Girinti ve Çekme Test Kullanarak İnsan Yumuşak Doku biyomekanik Karakterizasyonu

Summary

Doku biyomekaniği, hücre şeklini ve fonksiyonunu korumak ve fenotipi belirlemek için önemlidir. Bu rapor, insan yumuşak dokularının elastik ve viskoelastik özelliklerini karakterize etmek için tahribatsız mekanik protokolleri göstermektedir ve bu, mühendislik malzemelerinin doğal dokuya yakın bir şekilde eşleştirilmesini sağlamak için doku mühendisliği substratlarına doğrudan uygulanabilir.

Abstract

Rejeneratif tıp değiştirmek veya hasarlı ya da hastalıklı organları geri malzeme mühendisi hedefliyor. onlar yerine hedefliyoruz insan dokuları taklit etmelidir tür malzemelerin mekanik özellikleri; Gerekli anatomik şekli sağlamak için, malzeme kusur yerinde implante zaman yaşayacaksınız mekanik kuvvetleri sürdürmek gerekir. doku mühendisliği iskelelerinin mekanik özellikleri büyük bir öneme sahiptir rağmen işlenmiş malzemelerle restorasyonu maruz çok sayıda insan dokuları tamamen biyomekanik, özelliği edilmemiştir. Çeşitli basınç ve çekme protokolleri malzemelerin değerlendirilmesi için rapor edilmektedir, ancak büyük değişkenlik araştırmaların sonuçları arasında kıyaslama zordur. Dahası, mekanik test, genellikle yıkıcı doğa çalışmaları olduğunu komplike. Doku başarısızlık bir anlayış önemlidir iken, daha Physiol altında elastik ve viskoelastik özellikleri konusunda bilgi sahibi olmak da önemlidirogical yükleme koşulları.

Bu rapor, insan yumuşak doku sıkışma ve gerilme özelliklerini değerlendirmek için minimal zarar protokol sağlamaktır. Bu tekniğin örnekleri olarak, deri gerilme testi kıkırdak basınç testi anlatılmıştır. Bu protokoller, doğrudan mekanik özellikleri doğal doku benzer olduğundan emin olmak için, sentetik malzemelere uygulanabilir. Protokoller, uygun doku mühendisliği yerine geçen oluşturmak için bir kriter sağlayacak insan doğal dokusunun mekanik özelliklerini değerlendirmek için.

Introduction

çeşitli organ nakilleri başarısız ya da yaralı organların tedavi için hastalar giderek bekliyor. Ancak, uygun donör organların sıkıntısı, rejeneratif tıp son dönem organ yetmezliği olan hastalar için alternatif çözümler oluşturmak hedefliyor. Rejeneratif tıp gibi kıkırdak ve deri gibi yumuşak dokularda da dahil olmak üzere doku ikame olarak hareket etmek mühendislik malzemelerinin bu klinik ihtiyacını karşılamayı hedefliyor. Hasarlı dokuların yeniden başarılı bir malzeme oluşturmak için, yedek malzemesi ^1-2 yerine gidiyor yerli dokusunun özelliklerini taklit etmelidir. Ameliyatla takılan kez, malzeme, doku defekti anatomik şekil vermeniz gerekecektir ve bu nedenle, malzemenin mekanik özellikleri ¹ hayati önem taşımaktadır. Örneğin, auricular kıkırdağı yerine bir malzeme örten cilt ² ile sıkıştırma önlemek için uygun mekanik özelliklere sahip olmalıdır. Benzer şekilde, bir malzeme burun araba yerinetilage ³ nefes sırasında çöken önlemek için yeterli mekanik özelliklere sahip olmanız gerekir. Bununla birlikte, implantasyon için malzeme üretim mekanik özellikleri önemine rağmen, çok az kanıt, farklı insan dokularında mekanik özelliklerin belirlenmesi konularına odaklanmıştır.

Mekanik testler rejimleri bükme Baskı, çekme kurmak için kullanılabilir veya bir dokunun kesilme özellikleri olabilir. Cilt son derece anizotropik, viskoelastik ve neredeyse sıkıştırılamaz malzeme ^4-9 olduğunu. Genel olarak çıkarılan cilt yükü ve uzama ^4-9 kaydedilir ise bir deri uygun şekilli şeridin her iki uçta da kavranır ve gerilir tek eksenli çekme yöntemleri kullanılarak test edilir.

