Sinovyal Eklem Biyomekaniği, Mekanobiyoloji ve Fiziksel Regülasyon Çalışmaları için Bir Sürtünme Testi-Biyoreaktör Cihazı

Geleneksel olarak, sürtünme katsayılarını hesaplamak için canlı olmayan dokuları incelemek için test cihazını kullandık, ancak test cihazının canlı dokuları test etme ve biyolojik etkileşimleri değerlendirme yeteneklerini önemli ölçüde genişletiyoruz. Sürtünme test cihazı, canlı doku eksplantlarının temas eden yüzeylerine karşılıklı çeviri hareketi ve basınç yükü sağlar. Cihaz modülerdir ve çeşitli biyolojik karşı yüzlerin test edilmesine izin verir.

Yöntem, sürtünme kuvvetlerinin canlı kıkırdak ve sinovyumun mekanik ve mekanik tepkilerini nasıl etkilediğine dair fikir verebilir ve bu da eklem sağlığını korumak için yeni stratejilere yol açabilir. Genç sığır sinovyumunu hasat ederek başlayın. Bir neşter bıçağı kullanarak, ilgilenilen sinovyum bölgesinin ana hatlarını izleyin.

Forseps kullanarak, sinovyumun bir ucunu kavrayın ve sinovyum distalini altta yatan kemiğe germek için yavaşça kaldırın. Sinovyumu kemikten çıkarmak ve dokuyu uygun kültür ortamına veya test banyosu çözeltisine yerleştirmek için bir neşter bıçağı kullanın. Daha sonra tibiayı ayarlanabilir bir tutucuya sabitleyerek yavru sığır kıkırdağını hasat edin.

Kıkırdak yüzeyiyle temastan kaçınırken menisküsü dikkatlice çıkarın. Tibial platonun dış kenarlarında, kemiğe doğru kıkırdağa dik kesmek için bir kutu kesici kullanın. Düz kenarlar veya yanlar yapmak için kıkırdak boyunca tamamen kesin.

Fazla dokuyu çıkarın. Dış kenarlarda, kemik ve kıkırdak arasındaki arayüzde temiz bir kesim yapmak için kutu kesiciyi kullanın. Tibial şeridi plato yüzeyinden çıkarmak için, kesimin altına yavaşça düz başlı bir tornavida yerleştirin ve eklem kıkırdağını subkondral kemikten gevşetmek için yavaşça döndürün.

Numune gevşedikçe, kıkırdak şeridi kemikten ayrılana kadar tornavidayı yavaşça ileri doğru itin. Tornavidanın kıkırdağa değil, kemiğe doğru itildiğinden emin olun. Bir kutu kesici kullanarak, istenen boyut ve kalınlıkta dikdörtgen örnekler üretmek için tibial plato yüzeyini kesin.

Dokuyu uygun kültür ortamına veya test banyosu çözeltisine yerleştirin. Tibial şerit alt karşı yüz olarak kullanılıyorsa, çıkarılabilir manyetik tabanı çıkarın ve çıkarılabilir tabanın üst yüzeyine 60 milimetre çapında bir Petri kabı yapıştırın. Petri kabı yerine yapıştırılmışken, ayrılan tabanı sabit tabana takın ve kayan bir yönü belirtmek için Petri kabını işaretleyin.

Yemeğin merkezine az miktarda siyanoakrilat uygulayın. Tibial şeridi sahne alanının kayma yönüyle hizalayın. Kıkırdak şeridini yavaşça kabağın üzerine bastırın.

Çıkarılabilir manyetik tabanı, sürtünme test cihazındaki eşleştirilmiş sabit tabanına geri yükleyin. Petri kabını istenen test banyosu çözeltisiyle doldurun. Sinovyum üst karşı yüz olarak kullanılıyorsa, yükleme plakasını ve destek çubuğunu sürtünme test cihazından çıkarın.

Sinovyumu dairesel plakanın üzerine yerleştirin. Sinovyumu güvence altına almak için, çevresine bir O-ring yayın. Forseps kullanarak, dokuyu gerginleştirmek ve O-ringin altında düzleştirmek için sinovyumu yavaşça çekin.

Fazla dokuyu cerrahi makasla kesin. Yükleme plakasını ve destek çubuğunu sürtünme test cihazına geri yükleyin. Yükleme plakasının dikey yüksekliğini, sinovyum alt karşı yüzeyin üzerinde duracak ve test banyosuna batırılacak şekilde ayarlayın.

Monte edilmiş numuneleri sürtünme test cihazına yerleştirin. Analog veri derleme MF DAQ'yı açın. Programda Load PID ve Trigger Dynamic Caller Windows'u başlatın.

