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Bioengineering

श्लेष संयुक्त बायोमैकेनिक्स, मैकेनोबायोलॉजी और भौतिक विनियमन के अध्ययन के लिए एक घर्षण परीक्षण-बायोरिएक्टर डिवाइस

Published: June 2, 2022 doi: 10.3791/63880
Automatic Translation
*1, *2, 2, 1, 1, 1, 1,2, 1,3
1Department of Biomedical Engineering, Columbia University, 2Department of Mechanical Engineering, Columbia University, 3Department of Orthopedic Surgery, Columbia University
* These authors contributed equally

Summary

वर्तमान प्रोटोकॉल एक घर्षण परीक्षण उपकरण का वर्णन करता है जो दो संपर्क जैविक काउंटरफेस पर एक साथ पारस्परिक स्लाइडिंग और सामान्य भार लागू करता है।

Abstract

प्राथमिक पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस (ओए) में, उम्र बढ़ने से जुड़े सामान्य 'पहनने और आंसू' उपास्थि की क्षमता को अपने लोड-असर और स्नेहन कार्यों को बनाए रखने के लिए रोकता है, एक हानिकारक भौतिक वातावरण को बढ़ावा देता है। आर्टिकुलर उपास्थि और सिनोवियम की घर्षण बातचीत ऊतक स्तर पहनने और सेलुलर मैकेनोट्रांसडक्शन के माध्यम से संयुक्त होमियोस्टेसिस को प्रभावित कर सकती है। इन यांत्रिक और मैकेनोबायोलॉजिकल प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, संयुक्त की गति को दोहराने में सक्षम एक उपकरण का वर्णन किया गया है। घर्षण परीक्षण उपकरण दो संपर्क जैविक काउंटरफेस के लिए पारस्परिक अनुवाद गति और सामान्य भार के वितरण को नियंत्रित करता है। यह अध्ययन एक सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज कॉन्फ़िगरेशन को गोद लेता है, और फॉस्फेट-बफर खारा (पीबीएस) या श्लेष द्रव (एसएफ) स्नान में किए गए परीक्षणों के लिए घर्षण गुणांक माप प्रस्तुत किया जाता है। परीक्षण संपर्क तनाव की एक श्रृंखला के लिए किया गया था, उच्च भार के तहत एसएफ के चिकनाई गुणों को उजागर करता है। इस घर्षण परीक्षण उपकरण का उपयोग डायरथ्रोडियल संयुक्त अभिव्यक्ति से जुड़े लागू शारीरिक लोडिंग के जवाब में जीवित संयुक्त ऊतकों के भौतिक विनियमन का अध्ययन करने के लिए बायोमिमेटिक बायोरिएक्टर के रूप में किया जा सकता है।

Introduction

ऑस्टियोआर्थराइटिस (ओए) एक दुर्बल, अपक्षयी संयुक्त बीमारी है जो 32 मिलियन से अधिक अमेरिकी वयस्कों को प्रभावित करती है, जिसमें स्वास्थ्य देखभाल और सामाजिक-आर्थिक लागत $ 16.5 बिलियन से अधिकहै। रोग को शास्त्रीय रूप से आर्टिकुलर उपास्थि और सबकॉन्ड्रल हड्डी के क्षरण की विशेषता है; हालांकि, सिनोवियम में परिवर्तन ने हाल ही में प्रशंसा प्राप्त की है क्योंकि सिनोवाइटिस को ओए लक्षणों और प्रगति 2,3,4 से जोड़ा गया है। प्राथमिक (अज्ञातहेतुक) ओए में, उम्र बढ़ने से जुड़े सामान्य 'पहनने और आंसू' उपास्थि की लोड-असर और स्नेहन कार्यों को बनाए रखने की क्षमता को रोकता है। आर्टिकुलर उपास्थि परतों के लंबे समय तक स्लाइडिंग संपर्क या प्रत्यारोपण सामग्री के खिलाफ उपास्थि के स्लाइडिंग संपर्क द्वारा उत्पन्न तनाव को उपसतह थकान विफलता 5,6 के माध्यम से विलुप्त होने वाले पहनने की सुविधा के लिए दिखाया गया है। चूंकि संयुक्त 7,8 के भीतर एक गतिशील यांत्रिक वातावरण मौजूद है, आर्टिकुलर उपास्थि और सिनोवियम की घर्षण बातचीत ऊतक स्तर पहनने और सेलुलर मैकेनोट्रांसडक्शन के माध्यम से संयुक्त होमियोस्टेसिस को प्रभावित कर सकती है। इन यांत्रिक और मैकेनोबायोलॉजिकल प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, संपीड़ित और घर्षण लोडिंग 5,6,9,10,11,12,13 पर तंग नियंत्रण के साथ संयुक्त की गति को दोहराने के लिए एक उपकरण तैयार किया गया है।

वर्तमान प्रोटोकॉल एक घर्षण परीक्षण उपकरण का वर्णन करता है जो जीवित ऊतक एक्सप्लांट्स की सतहों से संपर्क करने के लिए पारस्परिक, अनुवाद गति और संपीड़न भार प्रदान करता है। कंप्यूटर-नियंत्रित डिवाइस प्रत्येक परीक्षण की अवधि, लागू भार, अनुवाद चरण की गति की सीमा और अनुवाद गति के उपयोगकर्ता नियंत्रण की अनुमति देता है। डिवाइस मॉड्यूलर है, जो विभिन्न काउंटरफेस के परीक्षण की अनुमति देता है, जैसे कि ऊतक-ऑन-टिशू (उपास्थि-पर-उपास्थि और सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज) और ऊतक-ऑन-ग्लास। परीक्षक द्वारा प्राप्त कार्यात्मक माप के अलावा, किसी दिए गए प्रयोगात्मक आहार द्वारा प्रदान किए गए जैविक परिवर्तनों का मूल्यांकन करने के लिए परीक्षण से पहले और बाद में ऊतक और स्नेहन स्नान घटकों का मूल्यांकन किया जा सकता है।

उपास्थि ट्राइबोलॉजी का अध्ययन दशकों से किया गया है, और उपास्थि14,15 पर उपास्थि और कांच और उपास्थि के बीच घर्षण गुणांक को मापने के लिए कई तकनीकें विकसित की गई हैं। विभिन्न दृष्टिकोण संयुक्त और / या ब्याज के स्नेहन तंत्र से प्रेरित होते हैं। प्रयोगात्मक चर के नियंत्रण और शारीरिक मापदंडों के पुनरावृत्ति के बीच अक्सर एक ट्रेडऑफ होता है। पेंडुलम-शैली के उपकरण एक साधारण पेंडुलम के आधार के रूप में बरकरार जोड़ों का उपयोग करते हैं जहां एक संयुक्त सतह दूसरी सतह14,16,17,18 पर स्वतंत्र रूप से अनुवाद करती है। बरकरार जोड़ों का उपयोग करने के बजाय, वांछित सतहों 14,19,20,21,22,23,24,25 पर उपास्थि एक्सप्लांट्स को स्लाइड करके घर्षण माप प्राप्त किया जा सकता है। आर्टिकुलर उपास्थि के रिपोर्ट किए गए घर्षण गुणांक ऑपरेटिंग स्थितियों14,26 के आधार पर एक विस्तृत श्रृंखला (0.002 से 0.5 तक) में भिन्न होते हैं। रोटरी गति23,27,28 को दोहराने के लिए उपकरण बनाए गए हैं। 26 ने स्ट्रिबेक वक्र विश्लेषण का उपयोग करके उपास्थि स्नेहन प्रोफाइल का निरीक्षण करने के लिए एक बहु-अच्छी तरह से कस्टम ट्राइबोमीटर विकसित किया, और एक फ्लैट ग्लास काउंटरफेस के खिलाफ उपास्थि के बीच एक रैखिक दोलन स्लाइडिंग गति लागू की गई।

इस उपकरण का उद्देश्य घर्षण प्रतिक्रियाओं को अलग करना और विभिन्न लोडिंग स्थितियों के तहत जीवित ऊतकों के मैकेनोबायोलॉजी का पता लगाना है। डिवाइस संपीड़ित स्लाइडिंग के माध्यम से संयुक्त अभिव्यक्ति का अनुकरण करने वाले एक सरलीकृत परीक्षण सेट-अप को नियोजित करता है, जो रोलिंग और स्लाइडिंग गति दोनों को इस समझ के साथ अनुमानित कर सकता है कि शुद्ध रोलिंग गति में प्रतिरोध आर्टिकुलर उपास्थि29 के मापा घर्षण गुणांक के सापेक्ष नगण्य है। मूल रूप से आर्टिकुलर उपास्थि9 की घर्षण प्रतिक्रिया पर अंतरालीय द्रव दबाव के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए बनाया गया था, परीक्षक का उपयोग तब से उपास्थि10 के सतही क्षेत्र को हटाने के घर्षण प्रभाव, श्लेषद्रव 11 के स्नेहन प्रभाव, उपास्थि पहनने की परिकल्पना 5,6,30, और श्लेष-ऑन-ऊतक घर्षण माप13 जैसे विषयों का पता लगाने के लिए किया गया है . घर्षण-परीक्षण बायोरिएक्टर बाँझ परिस्थितियों में घर्षण प्रयोगों का संचालन कर सकता है, यह पता लगाने के लिए एक उपन्यास तंत्र प्रदान करता है कि घर्षण बल जीवित उपास्थि और सिनोवियम की मैकेनोबायोलॉजिकल प्रतिक्रियाओं को कैसे प्रभावित करते हैं। इस डिजाइन का उपयोग डायरथ्रोडियल संयुक्त अभिव्यक्ति से जुड़े लागू शारीरिक लोडिंग के जवाब में जीवित संयुक्त ऊतकों के भौतिक विनियमन का अध्ययन करने के लिए बायोमिमेटिक बायोरिएक्टर के रूप में किया जा सकता है।