Tüm yumuşak dokularda ana bileşeni doku arası su olduğu için, kıkırdak mekanik müdahale doku ^10-11 arasında sıvı akışına kuwetli şekilde ilişkili olmasından. Böyle kıkırdak h gibi yumuşak dokulargeleneksel sıkıştırma testi kullanılarak test edilmiştir ave. Sıkıştırma test yöntemleri sınırlı, serbest ve girinti olarak en yaygın (Şekil 1), oldukça çeşitlidir. sınırlı sıkıştırma içinde, bir kıkırdak numune konur geçirimsiz, içi sıvı dolu gözenekli bir plaka ile iyi ve yüklendi. De gözeneksiz olduğu kıkırdak dikey yönde ^12-13 olmasına rağmen akar. Serbest basınç, kıkırdak ^12-13 baskın olarak, radyal olarak sıvı akışını zorlayarak, gözeneksiz bir bölme üzerine gözeneksiz bir plaka kullanılarak yüklenir. Girinti kıkırdak ^12-13 biyomekanik özelliklerini değerlendirmek için en sık kullanılan yöntemdir. Bu, test edilen numunenin yüzeyinden daha küçük bir ucu, oluşur, bu numune üzerine aşağı getirilir. Girinti enabli bu girinti yerinde gerçekleştirilebilir Aslında, aşağıdakileri içeren sıkıştırma ile ilgili diğer yöntemler üzerinde birçok avantajı vardırTesti ng (Şekil 1) ^12-13 daha fizyolojik olması.

Bir dokunun basınç ve çekme özelliklerini anlamak için, Young elastik modül tipik haliyle numune boyutunun ¹² bağımsız olarak, basınç veya germe elastik direnci gösteren, stres-gerilme eğrisinin doğrusal bölümü analizi ile hesaplanır. Hem çekme ve basma test rejimleri yük veya deformasyon uygulanan ve her ikisi de bu tür parametrelerin oranına göre değişebilir. Şu anda, son derece zor yorumlamak veya farklı çalışmaların ^6-13 sonuçlarını karşılaştırmak için yapar, doku mekaniği değerlendirmek için birçok farklı test protokolleri ^vardır. Ayrıca, birçok mekanik yöntemler şu anda yıkıma numune test ederek doku mekanik özelliklerini karakterize odaklanmak. Biz insan doğrudan, tahribatsız karşılaştırma sağlayan bir girinti ve çekme protokol göstermektedir hedefliyoruzyumuşak dokular ve doku mühendisliği yapıları.

Biz yine de henüz stres mekanik testler sınırlar sıkıştırma ve gerginlik Young elastik modülü elde bir yöntem ortaya koymaktadır. Örnek belirli bir değere ya da çekme ya gerilir, ve seçilen gerilim değeri ulaşıldıktan sonra, numune tüm veriler kaydedilir iken serbest bırakılır. Bu yöntem, sentetik malzeme ile doğrudan tatbik edilebilir, aynı test içinde doku, viskoelastik ve dinlenme özellikleri de yakalar. Biz girinti protokolü kullanılır cilt ve kıkırdak ^14-16 dahil olmak üzere insan yumuşak dokuların, değerlendirmek. Kıkırdak girinti testi kullanılarak değerlendirildi ve cilt gerginliğini ^14-16 test kullanılarak değerlendirilir. Araştırmacılar bu protokolleri hayata düşünebiliriz insan yumuşak dokularda benzer özelliklere sahip malzemeler mühendisi amaçlayan.

Protocol

Bu protokol, insan dokusunun kullanılması, depolanması ve bertaraf edilmesi ile ilgili bizim kurumun insan araştırma etik kurul kurallar etik kuralları takip eder. İnsan doku örnekleri, ilgili etik onayları ile araştırma amacıyla razı olan kadavra organlarının eksize edilebilir. Numuneler ayrıca ilgili etik onayı ile cerrahi girişim geçiren razı hastalardan alınan doku atılabilir.

