2023年9月1日
啮齿类动物骨骼的力学测试是获取骨骼骨折易感性信息的一种有价值的方法。若缺乏适当的实际理解,测试结果可能被过度解读或缺乏有效性。本方案将作为指导,确保力学测试能够准确进行,从而提供有效且具有功能性的数据。
目前弯曲试验面临的实验挑战包括:将骨骼以相同方向一致放置、记录测试过程中骨骼断裂的进展情况,以及对复杂结果的解读。本方案不仅为完整骨骼弯曲试验的测试流程和数据分析提供了指导,还涵盖了样本制备与保存的方法。这是首次完整呈现整个实验方案。
整体骨力学测试是一种相较于其他检测方法更为快速简便的评估骨骨折易感性的方法。从小鼠安乐死后取出股骨和胫骨,对每个样本进行重建,获得分辨率为6-10微米的显微CT扫描,以计算骨折部位的几何尺寸。将所有用于测试的骨骼解冻,并确保在同一实验中获取的所有骨骼在同一次测试中完成检测。
现在选择一个灵敏度和量程适合该试样的载荷传感器。根据试样的破坏载荷范围,选择量程比预期破坏载荷大50%且灵敏度尽可能高的载荷传感器。找到加载装置和支承跨距夹具。
通过将力传感器拧到测试仪的上部支撑架上,将上部加载夹具连接到力传感器,并将下部夹具安装到测试仪的底部支撑架上,从而完成力传感器和夹具的安装。然后选择一个适用于所有样品的固定支撑跨距长度。使用样本集中最短的骨骼来确定支撑跨距距离,并将骨骼正确地放置于夹具之间。
进行股骨三点弯曲试验时,将骨的前表面置于支承跨距上,确保位置位于样本的骨干区域内。排除近端的第三转子以及远端骨扩展至干骺端和髁部的过渡区域。确保加载跨距位于支承跨距的中心,并包含骨的均匀区域。
然后测量并记录支点间距。支点间距设定并记录后,将下夹具移近上夹具,两者之间需留出足够空间以放置骨样本。将骨样本放回生理盐水中,或用生理盐水进行再水化处理。
确保所有夹具部件紧固且无松动。在力学测试仪软件中,设计一个弯曲测试程序,采用缓慢的位移加载速率,以避免黏弹性效应,持续加载骨骼直至其断裂。创建测试程序后,为每个研究组分别建立独立的文件夹。
选择一根完全解冻的骨骼,然后使用卡尺测量并记录其全长。将骨样本以正确方向装载到夹具上。修改文件名以反映被测样本的具体信息,并将每次测试保存至对应的文件夹中。
将载荷归零并启动系统的移动装置,确保系统不处于载荷或位移控制模式。小心地对骨骼施加轻微的预载荷以固定其位置。避免损坏样本。
预载荷应约为 0.25 牛顿。在继续操作前,确保保持目标骨组织方向的一致性。用生理盐水充分冲洗样本以保持其湿润。
在软件中,通过选择“开始”或“运行”来启动弯曲测试。在整个测试过程中必须准确观察样本,详细记录出现的任何问题。当骨样开始断裂时,需密切监视。
当测试达到预设极限时会自动停止。但如果发生失效情况,需手动停止测试,以避免损坏负荷传感器。测试完成后,使用卡尺测量从远端到断裂点的长度并记录该数值。
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本方案概述了一种用于评估啮齿类动物骨骼骨折易感性的机械测试方法。该方法针对常见的实验挑战进行了说明,并提供了准确测试与数据分析的全面指南。
啮齿类动物骨骼的全骨弯曲试验为评估骨骼脆性和骨折易感性提供了一种标准化的定量方法,可直接为骨骼疾病研究中的早期靶点验证提供依据。严格设计和解读这些试验可减少机制上的模糊性,并提高转化研究和临床前项目中的预测可信度。一致的实验操作和数据分析能够实现不同研究间的可比性,有助于在肌肉骨骼治疗研发管线中做出基于风险评估的决策。
整体骨弯曲试验通过提供标准化的定量骨折易感性数据,用于假设检验和先导验证,从而融入从发现到临床前研究的连续过程。