यह अध्ययन संपर्क तनाव की एक श्रृंखला पर और विभिन्न स्नेहन स्नान में सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज घर्षण परीक्षण के लिए एक कॉन्फ़िगरेशन प्रस्तुत करता है। अधिकांश जोड़ों का आर्टिकुलेटिंग सतह क्षेत्र काफी हद तक, श्लेष ऊतक31 है। जबकि सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज स्लाइडिंग प्राथमिक लोड-असर वाली सतहों पर नहीं होती है, दो ऊतकों के बीच घर्षण बातचीत में अभी भी ऊतक स्तर की मरम्मत और सेल मैकेनोट्रांसडक्शन के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हो सकते हैं। यह पहले दिखाया गया है कि सिनोवियम की अंतरंग परत पर रहने वाले फाइब्रोब्लास्ट जैसे सिनोवियोसाइट्स (एफएलएस) मैकेनोसेंसिटिव हैं, जो द्रव-प्रेरित कतरनी तनाव32 का जवाब देते हैं। यह भी प्रदर्शित किया गया है कि खिंचाव33,34 और द्रव प्रेरित कतरनी तनाव35 एफएलएस स्नेहक उत्पादन को संशोधित करता है। इस प्रकार, सिनोवियम और उपास्थि के बीच सीधा स्लाइडिंग संपर्क सिनोवियम में निवासी कोशिकाओं को एक और यांत्रिक उत्तेजना प्रदान कर सकता है।

सिनोवियम घर्षण गुणांक पर केवल कुछ रिपोर्टें31,36 प्रकाशित की गई हैं। एस्टेल एट अल .13 ने जैविक रूप से प्रासंगिक काउंटरफेस का उपयोग करके पिछले लक्षण वर्णन पर विस्तार करने की मांग की। जीवित ऊतकों का परीक्षण करने की घर्षण परीक्षण डिवाइस की क्षमता के साथ, सिनोवियोसाइट फ़ंक्शन पर संपर्क कतरनी तनाव की भूमिका और सिनोवियम और उपास्थि के बीच क्रॉसस्टॉक में इसके योगदान को स्पष्ट करने के लिए संयुक्त अभिव्यक्ति के दौरान शारीरिक ऊतक इंटरैक्शन की नकल करना संभव है। उत्तरार्द्ध को गठिया और चोट के बाद श्लेष संयुक्त सूजन की मध्यस्थता में फंसाया गया है। सिनोवियम और श्लेष द्रव के लिए उपास्थि की भौतिक निकटता के कारण, जिसमें सिनोवियोसाइट्स होते हैं जो चोंड्रोजेनेसिस सहित मल्टीपोटेंट क्षमता प्रदर्शित करते हैं, यह माना जाता है कि सिनोवियोसाइट्स कार्टिलेज होमियोस्टेसिस में भूमिका निभाते हैं और आर्टिकुलर सतह पर प्रवेश करके मरम्मत करते हैं। इस संदर्भ में, उपास्थि-सिनोवियम और सिनोवियम-सिनोवियम के शारीरिक संपर्क और पारस्परिक कतरनी उपास्थि क्षति37,38,39,40 के क्षेत्रों में सिनोवियोसाइट्स की पहुंच को बढ़ा सकती है। सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करने वाले अध्ययन न केवल संयुक्त सकल ऊतक यांत्रिकी और ट्राइबोलॉजी में अंतर्दृष्टि प्रदान करेंगे, बल्कि वे संयुक्त स्वास्थ्य को बनाए रखने के लिए नई रणनीतियों को भी जन्म दे सकते हैं।

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Protocol

वर्तमान अध्ययन के लिए एक स्थानीय बूचड़खाने से प्राप्त किशोर गोजातीय घुटने के जोड़ों का उपयोग किया गया था। इस तरह के गोजातीय नमूने के नमूनों के साथ अध्ययन कोलंबिया संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (आईएसीयूसी) से छूट दी गई है।

1. घर्षण परीक्षण डिवाइस डिजाइनिंग

नोट: घर्षण परीक्षण डिवाइस का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व चित्रा 1 में दिखाया गया है। डिवाइस एक कठोर बेस प्लेट (नहीं दिखाया गया) पर बनाया गया है, जो संरचनात्मक समर्थन के लिए एक मंच के रूप में कार्य करता है।

  1. क्षैतिज अनुवाद चरण में एक स्टेपर मोटर संलग्न करें ( सामग्री की तालिका देखें), एक दो-अक्ष घर्षण परीक्षण उपकरण बनाएं जो सतहों से संपर्क करने के लिए पारस्परिक अनुवाद गति प्रदान करता है।
  2. अनुवाद चरण पर एक बहुअक्षीय लोड सेल माउंट करें ( सामग्री की तालिका देखें)। घुड़सवार लोड सेल का उपयोग जेड-दिशा (एफएन) में सामान्य लोड को मापने के लिए किया जाएगा, और एक्स-दिशा (एफटी) में स्पर्शरेखा लोड।
  3. चरण के क्षैतिज विस्थापन (यूएक्स) को रिकॉर्ड करने के लिए अनुवाद चरण को रैखिक एन्कोडर (सामग्री की तालिका देखें) से लैस करें। इसके अलावा, प्लेटन के ऊर्ध्वाधर विस्थापन (यूजेड) को रिकॉर्ड करने के लिए लोडिंग चरण को रैखिक एन्कोडर (सामग्री की तालिका देखें) से लैस करें।
    नोट: अनुवाद चरण एन्कोडर संपर्क सतहों के सापेक्ष स्पर्शरेखा विस्थापन को रिकॉर्ड करता है, और इस जानकारी का उपयोग पारस्परिक स्लाइडिंग के प्रत्येक नए चक्र की शुरुआत का पता लगाने के लिए किया जाता है।
  4. लोडिंग प्लेटन (शीर्ष संपर्क सतह) को ग्लास, उपास्थि या सिनोवियम काउंटरफेस के रूप में कॉन्फ़िगर करें। एक थ्रेडेड समर्थन रॉड के माध्यम से प्लेटन को लोडिंग चरण से कनेक्ट करें।
  5. लोड सेल के शीर्ष पर दो-भाग चुंबकीय आधार संलग्न करें ( सामग्री की तालिका देखें): (1) एक निश्चित आधार जो स्थायी रूप से लोड सेल से जुड़ा हुआ है और (2) एक हटाने योग्य आधार जो चुंबकीय रूप से निश्चित आधार से जुड़ता है। सुनिश्चित करें कि दो भाग एक तंग कनेक्शन बनाते हैं।
    नोट: हटाने योग्य आधार अनुवाद काउंटरफेस (नीचे संपर्क सतह) पकड़ लेगा।
  6. एक सामान्य लोड निर्धारित करें। लोडिंग प्लेटन और समर्थन रॉड के ऊपर रैखिक बीयरिंग पर घुड़सवार मृत वजन का उपयोग करें। वैकल्पिक रूप से, वॉयस कॉइल एक्ट्यूएटर का उपयोग करके एक लोड निर्दिष्ट करें ( सामग्री की तालिका देखें), जो गतिशील रूप से नीचे संपर्क सतह41 लोड कर सकता है।
  7. संदूषण से अपने पर्यावरण की रक्षा के लिए एक एल्यूमीनियम-फ्रेम ऐक्रेलिक बाड़े (सामग्री की तालिका देखें) के भीतर डिवाइस को घर दें।
    नोट: एक कस्टम लैबव्यू प्रोग्राम डिवाइस को नियंत्रित करता है ( पूरक कोडिंग फ़ाइलें देखें) प्रत्येक परीक्षण की अवधि के उपयोगकर्ता नियंत्रण के साथ-साथ चरण यात्रा पथ, त्वरण (दिशा में परिवर्तन), और गति। सामान्य बल, स्पर्शरेखा बल, चरण विस्थापन और रेंगना विस्थापन डेटा अधिग्रहण हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के साथ परीक्षण के दौरान निगरानी की जाती है (सामग्री की तालिका देखें)।

