In situ carico di compressione e Correlativo imaging non invasiva del Bone-parodontale legamento-dente Fibrosa comune
7 marzo 2014
In questo studio, sarà discusso l'uso di un dispositivo in situ loading accoppiato con tomografia micro-computerizzata a raggi X per la biomeccanica articolare fibrosi. Letture sperimentali identificabili con una variazione complessiva delle biomeccanica articolare saranno: 1) forza reazionaria contro lo spostamento, vale a dire lo spostamento del dente nella presa alveolare e la sua risposta reazionaria a carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria, cioè geometri
L'obiettivo generale di questa procedura è misurare la risposta biomeccanica del complesso alveolare dentale. Ciò si ottiene sezionando prima l'animale per rimuovere un'emimandibola o una mascella intatta. La seconda fase della procedura consiste nel montare il campione e preparare la superficie del dente con un accumulo di composito per i test meccanici.
Le fasi finali includono la misurazione dello stato biomeccanico del campione utilizzando una cella di carico in C due, seguita dalla scansione del campione utilizzando un microscopio a raggi X. In definitiva, i risultati possono mostrare cambiamenti nella risposta biomeccanica di un'articolazione fibrosa, ad esempio a causa di malattia o ipofunzione in combinazione con tommies ad alta risoluzione a vari stati di carico. I principali vantaggi di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti sono che l'organo viene mantenuto intatto e che i metodi di scansione non sono invasivi.
In questo modo, il campo di deformazione naturale del legamento viene mantenuto e le proprietà biomeccaniche possono essere misurate con precisione. Innanzitutto, procurati una mascella o una mandibola sezionata come descritto nel protocollo. Procedere immobilizzando il provino sul tronchetto d'acciaio utilizzando l'acrilico.
Rimuovere il materiale in eccesso dai bordi del tronchetto. Successivamente, utilizzando un bordo dritto, allineare le superfici occlusali di interesse parallelamente al disco del campione metallico A FM nel piano distale mesiale e quindi nel piano linguale buccale. Utilizzando uno strumento smussato, creare una depressione che circonda i molari.
Questo funziona come un serbatoio per l'idratazione dei tessuti. Durante il carico in C due per preparare la superficie del dente, utilizzare acido fosforico al 35% per mordenzare la superficie occlusale di interesse per 15 secondi. Dopo 15 secondi, sciacquare accuratamente l'area mordenzata con acqua deionizzata e asciugare la superficie utilizzando aria compressa per evitare l'indurimento involontario dei compositi.
Eseguire i passaggi successivi in condizioni di luce ambientale minima. Stendere una goccia di agente legante sulle cuspidi aperte. Polimerizzare l'agente legante per 20 secondi.
Utilizzando una lampada fotopolimerizzante dentale, utilizzando una lama, raschiare via l'agente adesivo in eccesso. È importante assicurarsi che il materiale composito in eccesso non trabocchi verso i denti adiacenti. Ciò impedisce il travisamento del dente poiché viene compresso nell'alveolo osseo.
Posizionare ora un sottile strato di composito dentale fluido sulla superficie e stenderlo nelle scanalature tra i molari. Una volta spalmato, esporre questo composto alla luce polimerizzante per 30 secondi. Successivamente, accumulare da tre a quattro millimetri di composito dentale sul piano occlusale di interesse e polimerizzarlo con 30 secondi di esposizione alla luce.
Dopo aver riacceso le luci, utilizzare un righello e un manipolo ad alta velocità con una fresa diamantata per rimuovere il composito in eccesso e livellare il lato superiore dell'accumulo di composito su una superficie piana. Ciò garantisce che il carico venga applicato in modo uniforme una volta completato. Conservare il campione in TBS con antibiotici fino a quando non viene testato.
Per testare prima meccanicamente il campione, fissarlo tra le incudini del dispositivo di caricamento. Quindi, posiziona una carta articolata sulla superficie del composito. Quindi applicare un piccolo carico per verificare l'uniformità del carico.
Il carico concentrico è indicato da una distribuzione uniforme delle marcature per mantenere il campione idratato durante il test, immergere un fazzoletto e TBS e posizionarlo attorno al campione. Riempire anche il serbatoio scavato nel campione con TBS. Utilizzando il software, applicare un carico di picco e una velocità di spostamento per comprimere il molare immobilizzato.
Sullo stub A FM, il tessuto molle può essere colorato con PTA. Per migliorare le immagini radiografiche, riempire il 5% di PTA in un carpulo da 1,8 millilitri. Utilizzando una siringa lentamente per cinque minuti, iniettare il PTA nello spazio PDL adiacente alla regione di interesse.
