । शव और जैव यांत्रिक अध्ययनों से स्पष्ट प्रमाण मिलते हैं कि सपाट या थोड़े अवकाश वाली स्थिति के साथ उचित प्रत्यारोपण प्राकृतिक संपर्क दबाव को बनाए रखता है19 ट्राइबोलॉजिकल प्रयोग विट्रो में विभिन्न उपास्थि जोड़े का परीक्षण करने की संभावना प्रदान करते हैं। ऐसे में, लोडिंग स्थितियों, स्नेहन, सामग्री जोड़े और अवधि को वांछित के रूप में समायोजित किया जा सकता है।

स्थानीय बूचड़खाने में गोजातीय उपास्थि उच्च मात्रा में उपलब्ध है। सेलुलरिटी और आंचलिक संरचना मानव फेमोरल कोंडिल्स20के समान है . हालांकि, प्रोटेओग्लाइकन सामग्री साइट-विशिष्ट है, जबकि जीन अभिव्यक्ति के स्तर को आर्टिकुलर सतह पर एक समान दिखाया गया है। इस प्रोटोकॉल में वजन वाले क्षेत्र से ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग काटा गया था। उपास्थि मोटाई, कोलेजन वास्तुकला और परिणामस्वरूप ट्राइबोलॉजिकल गुण आर्टिकुलर सतह16पर क्षेत्रीय अंतर दिखाते हैं। एक बाधित कोलेजन नेटवर्क के साथ एक असीमित लोडिंग सेटअप में ऑस्टियोकॉन्ड्रल प्लग का उपयोग करने की सीमा और पूरे संयुक्त मॉडल की तुलना में तरल पदार्थ दबाव को बदलने पर विचार करने की आवश्यकता है।

ट्राइबोलॉजिकल अध्ययनों के बहुमत में, अकेले पीबीएस का उपयोग अधिक मजबूत डेटा उत्पन्न करने के लिए परीक्षण समाधान के रूप में किया जाता है। पीबीएस आइसोटोनिक ऑस्मोलैअरिटी के साथ एक बफर समाधान है और जैविक प्रयोगों के दौरान लगातार पीएच बनाए रखने में मदद करता है। हायलूरोनिक एसिड के साथ पीबीएस का उपयोग करने से सीमा स्नेहन और कम घर्षण21प्रदान करता है । तदनुसार, सिनोवियल द्रव घर्षण गुणांक को कम कर देता है और खारा22की तुलना में तरल पदार्थ दबाव में सुधार करता है। घर्षण गुणांक विभिन्न प्रणाली गुणों पर निर्भर करता है, जो क्लासिक स्ट्रीबेक वक्र द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। स्ट्रीबेक वक्र घर्षण गुणांक और चिपचिपाहट, गति और भार से संबंधित है और बुनियादी स्नेहन व्यवस्थाओं को प्रस्तुत करता है: सीमा, मिश्रित, और हाइड्रोडायनामिक स्नेहन। सीमा स्नेहन को अकेले पीबीएस के साथ लुब्रिकेंट तरल पदार्थ के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन लोडिंग मापदंडों को तदनुसार समायोजित करने की आवश्यकता होगी। परीक्षणों से दिया COF स्ट्रोक पर औसत मूल्य हैं । इस प्रकार, यह माना जा सकता है कि चक्र के दौरान विभिन्न स्नेहन स्थितियां होती हैं। उलट स्थिति में ठहराव के दौरान, सीमा की स्थिति प्रचलित हो सकती है, जबकि मिश्रित स्नेहन फिसलने के दौरान प्रमुख हो सकता है। स्लाइडिंग चक्र के दौरान पूर्ण अवधि के आधार पर, बाद का मतलब COF मूल्य पर अधिक प्रभाव पड़ता।

दैनिक गतिविधियों के दौरान जोड़ों में होने वाली शारीरिक स्थितियों की जांच करने के लिए, लोडिंग स्थितियों को ट्राइबोमीटर सॉफ्टवेयर में तदनुसार समायोजित किया जा सकता है। वांछित संपर्क दबावों की पुष्टि करने के लिए दबाव संवेदनशील माप का उपयोग किया जाना चाहिए। रिपोर्ट किए गए फेमोरोटिबियल संपर्क दबाव खड़े होने के दौरान 1 MPa के बीच होते हैं और डाउनहिल रनिंग23के दौरान 10 एमपीए तक होते हैं। एक फोकल रिसरफेसिंग के साथ, प्रत्यारोपण दबाव स्वस्थ जोड़ों24की तुलना में थोड़ा ऊंचा होता है। चाल चक्र के दौरान सापेक्ष फिसलने वेग की सूचना विभिन्न चरणों के दौरान उच्च विविधताओं के साथ १०० मिमी/s तक सूचित कर रहे हैं । इसका मतलब यह है कि सापेक्ष संयुक्त आंदोलनों वेग है कि इस ट्राइबोलॉजिकल सेटअप में लागू किया जा सकता है से अधिक है । स्वस्थ घुटने के जोड़ों में प्राकृतिक काइनेमेटिक स्थितियों और संपर्क दबावों की नकल करने के लिए, लोडिंग की स्थिति 1 से 10 एमपीए संपर्क दबाव और 5 से 100 मिमी/s फिसलने की गति से होती है। हालांकि, जबकि इस प्रायोगिक सेटअप में उच्च भार लागू किया जा सकता है, स्लाइडिंग वेग की सीमा सीमित है। पैथोलॉजिकल लोडिंग की स्थिति, अधिभार और अपर्याप्त भार दोनों, भी नकली हो सकती है। कम स्लाइडिंग वेग या स्थिर लोडिंग इक्विट इम्मोबिलाइजेशन, जबकि उच्च भार गैर-भौतिक यांत्रिक उत्तेजना का प्रतिनिधित्व करते हैं।