2. नमूना तैयारी और बढ़ते

  1. नीचे दिए गए चरणों के बाद एक बाँझ ऊतक फसल के लिए तैयार करें।
    नोट: यदि एक बाँझ फसल वांछित नहीं है, तो चरण 2.2 पर आगे बढ़ें।
    1. एक आटोक्लेव में धातु के औजारों को निष्फल करें। 70% इथेनॉल के साथ संयुक्त धारकों को स्प्रे करें और उन्हें जैविक सुरक्षा कैबिनेट (बीएससी) में रखें। एक पराबैंगनी (यूवी) चक्र के लिए कैबिनेट बंद करें।
    2. आटोक्लेव से उपकरण पुनर्प्राप्त करें। बीएससी में 70% इथेनॉल युक्त उपकरण, बीटाडीन, बाँझ स्केलपेल ब्लेड और बीकर रखें।
    3. बीएससी के अंदर, उपकरण खोलें और उन्हें 70% इथेनॉल बीकर में रखें। स्केलपेल ब्लेड को स्केलपेल हैंडल में संलग्न करें।
    4. फसल के लिए संयुक्त तैयार करें। 70% इथेनॉल के साथ संयुक्त के बाहर स्प्रे और 30 मिनट के लिए एल्यूमीनियम पन्नी में लपेटें। ध्यान रखें कि संयुक्त कैप्सूल को न तोड़ें।
      नोट: किशोर गोजातीय घुटने के जोड़ों को फीमर और टिबिया के साथ प्राप्त किया गया था, जो एक बरकरार कैप्सूल सुनिश्चित करने के लिए संयुक्त से लगभग 15 सेमी बेहतर और अवर था।
    5. 30 मिनट के बाद, बीएससी के अंदर लिपटे संयुक्त रखें। पन्नी खोलें और संयुक्त को अपने धारक को सुरक्षित करें। संयुक्त सतह पर बीटाडीन को धीरे-धीरे पोंछकर बीटाडीन में संयुक्त को कवर करें।
      नोट: क्रमशः सिनोवियम-विशिष्ट निर्देशों और उपास्थि-विशिष्ट निर्देशों के लिए चरण 2.2 और चरण 2.3 देखें।
  2. नीचे दिए गए चरणों का पालन करते हुए किशोर गोजातीय सिनोवियम की कटाई करें।
    1. विच्छेदन का सामना करने वाले पूर्वकाल पक्ष के साथ एक अंगूठी स्टैंड ( सामग्री की तालिका देखें) का उपयोग करके टिबियोफेमोरल संयुक्त कैप्सूल को सुरक्षित करें। संदंश और एक स्केलपेल ब्लेड का उपयोग करके, टिबिया (चित्रा 2 ए) से बेहतर 5-10 सेमी (संयुक्त आकार के आधार पर) के क्षैतिज चीरा का उपयोग करके पेटेलर कण्डरा को अलग करें।
    2. संदंश के साथ अलग पटेला कण्डरा पकड़ो। एक वी (चित्रा 2 बी, सी) के आकार में दो पूर्वकाल-से-पीछे कटौती करें। इन कटौती से पटेला मुक्त होना चाहिए।
      नोट: जैसा कि संयुक्त खुलना शुरू होता है, सावधान रहें कि पूर्वकाल क्रूसिएट लिगामेंट (एसीएल), पीछे क्रूसिएट लिगामेंट (पीसीएल), औसत दर्जे का संपार्श्विक स्नायुबंधन (एमसीएल), पार्श्व संपार्श्विक स्नायुबंधन (एलसीएल), और मेनिस्कस को अलग न करें।
    3. संयुक्त के पीछे पटेला को घुमाएं या इसे संयुक्त से पूरी तरह से हटा दें। ध्यान से सिनोवियम को उजागर करने के लिए संयुक्त के औसत दर्जे का और पार्श्व पक्षों पर श्लेष झिल्ली के लिए सतही ऊतक को हटा दें।
    4. स्केलपेल ब्लेड का उपयोग करके, ब्याज के सिनोवियम क्षेत्र की रूपरेखा का पता लगाएं। संदंश का उपयोग करके, सिनोवियम के एक छोर को समझें और अंतर्निहित हड्डी तक सिनोवियम डिस्टल को फैलाने के लिए धीरे-धीरे उठाएं। हड्डी से सिनोवियम को हटाने के लिए एक स्केलपेल ब्लेड का उपयोग करें (चित्रा 2 डी, ई)।
    5. उचित संस्कृति मीडिया या परीक्षण स्नान समाधान में ऊतक रखें। सिनोवियम एक्सप्लांट को वांछित प्रयोग के लिए सुसंस्कृत किया जा सकता है या घुड़सवार किया जा सकता है और परीक्षण के लिए उपयोग किया जा सकता है।
      नोट: संस्कृति मीडिया / परीक्षण स्नान समाधान एक शोध समूह की वरीयता के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। वर्तमान अध्ययन के लिए उपयोग किए जाने वाले कस्टम-निर्मित लोगों के लिए, कृपया सामग्री की तालिका देखें।
  3. किशोर गोजातीय उपास्थि (ऊरु प्लग और टिबियल स्ट्रिप्स) की कटाई करें।
    1. एसीएल, पीसीएल, एमसीएल और एलसीएल को अलग करके फीमर को टिबिया से अलग करें। ध्यान रखें कि ऊरु कोंडाइल उपास्थि को टुकड़ा न करें या मेनिस्कस के माध्यम से टिबियल पठार तक टुकड़ा न करें। विच्छेदन के लिए अपने संबंधित धारकों में अलग ऊतकों रखें (फीमर के लिए चरण 2.3.2 और टिबिया के लिए चरण 2.3.3)।
    2. एक अंगूठी स्टैंड का उपयोग करके फीमर को सुरक्षित करें। वांछित आकार और आकार के बायोप्सी पंच का उपयोग करके, हड्डी (चित्रा 3 ए) तक पहुंचने तक ऊरु कंडिल आर्टिकुलर उपास्थि सतह के लिए सामान्य साधन ड्राइव करें।
      1. पंच को बाएं से दाएं और आगे पीछे की ओर ले जाकर हड्डी से प्लग के कनेक्शन को ढीला करें। पंच को हटाए बिना ऐसा करें।
        नोट: क्रैकिंग ध्वनियों को सुना जा सकता है क्योंकि हड्डी उपास्थि से अलग हो जाती है।
      2. पंच निकालें, और इसलिए प्लग, अंतर्निहित हड्डी (चित्रा 3 बी) से। यदि आवश्यक हो, तो कंडाइल पर शेष अछूते स्थानों के लिए चरण 2.3.2, 2.3.2.1 और 2.3.2.2 दोहराएं।
        नोट: एक परीक्षण आधार पर ऊरु प्लग बढ़ते की तैयारी में, प्लग के गहरे पक्ष को फ्लैट मुंडा करने की आवश्यकता हो सकती है। यह एक बॉक्स कटर या स्केलपेल के साथ किया जा सकता है।
      3. उचित संस्कृति मीडिया या परीक्षण स्नान समाधान में ऊतक रखें। ऊरु प्लग को वांछित प्रयोग के लिए सुसंस्कृत किया जा सकता है या घुड़सवार किया जा सकता है और परीक्षण के लिए उपयोग किया जा सकता है।
    3. एक समायोज्य धारक में टिबिया को सुरक्षित करें ( सामग्री की तालिका देखें)। उपास्थि सतह (चित्रा 4 ए) के साथ संपर्क से परहेज करते हुए मेनिस्कस को सावधानीपूर्वक निकालें।
      1. टिबियल पठार के बाहरी किनारों पर, हड्डी की ओर उपास्थि के लंबवत काटने के लिए एक बॉक्स कटर का उपयोग करें। पक्षों (चित्रा 4 बी) बनाने के लिए उपास्थि के माध्यम से पूरी तरह से काट लें। प्रत्येक टिबियल पठार किनारे से लगभग 2 मिमी दूर कटौती शुरू करें और अतिरिक्त ऊतक को हटा दें। उपास्थि (चित्रा 4 सी) के अंदर किनारों स्कोर।
        नोट: इस बिंदु पर, हड्डी को टिबियल पठार के बाहरी किनारों पर उपास्थि के नीचे दिखाई देने की आवश्यकता होती है।
      2. बाहरी किनारों पर, हड्डी और उपास्थि (चित्रा 4 डी) के बीच इंटरफ़ेस पर एक साफ कटौती करने के लिए बॉक्स कटर का उपयोग करें।
        नोट: कट उपास्थि की सतह के समानांतर और लगभग 5 मिमी आवक होना चाहिए, उपास्थि और हड्डी को अलग करना शुरू करने के लिए पर्याप्त गहरा होना चाहिए।
      3. पठार की सतह से टिबियल पट्टी को हटाने के लिए, धीरे-धीरे चरण 2.3.3.2 में किए गए कट के नीचे एक फ्लैटहेड पेचकश डालें। सबकॉन्ड्रल हड्डी (चित्रा 4 ई) से आर्टिकुलर उपास्थि को ढीला करने के लिए धीरे-धीरे पेचकश घुमाएं।
        नोट: क्रैकिंग ध्वनियों को सुना जा सकता है क्योंकि हड्डी उपास्थि से अलग हो जाती है।