Derinin 1. Hazırlık

1. elle yağ dokusu ve neşter bıçak ve forseps kullanılarak derin dermis ince bir tabaka kapalı keserek numuneleri hazırlayın. Bu adım örneklerinin ¹⁴ arasında tutarlılığı sağlamak için önemlidir.
2. Standart numune boyutu Kısmi kalınlıkta deri elde edilen levha kesti (örneğin, 5 cm örneklerin x 1 cm). test düzeneğinin boyutlarına dayalı örnek boyutunu belirler. Doku mühendisliği yapısı, aynı zamanda test ediliyorsa, specimen boyutu ilgi ¹⁴ malzemesi için uygun olmalıdır. Uygun kesici bidonlarına neşter bıçak atınız.
3. mekanik hesaplamalar tamamlanmasını sağlamak için, cilt kalınlığı öncesi ve mekanik testlerden sonra elektronik kaliperler kullanılarak test edilen ölçün.

2. Çekme Testi

NOT: Tüm malzemeler test makineleri test öncesinde üreticinin talimatlarına göre kalibre edilmelidir.

1. Oda sıcaklığında (22 ° ^{C), 14} bir malzeme test makinesi (Şekil 2A) ile tek eksenli çekme Test deri numuneleri.
2. Tüm örneklerde (örneğin, dikey veya in-line Langer Lines ile (topolojik çizgiler insan vücudunun bir harita üzerinde çizilen ve dermis kollajen liflerinin) doğal yönelimi atıfta) ¹⁴ için aynı yönde cilt örnekleri yönlendirmek.
3. (A co iki kelepçe arasındaki örnek hareketsizmmercial jig), bir 98.07 N yük hücresi yapıştırılmış bir ve bir taşınmaz taban plakasına ¹⁴ diğer. Tek eksenli çekme test kelepçeler arasında ortaya çıkan alanı 1 cm x 4 cm (Şekil 2) az olmalıdır.
   NOT: Bir ticari jig test etmeden önce örnek homojen olmayan kavrama ve zarar görmesini önlemek için kullanılmıştır. Örnek bir "parmak sıkı" sıkılığını sabitlenir.
4. örnek kuruma önlemek için vazelin ile her iki tarafta (aparat yerleştirildikten sonra) numune alanı kapsayacak.
5. aşağıdaki gibi eylemlerin listesi olarak yazılım içine rejimi test çekme yükleme ve rahatlama Program: Sıfır Yük | Sıfır Pozisyonu | İletişim (Çekme yükleme) bul | (Gevşeme) bekleyin.
6. yazılım programıyla testi başlatın. 1 mm / s 29.42 N gerilim altında örnek yükleyin. Cildin bozulmasına neden olmayan bir oran ve yük kullanın (örneğin, 29.42 N 1 mm / s).
7. 29.42 N yük ulaşıldıktan sonra, doku dinlenmek için izin1.5 saat boyunca, bir zaman noktası, bilgisayar yazılımı tarafından kontrol edilen ¹⁴ gevşeme davranışı çok az bir değişiklik yoktur.
   Not: deplasman gevşeme fazında değil, yük sırasında sabit tutulur.
8. Analiz bölümü kurallarına göre elastik ve viskoelastik özelliklerini hesaplamak. Incelenen mekanik özellikler Kısmi kalınlıkta deri bileşenlerinin (epidermis ve dermis) ¹⁴ ortalama özelliklerini temsil edecek.
   Not: deformasyonu ortaya çıkar ve bu nedenle sadece bu veri noktaları içerdiği ham verilerden açıkça görüldüğü gibi, tanımlı bir dara yükü vardır.