चूंकि एंजाइमेटिक पाचन उपास्थि-विशिष्ट जीन की अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकता है, इस प्रोटोकॉल में एक गैर-नंनजी ऊतक समरूपता का वर्णन किया गया है। सीडीएनए संश्लेषण के दौरान, निर्देशों के अलावा, बैक्टेरियोफेज एमएस 2 से आरएनए स्थिरीकरण उद्देश्यों के लिए जोड़ा जाता है। जीन अभिव्यक्ति का स्तर है, लेकिन प्रोटीन नहीं, आर्टिकुलर chondrocytes के बायोसिंथेटिक गतिविधि में जल्दी परिवर्तन का पता लगाने के लिए विश्लेषण किया गया । हिस्टोलॉजिकल वर्गों और मेटाबोलिक गतिविधि के अलावा, ये परख आर्टिकुलर कार्टिलेज पर यांत्रिक लोडिंग के प्रभावों के बारे में व्यापक जानकारी प्रदान करते हैं।

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Disclosures

लेखकों की घोषणा है कि वे कोई प्रतिस्पर्धी हितों की है ।

Acknowledgments

इस शोध को NÖ Forschungs-und Bildungsges.m.b एच द्वारा वित्त पोषित किया गया था । और जीवन विज्ञान कॉल (परियोजना आईडी: LSC15-019) और ऑस्ट्रिया के धूमकेतु कार्यक्रम (परियोजना K2 XTribology, अनुदान संख्या ८४९१०९) के माध्यम से लोअर ऑस्ट्रिया की प्रांतीय सरकार ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Amphotericin B Sigma?Aldrich Chemie GmbH A-2942-100ML
buffered formaldehyde solution 4% VWR 97131000
Cell Proliferation Kit II (XTT) Roche Diagnostics 11465015001 XTT-based ex vivo toxicology assay
CoCrMo raw material Acnis International CoCrMo rods 6mm in diameter
CryoStar NX70 Cryostat Thermo Fischer Scientific cryosectioning device
dimethyl sulfoxide (DMSO) Sidma-Aldrich Chemie D 2438-10ML
Dulbecco’s modified Eagle’s medium Sigma?Aldrich Chemie GmbH medium
fetal bovine serum Gibco
Hyaluronic acid Anika Therapeutics Inc. component of lubricating solution
iCycler BioRad thermal cycler
Leica microscope DM?1000 Leica microscope for histology
LightCycler 480 Sealing Foil Roche Diagnostics
LightCycler 96 Roche Diagnostics thermal cycler for PCR
MagNA Lyser Green Beads Roche Diagnostics 3358941001
Osteochondral Autograft Transfer System (OATS) Arthrex Inc. cutting tube for harvesting osteochondral cylinders
osteosoft Merck 1017279010 decalcifier-solution
Penicillin /Streptomycin Sigma?Aldrich Chemie GmbH P4333-100ML
phosphate?buffered saline Sigma?Aldrich Chemie GmbH PBS
Prescale Low Pressure Fujifilm pressure indicating film
RNeasy Fibrous Tissue Kit QIAGEN 74404
Synergy 2 BioTek Instruments plate reader
Tetra?Falex MUST Falex Tribology Tribometer
Tissue? Tek O.C.T. SAKURA 4583 embedding formulation
Transcriptor First Strand cDNA Synthesis Kit Roche Diagnostics 40897030001
β-mercaptoethanol Sidma-Aldrich Chemie M3148