      4. जैसे ही नमूना ढीला हो जाता है, धीरे-धीरे पेचकश को आगे बढ़ाएं जब तक कि उपास्थि पट्टी हड्डी से अलग न हो जाए। पेचकश को हड्डी की ओर धकेलें, उपास्थि की ओर नहीं। टिबियल पठार आर्टिकुलर उपास्थि अंतर्निहित हड्डी (चित्रा 4 एफ) से पूरी तरह से हटा दिया जाता है जब तक कई स्थानों पर इस प्रक्रिया को दोहराएं।
      5. एक बॉक्स कटर का उपयोग करके, वांछित आकार और मोटाई के आयताकार नमूनों का उत्पादन करने के लिए टिबियल पठार सतह को काट लें।
        नोट: वर्तमान अध्ययन के लिए, 10 मिमी x 30 मिमी स्ट्रिप्स काट दिए गए थे, लेकिन यह आयाम वांछित प्रयोग और परीक्षण सेट-अप के आधार पर विविध हो सकता है।
      6. उचित संस्कृति मीडिया या परीक्षण स्नान समाधान में ऊतक रखें। टिबियल पट्टी को वांछित प्रयोग के लिए सुसंस्कृत किया जा सकता है या परीक्षण के लिए घुड़सवार और उपयोग किया जा सकता है।
      7. यदि आवश्यक हो, तो दूसरे टिबियल पठार के लिए चरण 2.3.3.1-2.3.3.6 दोहराएं।
  4. नीचे दिए गए चरणों का पालन करते हुए सिनोवियम और उपास्थि माउंट करें।
    1. यदि वांछित है, तो परीक्षण करने के लिए एक टिबियल पट्टी नमूना चुनें।
      नोट: पट्टी को नीचे काउंटरफेस के रूप में परीक्षण किया जा सकता है।
      1. हटाने योग्य चुंबकीय आधार निकालें ( सामग्री की तालिका देखें) और हटाने योग्य आधार की शीर्ष सतह पर 60 मिमी व्यास पेट्री डिश गोंद करें।
      2. पेट्री डिश के साथ, हटाने योग्य आधार को निश्चित आधार पर संलग्न करें और स्लाइडिंग दिशा को इंगित करने के लिए पेट्री डिश को चिह्नित करें।
      3. पकवान के केंद्र में साइनोएक्रिलेट की एक छोटी मात्रा ( सामग्री की तालिका देखें) लागू करें। मंच की स्लाइडिंग दिशा के साथ टिबियल पट्टी को संरेखित करें (जैसा कि 2.4.1.2 से पेट्री डिश पर निशान द्वारा इंगित किया गया है)। धीरे से उपास्थि पट्टी को पकवान पर दबाएं। उपास्थि की सतह को खरोंचने के लिए ध्यान न रखें।
        नोट: एक चूषण उपकरण ( सामग्री की तालिका देखें) घर्षण परीक्षण करने के लिए सतह को नुकसान पहुंचाए बिना उपास्थि पर कोमल दबाव लागू कर सकता है।
      4. घर्षण परीक्षक में अपने युग्मित चुंबकीय निश्चित आधार पर हटाने योग्य चुंबकीय आधार (संलग्न उपास्थि पट्टी के साथ) को पुनर्स्थापित करें। वांछित परीक्षण स्नान समाधान के साथ पेट्री डिश भरें। परीक्षण स्नान समाधान को उपास्थि को पूरी तरह से कवर करना चाहिए।
    2. यदि वांछित है, तो परीक्षण करने के लिए एक ऊरु उपास्थि प्लग का चयन करें।
      नोट: प्लग को नीचे या शीर्ष काउंटरफेस के रूप में परीक्षण किया जा सकता है।
      1. यदि ऊरु कंडेल का उपयोग नीचे काउंटरफेस के रूप में किया जाता है, तो हटाने योग्य चुंबकीय आधार को हटा दें और हटाने योग्य आधार की ऊपरी सतह पर 60 मिमी व्यास पेट्री डिश को गोंद करें।
        1. पकवान के केंद्र में साइनोएक्रिलेट की एक छोटी मात्रा लागू करें। धीरे से उपास्थि प्लग डिश पर दबाएं।
          नोट: एक चूषण उपकरण घर्षण परीक्षण करने के लिए सतह को नुकसान पहुंचाए बिना उपास्थि पर कोमल दबाव लागू कर सकता है।
        2. घर्षण परीक्षक में अपने युग्मित चुंबकीय निश्चित आधार के लिए हटाने योग्य चुंबकीय आधार (संलग्न उपास्थि प्लग के साथ) को पुनर्स्थापित करें। वांछित परीक्षण स्नान समाधान के साथ पेट्री डिश भरें। परीक्षण स्नान समाधान को उपास्थि को पूरी तरह से कवर करना चाहिए।
      2. यदि ऊरु उपास्थि का उपयोग शीर्ष काउंटरफेस के रूप में किया जाता है, तो घर्षण परीक्षक से लोडिंग प्लेटन और समर्थन रॉड को हटा दें। यदि आवश्यक हो, तो मौजूदा प्लेटन को हटा दें और उपास्थि बढ़ते के लिए उपयुक्त एक नया प्लेटन चुनें।
        1. प्लेटन सतह पर साइनोएक्रिलेट की एक छोटी मात्रा लागू करें। धीरे से प्लेटन पर उपास्थि प्लग दबाएं।
          नोट: एक चूषण उपकरण घर्षण परीक्षण करने के लिए सतह को नुकसान पहुंचाए बिना उपास्थि पर कोमल दबाव लागू कर सकता है।
        2. लोडिंग प्लेटन (संलग्न उपास्थि प्लग के साथ) को पुनर्स्थापित करें और घर्षण परीक्षक को रॉड का समर्थन करें। लोडिंग प्लेटन की ऊर्ध्वाधर ऊंचाई को समायोजित करें जैसे कि उपास्थि प्लग नीचे काउंटरफेस पर मंडराता है और परीक्षण स्नान में डूब जाता है। यदि आवश्यक हो तो अधिक परीक्षण स्नान समाधान जोड़ें।
    3. यदि वांछित है, तो परीक्षण करने के लिए सिनोवियम नमूने का चयन करें।
      नोट: सिनोवियम को नीचे या शीर्ष काउंटरफेस के रूप में परीक्षण किया जा सकता है।
      1. यदि सिनोवियम का उपयोग नीचे काउंटरफेस के रूप में किया जाता है, तो हटाने योग्य चुंबकीय आधार को हटा दें और हटाने योग्य आधार की ऊपरी सतह पर 60 मिमी व्यास पेट्री डिश गोंद करें।
        1. पकवान के केंद्र में वांछित व्यास के एक कस्टम-मशीनीकृत परिपत्र ऐक्रेलिक-सिलिकॉन पोस्ट को गोंद करें।
        2. संदंश का उपयोग करके, सिनोवियम को पोस्ट के शीर्ष पर रखें। सिनोवियम को सुरक्षित करने के लिए, इसकी परिधि पर एक ओ-रिंग ( सामग्री की तालिका देखें) फैलाएं।
        3. संदंश का उपयोग करके, धीरे-धीरे ओ-रिंग के नीचे सिखाए गए ऊतक और फ्लैट को फैलाने के लिए सिनोवियम पर खींचें। सर्जिकल कैंची के साथ अतिरिक्त ऊतक ट्रिम करें।
        4. घर्षण परीक्षक में अपने युग्मित चुंबकीय निश्चित आधार के लिए हटाने योग्य चुंबकीय आधार (सिनोवियम संलग्न के साथ) को पुनर्स्थापित करें। वांछित परीक्षण स्नान समाधान के साथ पेट्री डिश भरें। परीक्षण स्नान समाधान को सिनोवियम को पूरी तरह से कवर करना चाहिए।
      2. यदि सिनोवियम का उपयोग शीर्ष काउंटरफेस के रूप में किया जाता है, तो घर्षण परीक्षक से लोडिंग प्लेटन और समर्थन रॉड को हटा दें। यदि आवश्यक हो, तो मौजूदा प्लेटन को हटा दें और सिनोवियम माउंटिंग के लिए उपयुक्त एक नए परिपत्र प्लेटन का चयन करें।
        1. संदंश का उपयोग करके, गोलाकार प्लेटन के शीर्ष पर सिनोवियम रखें। सिनोवियम को सुरक्षित करने के लिए, इसकी परिधि पर एक ओ-रिंग फैलाएं।
        2. संदंश का उपयोग करके, धीरे-धीरे ओ-रिंग के नीचे सिखाए गए ऊतक और फ्लैट को फैलाने के लिए सिनोवियम पर खींचें। सर्जिकल कैंची के साथ अतिरिक्त ऊतक ट्रिम करें।
        3. लोडिंग प्लेटन (संलग्न सिनोवियम के साथ) को पुनर्स्थापित करें और घर्षण परीक्षक को रॉड का समर्थन करें। लोडिंग प्लेटन की ऊर्ध्वाधर ऊंचाई को समायोजित करें जैसे कि सिनोवियम नीचे काउंटरफेस पर मंडराता है और परीक्षण स्नान में डूब जाता है। यदि आवश्यक हो तो अधिक परीक्षण स्नान समाधान जोड़ें।