Analog veri oluşturma MF DAQ'yı çalıştırın ve Çalıştır düğmesine basarak yük PID penceresini başlatın. Dinamik Arayanı Tetikle penceresindeki Adım sekmesine gidin. Kullanıcı giriş kutularında çeviri aşamasının ivmesini, hızını ve mesafesini belirtin.

Test süresini girmek için, Zaman Durumu tablosunun sağ alt köşesindeki Klasörü Aç düğmesine tıklayın ve Adım Zaman Dizini dosya yolunu seçin. Ardından, Ses Bobini sekmesinde test süresini yeniden belirtin. Zaman Durumu tablosunun sağ alt köşesindeki Klasörü Aç düğmesine tıklayarak Ses Bobini Dizini dosya yolunu seçin ve dosyayı seçin.

Bu, ses bobini kullanılsın veya kullanılmasın gerçekleştirilmelidir. Normal yükü uygulayın. Ölü ağırlıklar kullanıyorsanız, yükleme plakasının üzerindeki lineer yataklara istediğiniz ağırlıkları yerleştirin.

Uygulanan yükün artı yükleme plakasının ve destek çubuğunun ağırlığının, yük hücresi dereceli kapasiteyi aşmadığından emin olun. Dosya Sağındaki kutunun sağındaki Klasörü Aç düğmesini kullanarak veri depolama yolunu ve dosya adını seçin. Dosyayı txt uzantısıyla kaydedin.

Alt karşı yüzü üst karşı yüzün altına ortalayın ve bunu sıfır X konumu olarak ayarlayın. Bunu yapmak için, Çalıştır düğmesine basarak Dinamik Arayanı Tetikle penceresini çalıştırın. Step sekmesinde, sahne alanını en son kaydedilen sıfır X konumuna taşımak için Ana Sayfa düğmesine tıklayın.

Karşı yüzler hizalanmazsa, yeşil sol ve sağ ok düğmelerini tıklatarak sahne alanını hareket ettirin. İstenilen konuma ulaşıldığında, geçerli sahne alanı konumunu yeni sıfır X konumu olarak kaydetmek için sıfır düğmesine tıklayın. Dinamik Arayanı Tetikle penceresini Durdur düğmesine tıklayarak durdurun.

Üst ve alt sayaçlar ortalandıktan sonra, sahnenin döngüsel hareketini başlatarak numunelerin sürtünme testini başlatın. Sahne alanı hareket ettikten sonra, üst tezgahı yavaşça alt yüzle temas ettirin. Sürtünme testi verilerini toplayarak testin çalışmasına izin verin.

İstenilen test süresinden sonra, Durdur düğmesine basarak ve üst karşı yüzü kaldırıp alt karşı yüzle temas etmeyecek şekilde hareket ettirerek numuneleri boşaltarak testi durdurun. Sürtünme katsayısını ve döngü başına histereziyi hesaplamak için özel kodu kullanın. Tek bir klasörün ilgili tüm dosyaları içerdiğinden emin olun.

Sürtünme Döngüsü çalışmasını açın. m dosyası. Koddaki Çalıştır düğmesine tıklayın.

Analiz edilecek ham veri dosyasını ve istediğiniz kaydetme konumunu seçin. Sürtünme katsayısı ve histerezis grafikleri MATLAB tarafından çıkarılacaktır. Sinovyumun 10 milimetre çapında bir akrilik yükleme plakasına monte edildiği yavru sığır eksplantlarını sürtünme testi için kıkırdak üzerinde bir sinovyum konfigürasyonu kullanıldı, böylece intimal tabaka altta yatan kıkırdakla temas halinde olacaktı.

Kıkırdak karşı yüzü olarak tibial şerit kullanıldı. Etkili bir sürtünme katsayısı, her bir pistonlu döngü boyunca FN'ye bölünen FT ortalamasından hesaplandı ve daha sonra sürtünme katsayısı versus time grafiği elde etmek için test süresine göre çizildi. Her test için, sürtünme katsayısı değerlerinin ortalaması tüm test boyunca alınmıştır.

PBS test banyosunda, temas gerilimi arttıkça ortalama sürtünme katsayısı değerleri de artmıştır. Tersine, ortalama sürtünme katsayısı değerleri, bir sığır sinovyal sıvı banyosunda temas stresi arttıkça benzer kalmıştır. Yüzeyleri temas ettirmeden önce yük verilerini toplamaya başlamayı unutmayın.

Bu, uygun bir dara yükünün hesaplanabilmesini sağlar. Doku ve yağlama banyosu bileşenleri, belirli bir deneysel rejimin sağladığı biyolojik değişiklikleri değerlendirmek için testten önce ve sonra değerlendirilebilir.