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References

  1. Zengerink, M., Struijs, P. A. A. A., Tol, J. L., van Dijk, C. N. Treatment of osteochondral lesions of the talus: a systematic review. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 18 (2), 238-246 (2009).
  2. Aurich, M., et al. Behandlung osteochondraler Läsionen des Sprunggelenks: Empfehlungen der Arbeitsgemeinschaft Klinische Geweberegeneration der DGOU. Zeitschrift fur Orthopadie und Unfallchirurgie. 155 (1), 92-99 (2017).
  3. Van Bergen, C. J. A., Zengerink, M., Blankevoort, L., Van Sterkenburg, M. N., Van Oldenrijk, J., Van Dijk, C. N. Novel metallic implantation technique for osteochondral defects of the medial talar dome. Acta Orthopaedica. 81 (4), 495-502 (2010).
  4. Sweet, S. J., Takara, T., Ho, L., Tibone, J. E. Primary Partial Humeral Head Resurfacing. The American Journal of Sports Medicine. 43 (3), 579-587 (2015).
  5. Becher, C., et al. Minimum 5-year results of focal articular prosthetic resurfacing for the treatment of full-thickness articular cartilage defects in the knee. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 131 (8), 1135-1143 (2011).
  6. Lea, M. A., Barkatali, B., Porter, M. L., Board, T. N. Osteochondral Lesion of the Hip Treated with Partial Femoral Head Resurfacing. Case Report and Six-Year Follow-up. HIP International. 24 (4), 417-420 (2018).
  7. Becher, C., Huber, R., Thermann, H., Paessler, H. H., Skrbensky, G. Effects of a contoured articular prosthetic device on tibiofemoral peak contact pressure: a biomechanical study. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 16 (1), 56-63 (2007).
  8. Malahias, M. -A., Chytas, D., Thorey, F. The clinical outcome of the different HemiCAP and UniCAP knee implants: A systematic and comprehensive review. Orthopedic Reviews. 10 (2), (2018).
  9. Dhollander, A. A. M., et al. The use of a prosthetic inlay resurfacing as a salvage procedure for a failed cartilage repair. Knee Surgery, Sports Traumatology. 23 (8), 2208-2212 (2014).
  10. Van Bergen, C. J. A. A., van Eekeren, I. C. M. M., Reilingh, M. L., Sierevelt, I. N., van Dijk, C. N. Treatment of osteochondral defects of the talus with a metal resurfacing inlay implant after failed previous surgery. Bone and Joint Journal. 95 (12), 1650-1655 (2013).
  11. Kim, Y. S. Y. -H. H. Y. -S., Kim, Y. S. Y. -H. H. Y. -S., Hwang, K. -T. T., Choi, I. -Y. Y. The cartilage degeneration and joint motion of bipolar hemiarthroplasty. International Orthopaedics. 36 (10), 2015-2020 (2012).
  12. Moon, K. H., et al. Degeneration of Acetabular Articular Cartilage to Bipolar Hemiarthroplasty. Yonsei Medical Journal. 49 (5), 716-719 (2008).
  13. Wimmer, M. A., Pacione, C., Laurent, M. P., Chubinskaya, S. In vitro wear testing of living cartilage articulating against alumina. Journal of Orthopaedic Research. , (2016).
  14. Bowland, P., Ingham, E., Fisher, J., Jennings, L. M. Simple geometry tribological study of osteochondral graft implantation in the knee. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 232 (3), 249-256 (2018).
  15. Bowland, P., Ingham, E., Fisher, J., Jennings, L. M. Development of a preclinical natural porcine knee simulation model for the tribological assessment of osteochondral grafts in vitro. Journal of Biomechanics. 77, 91-98 (2018).
  16. Trevino, R. L., et al. Establishing a live cartilage-on-cartilage interface for tribological testing. Biotribology. 9, 1-11 (2017).
  17. Oungoulian, S. R., et al. Wear and damage of articular cartilage with friction against orthopedic implant materials. Journal of Biomechanics. 48 (10), 1957-1964 (2015).
  18. Stotter, C., et al. Effects of Loading Conditions on Articular Cartilage in a Metal-on-Cartilage Pairing. Journal of Orthopaedic Research. 37 (12), 2531-2539 (2019).
  19. Becher, C., Huber, R., Thermann, H., Tibesku, C. O., von Skrbensky, G. Tibiofemoral contact mechanics with a femoral resurfacing prosthesis and a non-functional meniscus. Clinical biomechanics. 24 (8), Bristol, Avon. 648-654 (2009).
  20. Temple, D. K., Cederlund, A. A., Lawless, B. M., Aspden, R. M., Espino, D. M. Viscoelastic properties of human and bovine articular cartilage: a comparison of frequency-dependent trends. BMC Musculoskeletal Disorders. , 1-8 (2016).
  21. Caligaris, M., Ateshian, G. A. Effects of sustained interstitial fluid pressurization under migrating contact area, and boundary lubrication by synovial fluid, on cartilage friction. Osteoarthritis and Cartilage. 16 (10), 1220-1227 (2008).
  22. Burris, D. L., Ramsey, L., Graham, B. T., Price, C., Moore, A. C. How Sliding and Hydrodynamics Contribute to Articular Cartilage Fluid and Lubrication Recovery. Tribology Letters. 67 (2), 1-10 (2019).
  23. Mamat, N., Nor, M. Numerical measurement of contact pressure in the tibiofemoral joint during gait. International Conference on Biomedical Engineering (ICoBE). , 27-28 (2012).
  24. Manda, K., Ryd, L., Eriksson, A. Finite element simulations of a focal knee resurfacing implant applied to localized cartilage defects in a sheep model. Journal of Biomechanics. 44 (5), 794-801 (2011).

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