3. घर्षण परीक्षण

नोट: इन परीक्षणों के लिए एक कस्टम लैबव्यू प्रोग्राम और संबद्ध हार्डवेयर ( पूरक कोडिंग फ़ाइलें देखें) का उपयोग किया जाता है। कृपया ध्यान दें कि कस्टम कोड लैबव्यू 2010 पर बनाया गया था और इसे इसी विरासत संस्करण पर बनाए रखा गया है। नतीजतन, कोड सॉफ़्टवेयर के नवीनतम संस्करण के साथ आगे-संगत नहीं हो सकता है। निम्न बटन स्ट्राइक और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस संदर्भ केवल कस्टम कोड के लिए प्रासंगिक होंगे। यदि किसी अन्य सॉफ़्टवेयर संस्करण के साथ काम कर रहे हैं, तो कोड को संशोधित करके एक समान कस्टम प्रोग्राम लिखा जा सकता है।

  1. घर्षण परीक्षक डिवाइस में घुड़सवार नमूने (चरण 2.4) डालें।
    नोट: नमूनों को परीक्षण स्नान समाधान में डूबने की आवश्यकता है लेकिन एक दूसरे के संपर्क में नहीं होना चाहिए।
  2. सॉफ्टवेयर प्रोग्राम खोलें और परीक्षण मापदंडों को निर्धारित करें: चरण गति, चरण त्वरण, यात्रा पथ (दूरी), और परीक्षण अवधि (चित्रा 5)।
    1. प्रोग्राम में तीन विंडो खोलें: एनालॉग डेटा बिल्ड MFDAQ, लोड पीआईडी प्रारंभ करें, और गतिशील कॉलर ट्रिगर करें।
    2. चलाएँ (सफ़ेद तीर) बटन दबाकर एनालॉग डेटा बिल्ड MFDAQ विंडो चलाएँ ।
    3. चलाएँ ( सफ़ेद तीर) बटन दबाकर लोड PID विंडो प्रारंभ करें चलाएँ ।
    4. ट्रिगर डायनेमिक कॉलर विंडो में स्टेपर टैब पर नेविगेट करें। उपयोगकर्ता इनपुट बॉक्स में अनुवाद चरण का त्वरण, गति और दूरी निर्दिष्ट करें.
      नोट: दूरी मान पहनने-ट्रैक आधा लंबाई सेट करता है। दूसरे शब्दों में, चरण निर्दिष्ट शून्य स्थान (चरण 3.5) से सकारात्मक और नकारात्मक दोनों एक्स-दिशाओं में निर्धारित दूरी मान तक जाएगा।
    5. स्टेपर टैब में, स्टेपर समय अनुक्रमणिका फ़ाइल पथ का चयन करके परीक्षण अवधि निर्दिष्ट करें। टाइम-स्टेट टेबल के निचले दाईं ओर ओपन फ़ोल्डर बटन पर क्लिक करें और फ़ाइल का चयन करें।
    6. वॉयस कॉइल टैब में परीक्षण अवधि भी निर्दिष्ट करें। ट्रिगर डायनेमिक कॉलर विंडो में वॉयस कॉइल टैब पर नेविगेट करें। चरण 3.2.5 के समान, समय-स्थिति तालिका के निचले दाईं ओर ओपन फ़ोल्डर बटन पर क्लिक करके वॉयस कॉइल इंडेक्स फ़ाइल पथ का चयन करें और फ़ाइल का चयन करें। अवधि स्टेपर टैब से मेल खानी चाहिए.
  3. सामान्य भार निर्धारित करें। यदि मृत वजन का उपयोग कर रहे हैं, तो लोडिंग प्लेटन के ऊपर रैखिक बीयरिंग पर वांछित वजन रखें। सुनिश्चित करें कि लागू लोड प्लस लोडिंग प्लेटन और समर्थन रॉड का वजन लोड सेल रेटेड क्षमता को पार नहीं करता है।
  4. फ़ाइल में लिखें? बॉक्स के दाईं ओर खुले फ़ोल्डर बटन का उपयोग करके डेटा संग्रहण के लिए पथ और फ़ाइल नाम का चयन करें। फ़ाइल को ".txt" एक्सटेंशन के साथ सहेजें।
  5. शीर्ष काउंटरफेस के नीचे नीचे काउंटरफेस को केंद्र में रखें। इसे शून्य एक्स-स्थिति के रूप में सेट करें।
    1. चलाएँ (सफ़ेद तीर) बटन दबाकर ट्रिगर डायनेमिक कॉलर विंडो चलाएँ । स्टेपर टैब में, स्टेज को अंतिम-सहेजे गए शून्य एक्स-स्थिति में ले जाने के लिए होम बटन पर क्लिक करें।
    2. यदि काउंटरफेस संरेखित नहीं हैं, तो हरे बाएं और दाएं तीर बटन पर क्लिक करके मंच को स्थानांतरित करें। जब वांछित स्थान तक पहुंच जाता है, तो वर्तमान चरण स्थान को नए शून्य एक्स-स्थिति के रूप में सहेजने के लिए शून्य बटन पर क्लिक करें। रोकें बटन पर क्लिक करके ट्रिगर डायनेमिक कॉलर विंडो बंद करें ।
      नोट:: ट्रिगर डायनेमिक कॉलर विंडो चल रहा है, जबकि चरण स्थान केवल सहेजा जा सकता है, लेकिन चरण अभी तक प्रोग्राम द्वारा निर्दिष्ट के रूप में आगे नहीं बढ़ रहा है। चरण 3.5.1 में रन (सफेद तीर) बटन दबाने से चरण स्थानांतरित होने से पहले 15 एस की समय सीमा शुरू हो जाएगी। मंच को स्थानांतरित करने और वांछित शून्य स्थान को बचाने के लिए इस 15 एस समय सीमा का उपयोग करें।
    3. यदि वांछित शून्य एक्स-स्थिति पहली कोशिश पर प्राप्त नहीं होती है, तो चरण 3.5.1 दोहराएं।
      नोट: यह चरण की स्थिति को सहेजने के लिए शून्य बटन को आंतरायिक रूप से हिट करने में मदद कर सकता है क्योंकि उपयोगकर्ता शीर्ष काउंटरफेस के नीचे नीचे काउंटरफेस ले जाता है। याद रखें कि होम बटन पर क्लिक करने से स्टेज जीरो बटन द्वारा सहेजी गई अंतिम स्थिति में चला जाएगा।
  6. एक बार जब ऊपर और नीचे के काउंटरफेस केंद्रित हो जाते हैं, तो चरण के चक्रीय आंदोलन को शुरू करके नमूनों का घर्षण परीक्षण शुरू करें। ऐसा करने के लिए, चलाएँ (सफ़ेद तीर) बटन दबाकर ट्रिगर डायनेमिक कॉलर विंडो चलाएँ ।
  7. एक बार जब मंच चलता है, तो धीरे-धीरे शीर्ष काउंटरफेस को नीचे के संपर्क में लाएं।
    नोट: लागू लोड मान सॉफ्टवेयर विंडो (चित्रा 5 ए) में एफजेड वास्तविक समय साजिश को देखकर पुष्टि की जा सकती है।
  8. घर्षण परीक्षण डेटा एकत्र करते हुए परीक्षण को चलाने दें।
    नोट: चरण 3.5 के दौरान रिकॉर्ड किए गए किसी भी डेटा को अधिलेखित कर दिया जाएगा। वास्तविक समय हिस्टेरेसिस ट्रिगर गतिशील कॉलर विंडो (चित्रा 5 सी) में देखा जा सकता है।
  9. वांछित परीक्षण अवधि के बाद, स्टॉप बटन दबाकर और शीर्ष काउंटरफेस को ऊपर उठाकर और इसे नीचे के काउंटरफेस के संपर्क से बाहर ले जाकर नमूनों को उतारकर परीक्षण बंद करें।

4. डाटा प्रोसेसिंग

नोट: डेटा प्रोसेसिंग के लिए एक कस्टम मैटलैब प्रोग्राम का उपयोग किया जाता है ( पूरक कोडिंग फ़ाइलें देखें)। कोड कस्टम लैबव्यू कोड द्वारा निर्दिष्ट आउटपुट फ़ाइलों पर कॉल करता है।

  1. घर्षण गुणांक और रेंगना विस्थापन (समय पर निर्भर ऊतक विरूपण) प्रति चक्र की गणना करने के लिए कस्टम कोड का उपयोग करें।
    1. सुनिश्चित करें कि सभी प्रासंगिक कोड एक ही फ़ोल्डर में सहेजे गए हैं: "frictioncycle_fun", "frictioncycle_Hysteresis_plot", "frictioncycle_MU_plot", और "frictioncycle_run"।
      नोट: ये मैटलैब कोड उपरोक्त लैबव्यू कोड से विशिष्ट आउटपुट के साथ उपयोग करने के लिए लिखे गए थे। यदि उपयोगकर्ता ने अपना स्वयं का कोड बनाया है या यहां वर्णित में संशोधन किए हैं, तो उन परिवर्तनों को समायोजित करने के लिए MATLAB स्क्रिप्ट को संपादित करने की आवश्यकता हो सकती है।
    2. frictioncycle_run.m फ़ाइल खोलें। स्क्रिप्ट में रन (हरा तीर) बटन पर क्लिक करें। विश्लेषण करने के लिए कच्चे डेटा फ़ाइल का चयन करें और वांछित मैटलैब आउटपुट स्थान सहेजें।
      नोट: सॉफ़्टवेयर परीक्षण अवधि के आधार पर डेटा को संसाधित करने के लिए कुछ मिनटों की आवश्यकता हो सकती है।
  2. यदि वांछित है, तो परीक्षण स्नान समाधान के परीक्षण किए गए एक्सप्लांट्स और विभाज्य पर मानक ऊतक आकलन और मीडिया विश्लेषण करें।