Kıkırdak 3. hazırlanması

1. Bir neşter bıçak ve forseps ^{15, 16} kullanılarak kıkırdak örnekten cilt ve kaplamasını çıkarın.
2. Bir neşter bıçak ve forseps kullanarak standart bir örneklem büyüklüğü (örneğin, 1.5 cm blok) içine kıkırdak örnekleri bölün. Tüm örnekler için, bir semicircu kullanımılar şeklinde batıcı (Şekil 2B) bir çapa ve kıkırdak örnek büyüklüğü en az 8 kat daha fazla kalınlığa sahiptir. Bu oran batıcı örnek hazırlama ¹⁵ herhangi bir kenar etkilerinden etkilenmez sağlar. Uygun kesici bidonlarına neşter bıçak atınız.
3. Mekanik hesaplamalar tamamlanmasını sağlamak için, mekanik test ^{15, 16} öncesi ve sonrası elektronik kaliperler kullanılarak yüklenecek kıkırdak kalınlığını ölçmek.

4. Basınç Girinti Testi

1. Oda sıcaklığında sulu bir ortam içinde, bir malzeme test makinesi kullanılarak kıkırdak örnekleri sıkıştırın. Örnek hidre olmasını sağlamak için önce ve sıkıştırılma testi sırasında fosfat-tamponlanmış tuzlu su (PBS) ile kıkırdak örnek kapak.
   NOT: PBS tam fizyolojik ortam eşleşmiyor, ancak malzeme ve dokular hem olmak com veriyor¹⁶ eşit ¹⁵ karşılaştırıldı.
2. Yüzey indenter dik yani kıkırdak örnek yönlendirmek. Bu sıkıştırma tek eksenli olmasını sağlar ve herhangi bir kayma yükleme ¹⁵ sınırlar.
3. aşağıdaki gibi eylemlerin listesi olarak yazılım içine rejimi test basınç yükleme ve rahatlama Program: Sıfır Yük | Sıfır Pozisyonu | İletişim (Basınç yükleme) bul | (Gevşeme) bekleyin.
4. yazılım programı kullanarak testi başlatın. S ^{15, 16/1} mm 2,94 N sıkıştırma altında örnek yükleyin.
   NOT: Bu kıkırdak ¹⁵ hem elastik ve viskoelastik özelliklerini tanımlamak için yeterli duyarlı bir tahribatsız yük olarak belirlenmiştir.
5. 2.94-N sınıra ulaşıldıktan sonra, kıkırdak 15 dakika dinlenmek için izin bir zaman noktası hangi bilgisayar yazılımı ^{15, 16} kullanılarak gevşeme davranış minimal değişiklik vardır.
   NOT: Şekil2C-D insan doku örneklerinin sıkıştırma ve germe testi için tipik bir setini göstermektedir. Aynı protokoller daha sonra yerli doku analiz olmanın biyomekanik özelliklerini eşleştirmek için sentetik biyomalzeme uygulanabilir. Örneğin, Şekil 2E-F yakın sentetik malzemenin biyomekanik özellikleri doğrultusunda, insan dokusunun sıkıştırma ve germe test göstermektedir.

Girinti ve Çekme Testi için Young'ın Elastik Modülü 5. Hesaplama

1. Malzeme test cihazının ^14-16 zaman (lar), yer değiştirme (mm) ve yük (N) de dahil olmak üzere ham verileri toplayın.
2. Şekil 3'te gösterilen formüller kullanılarak baskı (MPa) ve gerilme (%) hesaplanır.
   NOT: yarı küresel Indenter kesit alanı ile bölünmesi kuvveti, basınç test sırasında kullanılan nominal (ortalama) stres, fakat en yüksek stres verir ise.
3. doğrusal bir scatter plot kullanınsuşuna karşı gerilme MPa (y-ekseni) (x ekseni) çizmek için. doğrusal eğri uyum belirleyin. lineer eğri = mx + ilgili bir R değeri b y eşittir.
   NOT: Tüm veri noktaları minimum R değeri> 0.98 ulaşmak için dahil edilmiştir. M değeri MPa cinsinden gerilime basınç direnci ya da direnç (yani, Young Modülü) gösteren soy üzerindeki gerilme modülü karşılık gelen eğimi vardır. R değeri değil> 0.98 ise, doğrusal viskoelastik davranışını varsayımı geçersiz.
4. deformasyona maruz sıvı akışı hesaplanır denge sağlanmaktadır mekanik test ve deney sonunda nihai gerilme seviyesinin son 200 saniye boyunca zamanla stres oranı olan viskoelastik özelliklerini tespit etmek.
   NOT: süresinin artmasıyla birlikte, stres düzeyi sıvı akışı olarak azalır (dinlenmek) olacak denge ^{17, 18} ulaşır. Hızlı stres gevşeme tepkisi Indicatörnek ^{17, 18} içinde yüksek rahatlık muhafaza etmek zordur es.