Ripetere l'iniezione altre quattro volte per un volume totale iniettato di nove millilitri. Dopo aver completato le iniezioni, il campione può essere messo a bagno durante la notte. Nella PTA prima dell'analisi a raggi X durante il ciclo di carico, c'è un periodo previsto di gioco quando gli ingranaggi passano nel loro movimento dalla chiusura all'apertura delle ganasce.
Questo dura circa tre secondi e si vede indipendentemente dalle condizioni di caricamento. La risposta a questo contraccolpo è più forte durante il carico del corpo rigido. In confronto, l'entità della risposta al contraccolpo è inferiore.
Con i campioni di denti ossei PD L, è anche inferiore con i campioni di polimetilalano, ma non così basso come con i campioni di denti ossei PD L rispetto ai corpi rigidi, anche i campioni complessi e di polidimetilsuboxano sono significativamente inferiori. Rigido. Le scansioni XCT di un tipico campione di colorazione non ST hanno mostrato chiaramente la relazione del dente all'interno dell'alveolo osseo alveolare. Tuttavia, il tessuto non mineralizzato come il PDL non può essere distinto senza l'uso di un colorante migliorante.
Utilizzando un potenziatore del contrasto come la PTA, i tessuti molli diventano visibili nella scansione XCT a un ingrandimento maggiore. Le fibre diventano visibili anche all'interno dello spazio PDL. I campioni potrebbero essere caricati alleati, come in questa relazione dente-osso a 15 newton o i campioni potrebbero essere caricati.
Eccentricamente con conseguente aumento dello spostamento del dente e una diversa configurazione dell'alveolo del dente rispetto al carico concentrico. I termogrammi sono stati utilizzati per confrontare l'effetto dei due schemi di caricamento. Entrambi gli schemi causavano lo spostamento verticale del dente, ma il carico eccentrico aggiungeva un ulteriore percorso rotatorio al movimento del dente.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come preparare e testare meccanicamente un complesso ovulare dentale utilizzando un dispositivo di caricamento init accoppiato a un microscopio micro XT.
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Panoramica
Questo studio analizza la risposta biomeccanica del complesso alveolare dentale mediante un dispositivo di carico in situ e una tomografia computerizzata micro-X-ray. La ricerca si concentra sulla misurazione delle forze reattive, delle configurazioni spaziali e dei cambiamenti morfometrici in risposta a diverse condizioni di carico.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Biomeccanica
- Ricerca odontoiatrica
- Tecniche di imaging
Sfondo
- Il complesso alveolare dentale è fondamentale per comprendere la biomeccanica articolare.
- I metodi esistenti potrebbero non fornire informazioni non invasive sulle risposte biomeccaniche.
- Le tecniche di imaging ad alta risoluzione possono migliorare la comprensione della meccanica articolare.
- Le articolazioni fibrose possono presentare alterazioni dovute a malattie o a carichi meccanici.
Scopo dello studio
- Misurare la risposta biomeccanica delle articolazioni fibrose nel complesso alveolare dentale.
- Valutare l'impatto delle condizioni di carico sulla meccanica articolare.
- Utilizzare metodi di imaging non invasivi per l'analisi biomeccanica.
Metodi Utilizzati
- Dissezione di campioni animali per ottenere emimandibole o emimaxille integre.
- Preparazione delle superfici dentali per test meccanici.
- Utilizzo di una cella di carico per misurare stati biomeccanici.
- Scansione dei campioni con un microscopio a raggi X per ottenere immagini dettagliate.
Risultati principali
- Sono stati osservati cambiamenti nelle forze reattive e nello spostamento dentale.
- Sono state analizzate le configurazioni spaziali tridimensionali dei denti all'interno della cavità alveolare.
- Sono state rilevate variazioni nelle risposte biomeccaniche con assi di carico diversi.
- Il metodo ha mostrato vantaggi rispetto alle tecniche invasive tradizionali.
Conclusioni
- Lo studio fornisce informazioni sul comportamento biomeccanico delle articolazioni fibrose.
- Le tecniche di imaging non invasive possono valutare efficacemente la meccanica articolare.
- Comprendere questa meccanica è essenziale per affrontare le malattie dentali.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo protocollo di test biomeccanico consente una valutazione quantitativa delle risposte delle articolazioni fibrose sotto condizioni di carico fisiologico, supportando la validazione degli obiettivi nella ricerca sul tessuto muscoloscheletrico e connettivo. Correlando il carico meccanico ai cambiamenti strutturali tridimensionali, fornisce un'elevata affidabilità predittiva per la valutazione di interventi modificanti la malattia nelle patologie parodontali e dentali. L'approccio colma una lacuna fondamentale nella valutazione biomeccanica non invasiva a livello d'organo, rilevante per lo sviluppo di modelli preclinici.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Permette l'analisi di ipotesi terapeutiche misurando le relazioni forza-spostamento in risposta a carichi controllati su articolazioni intatte osso-legamento parodontale-dente.