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Representative Results

किशोर गोजातीय एक्सप्लांट्स के घर्षण परीक्षण के लिए एक सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया गया था। सिनोवियम को 10 मिमी व्यास ऐक्रेलिक लोडिंग प्लेटन पर रखा गया था ताकि अंतरंग परत अंतर्निहित उपास्थि के संपर्क में हो। एक टिबियल पट्टी उपास्थि काउंटरफेस (चित्रा 6 ए) के रूप में इस्तेमाल किया गया था। टिबियल स्ट्रिप्स को लगभग 1.4 मिमी की गहराई और 10 मिमी x 30 मिमी के आकार के साथ काटा गया था। नमूनों को फॉस्फेट-बफर खारा (पीबीएस) स्नान या गोजातीय श्लेष द्रव (एसएफ) स्नान में 37 डिग्री सेल्सियस पर 1 घंटे के लिए परीक्षण किया गया था। एसएफ स्नान में पीबीएस और गोजातीय एसएफ का 50/50 मिश्रण शामिल था। चरण त्वरण 100 मिमी / सेकंड2 था, मंच की गति 1 मिमी / सेकंड थी, और मंच पथ दूरी 2.5 मिमी 6,9,42 थी। मृत वजन का उपयोग विभिन्न सामान्य भारों को लागू करने के लिए किया गया था जिसके परिणामस्वरूप 180, 230 और 300 केपीए 11,43 के संपर्क तनाव थे।

एक घंटे के बाद, ऊतकों को उतार दिया गया, और घर्षण गुणांक का मूल्यांकन किया गया। μ एक प्रभावी घर्षण गुणांक की गणना प्रत्येक पारस्परिक चक्र पर एफ टी / एफएन के औसत से की गई थी और फिर घर्षण गुणांक बनाम उपज के लिए परीक्षण अवधि के खिलाफ साजिश रची गई थी। समय साजिश (चित्रा 6 बी)। प्रत्येक परीक्षण के लिए, μ औसत का उत्पादन करने के लिए पूरे परीक्षण (सभी चक्रों) पर μ के मूल्यों का औसत निकाला गया था। पीबीएस परीक्षण स्नान में, संपर्क तनाव बढ़ने के साथ औसत मूल्यों μ में वृद्धि हुई। औसत,पीबीएस μ 180 केपीए पर 0.015 ± 0.005 से बढ़कर 230 केपीए पर 0.019 ± 0.005 हो गया, 300 केपीए पर 0.022 ± 0.010 हो गया। इसके विपरीत, औसत मूल्यों μ एक एसएफ स्नान (चित्रा 6 सी) में संपर्क तनाव में वृद्धि के रूप में समान रहे। औसत, एसएफ μ 0.013 ± 180 केपीए पर 0.002, 230 केपीए पर 0.011 ± 0.001 और 300 केपीए पर 0.011 ± 0.001 था।

कुल मिलाकर, परिणाम घर्षण परीक्षक डिवाइस की क्षमता को सहवर्ती रूप से पारस्परिक स्लाइडिंग और सामान्य भार को दो जैविक काउंटरफेस पर लागू करने के लिए प्रदर्शित करते हैं। इस अध्ययन में, एसएफ स्नान में परीक्षण किए गए सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज नमूनों ने संपर्क तनाव बढ़ने पर घर्षण गुणांक में वृद्धि प्रदर्शित नहीं की, जिससे इस धारणा का समर्थन किया गया कि एसएफ सीमा स्नेहन तंत्र के माध्यम से संयुक्त के कम पहनने और कम घर्षण गुणों में योगदान देता है।

Figure 1
चित्रा 1: पेट्री डिश (दाएं) में लोड किए गए नमूने के दो-अक्ष कस्टम घर्षण परीक्षण डिवाइस (बाएं) और क्रॉस-सेक्शन की योजनाबद्ध। चरण एक मोटर से जुड़ा होता है जो स्लाइडिंग गति को प्रेरित करता है और नीचे संपर्क करने वाली सतह को शीर्ष संपर्क सतह के खिलाफ स्पष्ट करने का कारण बनता है। लोड सेल वास्तविक समय लोड माप एकत्र करता है, जबकि लोडिंग चरण रैखिक एन्कोडर वास्तविक समय रेंगना विस्थापन माप एकत्र करता है। संदर्भ10 से अनुमति के साथ आंकड़े को संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्रा 2: गोजातीय सिनोवियम फसल( ए) टिबिया से बेहतर क्षैतिज चीरा का उपयोग करके पेटेलर कण्डरा को काट दिया जाता है। (बी, सी) पटेला को वी (बिंदीदार रेखाओं) के आकार में दो पूर्वकाल-से-पीछे के कटौती करके हटा दिया जाता है। (डी) सिनोवियम की रूपरेखा एक स्केलपेल ब्लेड के साथ पता लगाया जाता है। (ई) सिनोवियम को तब अंतर्निहित हड्डी तक फैलाया जाता है और हटा दिया जाता है। स्केल बार = 5 सेमी कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्रा 3: बोवाइन ऊरु उपास्थि प्लग फसल (ए) एक 15.9 मिमी व्यास बायोप्सी पंच ऊरु कंडिल आर्टिकुलर उपास्थि सतह के लिए सामान्य डाला जाता है जब तक कि हड्डी तक नहीं पहुंच जाता है। (बी) पंच और प्लग हटा दिए जाते हैं। स्केल बार = 16 मिमी कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्रा 4: गोजातीय उपास्थि टिबियल पट्टी फसल( ए) मेनिस्कस को टिबियल पठार से हटा दिया जाता है। (बी) पठार किनारों को सीधे पक्ष (इनसेट) बनाने के लिए काटा जाता है। (सी) पठार के अंदर एक पट्टी बनाने के लिए स्कोर किया जाता है। (डी) उपास्थि-हड्डी इंटरफ़ेस पर एक कटौती की जाती है। (ई) कट के नीचे एक पेचकश डाला जाता है। (एफ) पट्टी हटा दी जाती है। स्केल बार = 10 मिमी कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 5
चित्रा 5: लैबव्यू यूजर इंटरफेस। कस्टम प्रोग्राम विभिन्न परीक्षण मापदंडों जैसे चरण त्वरण, चरण गति, यात्रा पथ और परीक्षण अवधि को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। (ए) वास्तविक समय लागू लोड प्लॉट (एफजेडबनाम) टी जहां एफजेड सामान्य लोड एफएन है), (बी) स्टेपर स्थिति (यूएक्सबनाम। टी), और (सी) हिस्टेरेसिस प्लॉट (एफएक्स बनाम। यूएक्स, जहां एफएक्सस्पर्शरेखा बल एफ टी है) दिखाया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।  

Figure 6
चित्रा 6: सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज घर्षण माप (ए) एक टिबियल उपास्थि पट्टी पर किशोर गोजातीय सिनोवियम (इनसेट) के लिए कॉन्फ़िगर किया गया घर्षण परीक्षण उपकरण। (बी) समय भूखंड के एक समारोह के रूप में प्रतिनिधि घर्षण गुणांक (μ)। (सी) फॉस्फेट-बफर खारा (पीबीएस, बंद सर्कल) या गोजातीय श्लेष द्रव (एसएफ, ओपन सर्कल) स्नान में विभिन्न संपर्क तनावों (180 केपीए, नीला; 230 केपीए, लाल; 300 केपीए, हरा) के लिए घर्षण गुणांक। त्रुटि सलाखों मानक विचलन के साथ मतलब कर रहे हैं. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 7
चित्रा 7: घर्षण बायोरिएक्टर ( ए ) स्थिर शीर्ष काउंटरफेस और चलती नीचे काउंटरफेस के साथ घर्षण बायोरिएक्टर की योजनाबद्ध। (बी) सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज कॉन्फ़िगरेशन में शारीरिक कतरनी लागू करने वाले बायोरिएक्टर का एक साइड-व्यू और (सी) निचला दृश्य। (डी) बायोरिएक्टर को टिशू कल्चर इनक्यूबेटर के अंदर रखा जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

पूरक कोडिंग फ़ाइलें। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें. 