6. Dinlenme Özellikleri

1. doğrusal dağılım grafiği ile ilgili (x-ekseni) zamana karşı MPa (y-ekseni) arsa stresi.
2. gevşeme oranını hesaplamak için doğrusal bir eğri uyum belirleyin. lineer eğri = mx + son 200 s ilgili bir değer ile B değişkeni Y eşittir. m değeri gevşeme oranıdır.
3. Minimum R değeri> 0.98 elde etmek için tüm veri noktalarını ekleyin. deri için 1.5 saat ve kıkırdak için 15 dakika final gerilme (MPa) son mutlak gevşeme değerdir.

Results

Şekiller 4 ve 5, girintiler ve çekme testi ile elde edilen veriler örneklerini verir. Şekil 4 insan kıkırdak girinti testi sonrası elde edilen tipik değerleri göstermektedir. Şekil 4A girinti testi sonrası elde edilen tipik bir suşa karşı stres grafiğinin bir örnektir. Hat bir eğri 0.98 (Şekil 4B) en az bir R değeri alana kadar Young Modülü için, tüm değerleri dahildir. m değeri MPa Young Modülünden göstergesidir; Örneğin, bu veriler, kıkırdak 1.76 MPa'lık bir elastisite modülüne sahiptir. Şekil 4C kıkırdağın gevşeme özelliklerini değerlendirmek için zamana karşı stres tipik bir grafiğini göstermektedir. gevşeme oranı son 200 s hesaplanır. Benzer şekilde, gevşeme oranını elde etmek için, MPa bir çizgi eğri uyum m değeri kullanılır. Örneğin, bu veri, bir kıkırdak oranıx 10 ^-6 8.78 MPa / s (Şekil 4D) gevşeme. gevşeme mutlak son seviye MPa stres son noktasıdır. Örneğin, bu veri setinde, gevşeme mutlak son seviye 0.028 Mpa (Şekil 4D) olacaktır.

Şekil 5 çekme testi sonrası cilt dokusunun viskoelastisite nasıl değerlendirileceğini gösterir. Analiz sıkıştırma testi göre gerçekleştirilir. Şekil 5A çekme test protokolü elde edilen tipik bir gerilme-versus-stres arsa gösterir. Çizgi eğri fit 0.98 (Şekil 5B) en az R değeri vardır kadar gerginlik Young Modülü edinmek için, tüm değerleri dahildir. m değeri MPa Young Modülünden göstergesidir; Örneğin, bu veriler, deri 0.62 MPa'lık bir elastisite modülüne sahiptir. Şekil 5C o gevşeme özelliklerini değerlendirmek için zamana karşı bir stres tipik grafiğini göstermektedirf cilt. gevşeme oranı son 200 s hesaplanır. Benzer şekilde, gevşeme oranını elde etmek için, MPa bir çizgi eğri uyum m değeri kullanılır. Örneğin, bu veriler, deri 3.1 x 10 ^-5 MPa / s (Şekil 5D) ve bir gevşeme oranı vardır. gevşeme mutlak son seviye MPa stres son noktasıdır. Örneğin, bu veri setinde, seviye 0.64 MPa (Şekil 5D) olacaktır. Aynı analiz daha sonra yerel doku olarak biyomekanik özelliklerini eşleştirmek için sıkıştırma ve germe test aşamasında biyo materyalleri analiz etmek için kullanılabilir.

Şekil 1: Şematik farklı sıkıştırma yöntemleri göstermek için. A. Girinti Testi. Bir yük gözeneksiz kenar işleyici kullanarak kıkırdağın küçük bir alana uygulanır. B. Confined Sıkıştırma. Kıkırdak numunesi geçirimsiz bir sıvı dolu de yerleştirilir. kıkırdak daha sonra gözenekli bir plaka ile yüklenir. de geçirimsiz olduğu için, kıkırdak boyunca akış sadece dikey yöndedir. C. Serbest Basınç. Kıkırdak ağırlıklı radyal olarak sıvı akışını zorlayarak, gözeneksiz bir bölme üzerine gözeneksiz bir plaka kullanılarak yüklenir.