- Valore scientifico: Supporta la riduzione del rischio biologico mediante la visualizzazione della configurazione spaziale tridimensionale e della morfometria dell'articolazione fibrosa in condizioni fisiologiche.
- Valore scientifico: Facilita la riduzione del rischio meccanicistico quantificando le variazioni della biomeccanica articolare in funzione dell'asse del carico, chiarificando le relazioni struttura-funzione.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore operativo: Prepara sistemi biologici validati per flussi di lavoro successivi, mantenendo i campi di deformazione nativi e gli stati di idratazione durante i test meccanici.
- Valore operativo: Permette la standardizzazione dei saggi attraverso immagini non invasive abbinate a letture meccaniche, garantendo riproducibilità in diverse condizioni di carico.
- Valore operativo: Favorisce la predisposizione allo screening generando output quantitativi (forza, spostamento, morfometria 3D) per valutare gli effetti dei composti sull'integrità articolare.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore traslazionale: Fornisce una continuità del sistema rilevante per la patologia, consentendo la valutazione dei cambiamenti biomeccanici dovuti a ipofunzione o a stati patologici in articolazioni integre.
- Valore traslazionale: Permette decisioni di avanzamento corrette per il rischio, collegando i risultati dei test meccanici a modifiche strutturali sotto assi di carico variabili.
- Valore traslazionale: Sostiene la previsione affidabile nei modelli preclinici dimostrando come le condizioni di carico influenzino lo spostamento del dente e la configurazione dell’alveolo.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si integra nel percorso di scoperta, dall'analisi delle ipotesi all'identificazione dei candidati, fornendo un fenotipaggio biomeccanico delle articolazioni fibrose sotto carico controllato, utile a prendere decisioni di avanzamento o interruzione nella validazione degli obiettivi.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi misurando le risposte biomeccaniche del complesso alveolare dentale a carichi concentrici ed eccentrici.
- Screening: Garantisce la prontezza del saggio mediante la preparazione standardizzata dei campioni e l’imaging non invasivo, preservando l’integrità del tessuto durante la valutazione meccanica.
- Analisi: Produce misurazioni quantitative di variabili dipendenti (forza reattiva, spostamento, configurazione spaziale 3D) che consentono il confronto tra diverse condizioni di carico e gruppi sperimentali.
- Ricerca traslazionale: Si collega alla continuità preclinica valutando come le variazioni dell’asse di carico influenzino la biomeccanica articolare, un aspetto rilevante per modellare le alterazioni indotte da malattie nei tessuti fibrosi.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una capacità riutilizzabile per valutare l’integrità biomeccanica delle articolazioni fibrose in diversi modelli di malattia e interventi terapeutici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Fornisce una previsione affidabile nella validazione degli obiettivi riducendo l'ambiguità meccanicistica nella biomeccanica delle articolazioni fibrose attraverso una correlazione diretta struttura-funzione.
- Valore operativo: Garantisce standardizzazione e riproducibilità mediante tecniche di imaging non invasive e protocolli di carico controllati che mantengono le condizioni fisiologiche.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione consentendo una valutazione quantitativa della riduzione del rischio biomeccanico nei tessuti connettivi bersaglio.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione basata sulla gestione del rischio fornendo dati di fenotipizzazione biomeccanica utili per le decisioni di avanzamento nei percorsi preclinici.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche nei test biomeccanici, nella preparazione dei campioni e nell'interpretazione delle immagini micro-RX.
- È subordinato all'accesso a dispositivi di carico in situ abbinati a microscopi a raggi X ad alta risoluzione e agenti di contrasto per la visualizzazione dei tessuti molli.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro riguardo all'idratazione dei campioni, ai protocolli di carico e ai tempi di acquisizione delle immagini, al fine di garantire la coerenza dei dati.
- Comporta considerazioni di adattamento quando si applica il protocollo a diversi modelli di articolazioni fibrose o a variazioni anatomiche specifiche per specie.
- Comprende limitazioni pratiche, come i vincoli dell'esperimento ex vivo e la presenza di possibili artefatti dovuti all'uso di agenti di contrasto, che potrebbero influenzare l'interpretazione della risposta meccanica dei tessuti molli.