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Discussion

संयुक्त के भीतर एक गतिशील यांत्रिक वातावरण मौजूद है क्योंकि उपास्थि संपीड़ित, तन्यता और कतरनी बलों, और हाइड्रोस्टैटिक और आसमाटिक दबाव44,45 के अधीन है। यद्यपि उपास्थि संयुक्त का मुख्य भार-असर ऊतक है, सिनोवियम उपास्थि की सतह के साथ और उन क्षेत्रों में खुद के साथ घर्षण बातचीत से भी गुजरता है जहां ऊतक सिलवटों। उपास्थि और सिनोवियम के बीच शारीरिक बातचीत कोशिकाओं को स्थानांतरित करने और संयुक्त वातावरण में मेसेनकाइमल स्टेम कोशिकाओं को जारी करने के लिए जिम्मेदार है, जो (सीमित) आर्टिकुलर उपास्थि मरम्मत तंत्र37,38,39,40 में योगदान करने के लिए एक संभावित सेल स्रोत प्रदान करती है। उपास्थि और सिनोवियम दोनों के घर्षण गुणों में ऊतक पहनने के माध्यम से संयुक्त रखरखाव और अध: पतन के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थहैं 13. पारस्परिक अनुवाद गति और संपीड़ित लोडिंग देने में सक्षम एक उपकरण संयुक्त होमियोस्टेसिस और रोग प्रगति के लिए जिम्मेदार यांत्रिक और मैकेनोबायोलॉजिकल प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए प्रस्तुत किया जाता है।

परीक्षण मापदंडों और नमूना बढ़ते का चयन प्रोटोकॉल के दो महत्वपूर्ण चरण हैं। डिवाइस मृत वजन या वॉयस कॉइल एक्ट्यूएटर के साथ एक संपीड़ित भार लागू करता है। कस्टम सॉफ्टवेयर प्रोग्राम परीक्षण अवधि, चरण की गति और यात्रा पथ जैसे विभिन्न मापदंडों पर नियंत्रण की अनुमति देता है। यदि परीक्षण की अवधि बहुत कम है तो एक समस्या उत्पन्न हो सकती है; जब ऐसा होता है, तो छोटी अवधि घर्षण गुणांक μ को संतुलन तक पहुंचने की अनुमति नहीं देती है (μसमीकरण)। यदि μईक्यू आउटपुट वांछित है, तो उपयोगकर्ता को एक उपयुक्त परीक्षण अवधि का चयन करना होगा जो ऊतक व्यवहार को तब तक कैप्चर करने में सक्षम होगा जब तक कि यह स्थिर न हो जाए। ऊतक46 पर संपर्क क्षेत्र के आकार के आधार पर नमूने परीक्षण के कुछ घंटों के भीतर संतुलन तक पहुंच सकते हैं। परीक्षण के प्रकार पर भी विचार किया जाना चाहिए। डिवाइस का उपयोग उपास्थि घर्षण गुण5,6,9,11,12,47 का अध्ययन करने के लिए स्थिर संपर्क क्षेत्र और माइग्रेटिंग संपर्क क्षेत्र कॉन्फ़िगरेशन में किया गया है। वांछित परीक्षण मोड का उत्पादन करने के लिए दो काउंटरफेस की यात्रा पथ, चरण की गति और अनुरूपता में हेरफेर किया जा सकता है। परीक्षण की निगरानी में सहायता के लिए लैबव्यू प्रोग्राम यूजर इंटरफेस में वास्तविक समय के भूखंड बनाने की सिफारिश की जाती है। सहायक भूखंडों में क्षैतिज चरण की स्थिति बनाम शामिल हैं। समय, सामान्य बल बनाम समय, और स्पर्शरेखा बल बनाम। क्षैतिज चरण की स्थिति (हिस्टेरेसिस, चित्रा 5 सी)। उदाहरण के लिए, शीर्ष काउंटरफेस को केवल नीचे काउंटरफेस पर आराम करना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि पूर्ण निर्धारित लोड लागू किया गया है। लागू लोड मूल्य सामान्य लोड वास्तविक समय साजिश (चित्रा 5 ए) को देखकर पुष्टि की जा सकती है। नमूनों के बढ़ते ऊतक फिसलने या फाड़ को रोकने के लिए सुरक्षित होना चाहिए जो गलत माप प्रदान करेगा। अनुचित बढ़ते के कारण सिनोवियम फाड़ने से एक गलत घर्षण गुणांक होगा, क्योंकि सिनोवियम के नीचे बढ़ती सतह उजागर होगी। इस त्रुटि का पता वास्तविक समय हिस्टेरेसिस घटता की निगरानी करके लगाया जा सकता है। कार्यात्मक गुणों का डिवाइस का वास्तविक समय मूल्यांकन अन्य घर्षण परीक्षण प्रणालियों से अलग है।

सभी कच्चे डेटा को एक फ़ाइल में लिखा जाना चाहिए जिसे वांछित डेटा प्रोसेसिंग सॉफ़्टवेयर द्वारा आयात और संसाधित किया जा सकता है। सेकंड की आवृत्ति पर डेटा एकत्र करने और कच्चे डेटा को .csv या .txt फ़ाइल में सहेजने की सिफारिश की जाती है। घर्षण गुणांक की गणना समीकरण Equation 1 का उपयोग करके प्रत्येक चक्र में प्रत्येक स्थिति के लिए की जा सकती है जहां टी और एन क्रमशः स्पर्शरेखा और सामान्य बलों को संदर्भित करते हैं, और जहां + और - क्रमशः आगे और पीछे के स्ट्रोक को संदर्भित करते हैं, प्रति चक्र5। यह सूत्र पहचानता है कि एफ-टी का चिह्न एफ + टी के विपरीत है। सामान्य बल (एफएन) को लागू भार (जेड-दिशा, चित्रा 1) के अनुरूप बल के रूप में परिभाषित किया गया है, जबकि स्पर्शरेखा बल (एफटी) स्लाइडिंग (एक्स-दिशा, चित्रा 1) के साथ समानांतर बल है। चक्र-औसत घर्षण गुणांक की गणना किसी दिए गए चक्र में सभी पदों के लिए μ का माध्य लेकर की जा सकती है। रेंगना विस्थापन की गणना शीर्ष काउंटरफेस के ऊर्ध्वाधर विस्थापन को सामान्य करके की जाती है जैसे कि प्रारंभिक विस्थापन शून्य है और बाद के विस्थापन प्रारंभिक विस्थापन के सापेक्ष हैं। यदि वांछित है, तो मानक ऊतक आकलन और मीडिया विश्लेषण परीक्षण स्नान समाधान के परीक्षण किए गए एक्सप्लांट्स और विभाज्य पर किया जा सकता है। विश्लेषण से पहले, डेटा प्रोसेसिंग या सामान्यीकरण में उपयोग किए जाने वाले परीक्षण स्नान की मात्रा को रिकॉर्ड करने की सिफारिश की जाती है।

मॉड्यूलर काउंटरफेस ने कई परीक्षण कॉन्फ़िगरेशन के अनुकूलन को सक्षम किया है। प्रारंभिक अध्ययनों ने उपास्थि ट्राइबोलॉजी 9,10 में अंतरालीय द्रव भार समर्थन की भूमिका को स्पष्ट करने के लिए ग्लास-ऑन-कार्टिलेज परीक्षण का उपयोग किया। ग्लास11 के खिलाफ उपास्थि-पर-उपास्थि और उपास्थि के लिए स्थिर और माइग्रेटिंग संपर्क क्षेत्र परीक्षणों की तुलना करके अंतरालीय द्रव दबाव के महत्व को और मान्य किया गया था। 6 ने हेमियाथ्रोप्लास्टी में उपयोग किए जाने वाले धातु मिश्र धातुओं के खिलाफ आर्टिकुलर उपास्थि के पहनने के तंत्र का मूल्यांकन किया और दिखाया कि 4 घंटे के लिए स्लाइडिंग संपर्क द्वारा उत्पन्न तनाव ने उपसतह थकान विफलता के माध्यम से डिलेमिनेशन पहनने की सुविधा प्रदान की। इस काम के बाद डर्नी एट अल .5, जिन्होंने प्रदर्शित किया कि प्रवासन संपर्क क्षेत्र कॉन्फ़िगरेशन के तहत घर्षण कम रहने पर भी डेलेमिनेशन पहनना अभी भी हो सकता है। हाल ही में, एस्टेल एट अल .13 ने पहली बार परीक्षण स्थितियों में सिनोवियम के घर्षण गुणों की सूचना दी जो अंतर्निहित ऊतकों (उपास्थि और सिनोवियम) के साथ देशी बातचीत की नकल करते थे और उन स्थितियों में जो एक ऑस्टियोआर्थराइटिक राज्य (उपास्थि पहनने वाले कणों के साथ पतला श्लेष द्रव स्नान) की नकल करते थे। आखिरकार, घर्षण परीक्षण उपकरण के डिजाइन लचीलेपन ने प्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला आयोजित करने की अनुमति दी है, जो उपास्थि और सिनोवियम ट्राइबोलॉजी की अधिक समझ में योगदान देता है।