Şekil 2: mekanik test makinesi Set-up. Test makinesi A. İllüstrasyon. B. sıkıştırma testi analizi için kullanılan indenter İllüstrasyon. C. Kıkırdak sıkıştırma girinti testi kullanılarak analiz edilmektedir. D. Cilt dokusu çekme testi altında analiz edilir. Bir sentetik biyomalzeme E. Çekme testi. F.

Şekil 3: bir doku ya da doku mühendisliği yapısının sıkışma ve gerilme mekanik özellikler hesaplamak için kullanılan formüller. kuvveti hesaplamak için kullanılan formüller (K), stres (Mpa) ve suşu (%).

Şekil 4: İnsan kıkırdak sıkıştırma analiz örneği. A. Stres-versus-gerginlik analizi. B. çizgili eğri fit denklemin m değeri MPa Young Elastik Modülü olduğunu. C baskı-zaman analizi gevşeme özelliklerini göstermek için. D. çizgili eğri fit denklemin m değeri gevşeme oranını göstermektedir. nihai birbsolute oranı grafikte son noktasıdır.

Şekil 5: İnsan deri gerilme analizi Örnek. A. Stres-versus-gerginlik analizi. B. çizgili eğri fit denklemin m değeri MPa Young Elastik Modülü olduğunu. C baskı-zaman analizi gevşeme özelliklerini göstermek için. Çizgi eğri fit denklemin D. m değeri gevşeme oranı eşittir. Nihai mutlak oran grafiğinde son noktasıdır.

Discussion

Çeşitli çekme ve girinti protokolleri insan yumuşak dokuları karakterize etmek yayınlanmıştır. Biz daha tanı ve tahribatsız olmayı hedefleyen başka bir yöntem, sağlamıştır. dönüştürücüler yerinden daha yüklemek için daha duyarlı olarak bu protokolde mekanik test uygulanan numuneler, yük yerine değiştirmesi ile sınırlıdır. Bu nedenle, deney çoğaltım doku ve sentetik malzemeler arasında daha kesin olabilir. Bu tekniği kullanarak, deri dokusu ve kıkırdak doku analiz etmek için bir çentik protokolü değerlendirmek için bir çekme protokolü gösterilmiştir. Her iki protokol uygulanması kolay ve basit ve insan yumuşak dokular ve doku mühendisliği yapılarının karakterizasyonu için değerlendirilebilir.

analizi için uygun olan bir gerilme-gevşeme eğrisi elde etmek için yöntem hayati adımlardan bir numune, test sırasında kaymaz sağlamaktır. Yeterli tespit requir olduğunuEd, ancak bu örneklerin herhangi bir strese neden olan ve batıcı bir kesme yüklenmesini engellemek için yüzeye dik sağlamak karşı dengelenmelidir. Doku bileşimi hem de boyut ve şekli örnekler arasında benzer kritiktir. kıkırdak için, tekrarlanabilir diseksiyon protokolü ve örnek boyutları kullanmak hayati önem taşımaktadır. Cilt numuneleri için, bir tekrar edilebilir numune elde etmek için tüm deri altı doku kaldırmak için hayati önem taşımaktadır. Uygun olması halinde, tüm numuneler için, numunenin koşulları, hidrasyon, oda sıcaklığında, ve çözme işlemi de dahil olmak üzere, aynı olmasını sağlamak için de önemlidir.