वर्तमान प्रणाली की एक सीमा यह है कि यह केवल कुछ घंटों के लिए सड़न रोकनेवाला परीक्षण स्थितियों को बनाए रख सकती है। यह ऐक्रेलिक बाड़े के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, आटोक्लेव के माध्यम से मीडिया-संपर्क घटकों को स्टरलाइज़ करना, और 70% इथेनॉल के साथ परीक्षण उपकरण का छिड़काव करना। ऐक्रेलिक बाड़े में एक हीटिंग तत्व और निरंतर तापमान निगरानी क्षमताएं भी शामिल हैं। हीटिंग तत्व बॉक्स के भीतर हवा को गर्म करता है, अंदर के वातावरण के तापमान को नियंत्रित करता है, और नमूनों को बाहरी वातावरण में उजागर करने से बचने के लिए बाहरी रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। बाँझ जैविक सुरक्षा कैबिनेट (बीएससी) में नमूनों की कटाई करके और एक बाँझ कंटेनर के भीतर बीएससी के अंदर नमूनों को इकट्ठा करके सड़न रोकनेवाला स्थितियों को आगे बढ़ाया जा सकता है जो समर्थन रॉड और निश्चित आधार के साथ इंटरफ़ेस कर सकते हैं। दीर्घकालिक अध्ययन के लिए, ऐक्रेलिक बाड़े को अधिक बाँझ वातावरण (पराबैंगनी प्रकाश, उचित वायुप्रवाह और निस्पंदन, और स्व-विनियमन तापमान नियंत्रण) प्रदान करने के लिए आवश्यक सामग्रियों के साथ बाहर निकाला जा सकता है। एक और सीमा यह है कि वर्तमान घर्षण परीक्षण डिवाइस को एक एकल ऊपर और नीचे काउंटरफेस का परीक्षण करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है। लोडिंग प्लेटन और हटाने योग्य बेस डिज़ाइन को बदलकर एक बहु-नमूना काउंटरफेस दृष्टिकोण प्राप्त किया जा सकता है, वर्तमान घर्षण परीक्षण डिवाइस को उपास्थि-ऑन-कार्टिलेज और सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज के शारीरिक लोडिंग को लागू करने के लिए बहु-अच्छी तरह से क्षमता के साथ बायोरिएक्टर में परिवर्तित किया जा सकता है। एक 6 अच्छी तरह से प्लेट का उपयोग कर एक काम प्रोटोटाइप बनाया गया है (चित्रा 7)। डिजाइन वांछित के रूप में ऊपर और नीचे काउंटरफेस को संशोधित करने की क्षमता सुरक्षित रखता है। प्लेट का शीर्ष स्थिर है और एक टिशू कल्चर इनक्यूबेटर रैक के लिए सुरक्षित है, जबकि प्लेट का निचला हिस्सा एक अनुवाद चरण से जुड़ा हुआ है। वर्तमान घर्षण परीक्षण उपकरण के समान, एक सामान्य भार निर्धारित करने के लिए मृत वजन जोड़ा जा सकता है। बाँझ वातावरण में बायोरिएक्टर के साथ, लोडिंग रेजिमेंस के लिए जैविक प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन करने के लिए समय के साथ मीडिया का नमूना लिया जा सकता है। अगला डिज़ाइन पुनरावृत्ति एक स्टैंड-अलोन बायोरिएक्टर बनाने की कोशिश करेगा जिसमें कंप्यूटर-नियंत्रित अनुवाद शामिल है। यदि बायोरिएक्टर में घर्षण परीक्षण उपकरण की जटिलता को बनाए रखा जाना था, तो ऊतक यांत्रिक और मैकेनोबायोलॉजिकल गुणों में परिवर्तन को अनुदैर्ध्य रूप से मापा जा सकता है।

एक घर्षण परीक्षण उपकरण जो पारस्परिक अनुवाद गति और सामान्य भार के वितरण पर नियंत्रण की अनुमति देता है दो संपर्क जैविक काउंटरफेस का वर्णन किया गया है। इस अध्ययन में, डिवाइस की प्रतिरूपकता और जीवित ऊतकों की घर्षण प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने की क्षमता को प्रदर्शित करने के लिए एक सिनोवियम-ऑन-कार्टिलेज कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया गया था। प्रतिनिधि परिणामों ने डायरथ्रोडियल संयुक्त के पहनने और घर्षण को कम करने के लिए सीमा स्नेहन प्रदान करने में श्लेष द्रव की भूमिका की पुष्टि की। डिवाइस थोक घर्षण से लेकर मैकेनोट्रांसडक्शन तक बहु-पैमाने पर प्रयोगों के निष्पादन की अनुमति देता है। डिजाइन कुछ घंटों के लिए बाँझ परिस्थितियों में काम कर सकता है और संयुक्त के संपीड़ित स्लाइडिंग को पुन: प्राप्त करने के लिए दीर्घकालिक बायोरिएक्टर में परिवर्तित किया जा सकता है, जिससे बायोमैकेनिक्स, मैकेनोबायोलॉजी और जीवित संयुक्त ऊतकों के भौतिक विनियमन के अध्ययन की सुविधा मिलती है। भविष्य के अध्ययन यह समझने में योगदान देंगे कि स्वस्थ और रोगग्रस्त भौतिक वातावरण संयुक्त रखरखाव को कैसे प्रभावित करते हैं।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

इस काम को ऑर्थोपेडिक साइंटिफिक रिसर्च फाउंडेशन, एनआईएच 5 आर 01 एआर 068133, एनआईएच टीईआरसी 5 पी 41 ईबी 027062, और एनआईजीएमएस आर 01 6 9 2 जीएम 083 9 25 (फंडर आईडी: 10.13039 / 100000057) द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Aluminum foil Reynolds Group Holdings Reynolds Wrap Sterile tissue harvest
Aluminum-framed acrylic enclosure Custom made Friction tester component
Autoclavable instant sealing sterilization pouches Fisherbrand 01-812-54 Sterilization of tools
Autoclave Buxton Sterilization of tools
Beaker (250 mL) Pyrex Vista 70000 Tissue harvest
Betadine (Povidone Iodine Prep Solution) Medline Industries, LP MDS093906 Sterile tissue harvest
Biological safety cabinet Labconco Purifier Logic+ Class II, Type A2 BSC Sterile tissue harvest
Biospy punch Steritool Inc. 50162 Tissue harvest
Box cutter American Safety Razor Company 94-120-71 Tissue harvest
Circular acrylic-sillicone post (synovium) Custom made Tissue mounting
Culture media Custom made DMEM (Cat No. 11-965-118; Gibco) supplemented with 50 μg/mL L-proline (Cat. No. P5607; Sigma), 100 μg/mL sodium pyruvate (Cat. No. S8636; Sigma), 1% ITS (Cat. No. 354350; Corning), and 1% antibiotic–antimycotic (Cat. No. 15-240-062, Gibco)
Cyanoacrylate (Loctite 420 Clear) Henkel 135455 Tissue mounting
Dead weights OHAUS Normal load
Ethanol 200 proof Decon Labs, Inc. 2701 Dilute to 70 %
Fixed base ThorLabs, Inc. SB1T Friction tester component
Forceps (synovium harvest) Fine Science Tools 11019-12 Tissue harvest
Forceps (synovium mounting) Excelta 3C-S-PI Tissue mounting
Horizontal linear encoder (for translating stage) RSF Electronics, Inc. MSA 670.63 Friction tester component; system resolution of 1 µm
Hot glue gun and glue FPC Corporation Surebonder Pro 4000A Tissue mounting
LabVIEW National Instruments Corporation LabVIEW  2010 Friction testing program
Load cell JR3 Inc. 20E12A-M25B Friction tester component; 0.0019 lbs resolution in x&y, 0.0038 lbs resolution in z
Loading platen Custom made Tissue mounting
O-ring Parker S1138AS568-009 Tissue mounting
Petri dish (60 mm) Falcon 351007 Tissue mounting
PivotLok Work Positioner (tibia holder) Industry Depot, Pivot Lok PL325 Tissue harvest
Removable base ThorLabs, Inc. SB1B Friction tester component
Ring stand Tissue harvest
Scalpel blades Havel's Inc. FSC22 Tissue harvest
Scalpel handle FEATHER Safety Razor Co., Ltd. No. 4 Tissue harvest
Screwdriver Wera 3334 Tissue harvest
Stage JMAR Friction tester component
Stepper motor Oriental Motor Co., Ltd. PK266-03B Friction tester component
Suction tool Virtual Industries, Inc. PEN-VAC Vacuum Pen Tissue mounting
Support rod Custom made Tissue mounting
Surgical scissors Fine Science Tools 14061-09 Tissue mounting
Synovial fluid (bovine) Animal Technologies, Inc. Friction testing bath
Testing bath Custom made Phosphate-Buffered Saline (PBS) with protease inhibitors: 0.04% isothiazolone-base biocide (Proclin 950 Cat. No. 46878-U; Sigma) and 0.1% protease inhibitor - 0.05 M ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA (Cat. No. 0369; Sigma)
Tissue culture incubator Fisher Scientific Isotemp Sterile culture
Vertical linear encoder (for loading stage) Renishaw T1031-30A Friction tester component; 20 nm resolution
Voice coil actuator H2W Technologies NCC20-15-027-1RC Friction tester component

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बायोइंजीनियरिंग अंक 184
श्लेष संयुक्त बायोमैकेनिक्स, मैकेनोबायोलॉजी और भौतिक विनियमन के अध्ययन के लिए एक घर्षण परीक्षण-बायोरिएक्टर डिवाइस
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Gangi, L. R., Petersen, C. A.,… More

Gangi, L. R., Petersen, C. A., Oungoulian, S. R., Estell, E. G., Durney, K. M., Suh, J. T., Ateshian, G. A., Hung, C. T. A Friction Testing-Bioreactor Device for Study of Synovial Joint Biomechanics, Mechanobiology, and Physical Regulation. J. Vis. Exp. (184), e63880, doi:10.3791/63880 (2022).

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