sunulan protokollere bazı sınırlamalar vardır. Çalışmalar deri ve kıkırdak deformasyon özellikleri numune yönelimi ¹³ bağımlı olduklarını ileri sürmüşlerdir. Cilt kadar geri 19. ^yüzyılda olduğu gibi, Langer ile gösteren 1861 yılında cildin doğal hatlara sahip olduğu anizotropik olduğu kabul edilmiştirgerilimi, Langer hatları ⁴ olarak anılacaktır. Cilt örnekleri karakterize Böylece, bir metodoloji önyargı ⁴ almaktan kaçınması Langer Hatları paralel veya dik tüm örnekleri yönlendirmek önemlidir. Kıkırdak da anizotropik özellikleri gösterir ve Langer hatlarına eşdeğer Hultkrantz hatları içerir, bu nedenle kıkırdak ^{12, 19} yüklendiği yönde göre farklı deforme olabilir. Nedenle, farklı yönlerde kıkırdak testleri için izin vermek için örnek boyutunu artırmak için önemlidir. doku biyomekanik özellikleri de yaş ve cinsiyet ile değişir gibi çalışmalar klinik ortama geçerliliğini korumak için bir temsilci hasta kohort ile yapılmalıdır. Ayrıca, bazı mekanik protokoller doku doku sonraki mekanik testler ²⁰ için istikrarlı bir devlet olmasını sağlamak için döngüsel yükleme uğrar önkoşullanma, savunuyoruz. p Bununla birlikte, tam bir mekanizmaİşleme belirsizdir ve tutarlı ve tekrarlanabilir yanıt üretmek için gerekli döngü tam sayısı farklı çalışmalarda ²⁰ değişir. Olsun veya olmasın düşünmelisiniz araştırmacı belirli biyomekanik testi ²⁰ performans nedenini değerlendirdikten sonra önkoşullanma dahil etmek.

Epidermis, dermiş ve deri altı ^4: Deri üç katmana ayrılır, kompleks, çok-tabakalı malzeme olup. Cilt dokusunun mekanik özellikleri en son in vivo değerlendirmelerinin ⁴ kullanılarak değerlendirilmiştir. Bununla birlikte, çekme test protokolleri çıkarılan cilt ⁴ deri biyomekanik anlamak için kullanılabilir. Bu tür testler sınır koşulları ⁴ tanımlanabilir çünkü, gerilme-şekil değiştirme ilişkileri modellemek için bilgi verebilir. Tipik haliyle, in vitro test rejimleri, in vivo sistem kullanımı ise, başarısızlığa malzemeyi tanımlamak için büyük zorlamalara kullanımıDüşük suşu ⁴ arasında değişmektedir. Gerilim çıkarılan cilt için biyomekanik değerleri karşılaştırıldığında, Mpa ⁴ 2.9-150 arasında değişen, farklı çalışmalar arasında büyük bir değişkenlik var. konular arasında büyük farklılıklar nedeniyle doğal biyolojik çeşitliliği bekleniyor, ancak protokol rejimlerde farklılıklar da bu doğal biyolojik farklılıklar bileşik olabilir. fazla yükleme oranları daha yüksek bir sertlik ile sonuçlanan, sıvı dışarı akması için daha az zaman neden Örneğin, protokoller arasındaki yükleme oranlarında farklılıklar varyasyonu neden olur. Cilt dokusunun hazırlanması, çıkarılması ve taşıma protokolleri de mekanik özelliklerinde ⁴ farklılıklara neden olur. Test cilt için gösterilen Bu protokol, araştırmacılar deri dokusu karakterize etmek için alternatif bir yöntem sağlar. Cildin daha büyük bir anlayış için izin bir mekanik test cilt dokusunun elastik ve viskoelastik özelliklerini belirlemek için yeteneği dahil olmak üzere birkaç avantajı sağlarKısa bir miktarda elde edildi. Bundan başka, aynı test doğal deri benzer biyomekanik özellikleri olan yapıları imal etmek için doku mühendisliği değiştirmeler uygulanabilir.

Girinti test kıkırdak ²¹ biyomekanik anlamak için sınırlı sıkıştırma testi ile karşılaştırıldığında cazip bir seçenek sunar. Girinti kıkırdak fizyolojik yapısını korumak yeteneğine sahiptir ve bu nedenle klinik bir ortamda bu taklit değerler sağlar. girinti kullanılarak, hala alttaki kemiğe ise kıkırdak test etmek de mümkündür. Girinti, aynı zamanda in vivo kıkırdak fizyolojik test sağlar. İki kıkırdak yüzeyleri birbirine yaklaştığınızda basınç deformasyon ^{21, 17} oluştuktan sonra nedeniyle temas alanı altında suya temas "şişkinlik" alanını çevreleyen kenarları yanal olarak yerinden. Kıkırdak girinti, bir in ile yapılmalıdırBenzer şişkin izin vermek için kıkırdak örnek daha küçük bir yarıçap ile Denter. Indenter boyutu da belirsiz bir numunenin ²² parçası imiş gibi kıkırdak tepki sağlamak için en az 8 kat örnek büyüklüğü olmalıdır. Numune çapı yarıçap numune oluşturma bulunan herhangi bir kenar etkilerini ortadan kaldırır daha küçük bir kenar kullanma. Buna ek olarak, girinti örnek çıkarma zarar kıkırdak kusurları test kaynaklanan olası deneysel hataların önüne geçer. Girinti da kıkırdak küçük, ince parçalar izin gibi sınırlı sıkıştırma gibi derin numune hazırlama, ^{içermez, 21 17} test edilecek. Ayrıca, girinti tahribatsız yöntem doğrulama ve onaylama çalışmaları sonrasında bir tanı aracı yapılmıştır gibi klinik ortamda potansiyel bir uygulama olduğu anlamına gelir.

Kullanıcı approp için emin olmalıdır girinti ile önemli varsayımlar vardıryaklaşımlarına yön ile sonuçlanır. Girinti yükleme kritik bir sınır şartı ^{23, 24} (yüzey uzakta indenter gelen deforme olmadığını, yani) indenter ve kıkırdak yüzeyi arasındaki sürekli temas gerektirir. Girinti yükleme ayrıca kıkırdak yüzeyi ve indenter arasındaki temas çentikleyici yüzeyi ile temas halinde olduğunu, yani (tahribatsız ama yüzey boyunca gitmez farz sınır koşulu kapsar; kıkırdak yüzeyi altında başarısız olmamalıdır indenter) ^25-26. Araştırmalar, bu sınır koşulu kıkırdak yüzeyinde ^{25, 26} tatbik edildiği zaman zarar görmüş alanların boyayacaktır Hindistan mürekkebi, kullanılarak kontrol edilebilir olduğunu göstermiştir. Bir başka sınır koşulu batıcı numunesinin yüzeyine dik kıkırdak sıkıştırır varsayar. sıkıştırma dik yönelimi önemli bir sınır koşul olduğunuition kesme bileşenleri neden ve mekanik yükleme değişebilir kaymasına neden olabilir, halkalı yükleme kullanılarak, özellikle bir açıyla sıkıştırarak çünkü. Dikkatli test cihazları kurmak yoluyla Bu durum sağlanabilir.

özetlenen protokoller ilgi yumuşak doku için optimize edildikten sonra araştırmacılar ilgi doku dinamik test içine bakmak için, yararlı olacaktır. Örneklerin uygun döngüsel yükleme gibi taklit yürüyüş veya diğer tekrarlayan hareketler ²⁷ gibi normal fizyolojik sınırlar ve davranışlarını taklit etmelidir. Özetle, bu rapor, insan dokuları değerlendirmek için basit mekanik test protokolleri göstermektedir. Bu protokolleri uygulamak daha doğal dokuyu taklit etmek doku mühendisliği yapıları sağlayan dokuların biyomekanik özellikleri hakkında önemli bilgiler verecektir.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sayısalsal Sürmeli Kumpas	Makinesi Mart	40218046	Sayısal sürmeli kumpas, numune kalınlığını ölçmek için kullanılır.
Su Banyosu	Cole Parmer	UY-12504-94	StableTemp Dijital Su Banyosu Şişesi Tutucu, donmuşlarsa doku numunelerinin buzunu çözmek için kullanılır.
Mach-1 Malzeme Test Cihazı	Biomomentum	Dokuların mekanik özelliklerini test etmek için kullanılan	V500c
Neşter Bıçağı	VWR	233-5335	Dokuları kesmek ve incelemek için kullanılan neşter bıçakları.
Forseps	VWR	470007-554	Dokuları incelemek için kullanılan forseps.
Fosfat Tamponlu Tuzlu Serum (PBS) pH 7.2	Life Teknolojileri	20012019	PBS, doku örneklerini hidate etmek için kullanılır