في الموقع تحميل ضاغطة والتصوير موسع الارتباطي من العظم اللثة الرباط الأسنان الليفية المشتركة

في هذه الدراسة، وستتم مناقشة استخدام جهاز التحميل الموضع إلى جانب التصوير المقطعي بالأشعة الجزئي X-الميكانيكا الحيوية المشتركة ليفية في. سوف قراءات تجريبية تحديدها مع التغيير الشامل في الميكانيكا الحيوية المشتركة ما يلي: 1) قوة الرجعية مقابل التشرد، أي الأسنان النزوح داخل مأخذ السنخية واستجابة رجعية لتحميل، 2) ثلاثي الأبعاد (3D) التكوين المكاني وmorphometrics، أي هندسية علاقة الأسنان مع مقبس السنخية، و 3) التغييرات في قراءات 1 و 2 بسبب تغيير في محور التحميل، أي الأحمال متحدة المركز أو غريب الأطوار.

وتوضح هذه الدراسة بروتوكول الميكانيكا الحيوية رواية الاختبار. ميزة هذا البروتوكول يتضمن استخدام جهاز التحميل الموضع إلى جانب لمجهر الأشعة السينية عالية الدقة في، مما يمكن التصور من العناصر الهيكلية الداخلية تحت الأحمال الفسيولوجية ومحاكاة الظروف الرطبة. وسوف تشمل العينات التجريبية سليمة الرباط العظام اللثة (PDL) الأسنان المفاصل الليفية. وتوضح نتائج ثلاث سمات هامة للبروتوكول كما يمكن تطبيقها على مستوى الجهاز الميكانيكا الحيوية: 1) قوة الرجعية مقابل الإزاحة: النزوح الأسنان داخل مأخذ السنخية واستجابة رجعية لتحميل، 2) ثلاثي الأبعاد (3D) التكوين المكاني وmorphometrics: علاقة هندسية من الأسنان مع مقبس السنخية، و 3) التغييرات في قراءات 1 و 2 بسبب تغير في محور التحميل، أي من مركزية للأحمال غريب الأطوار. وسيتم تقييم فعالية البروتوكول المقترح من قبل الشركة المصرية للاتصالات اقتران الميكانيكيةقراءات لدغة morphometrics 3D والميكانيكا الحيوية الشاملة للمشترك. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه التقنية تؤكد على الحاجة للتوازن الظروف التجريبية، والأحمال الرجعية تحديدا قبل الحصول على tomograms المفاصل الليفية. تجدر الإشارة إلى أن البروتوكول المقترح يقتصر على اختبار العينات تحت ظروف خارج الحي، وأن استخدام عوامل التباين لتصور الأنسجة الرخوة استجابة ميكانيكية يمكن أن تؤدي إلى استنتاجات خاطئة حول الأنسجة وعلى مستوى الجهاز الميكانيكا الحيوية.

يواصل العديد من الطرق التجريبية لاستخدامها للتحقيق في الميكانيكا الحيوية للمفاصل ومفصلي ليفية. أساليب محددة للالميكانيكا الحيوية الجهاز الأسنان تشمل استخدام أجهزة قياس الضغط ^1-3، وأساليب المرونة الضوئية ^{4، 5،} تموج في النسيج التداخل ^{6 و 7 و} الإلكترونية نمط التداخل رقطة ^8، وارتباط الصورة الرقمية (DIC) ^9-14. في هذه الدراسة، يشمل النهج المبتكرة التصوير موسع باستخدام الأشعة السينية للكشف عن الهياكل الداخلية للمشترك ليفية (الأنسجة المعدنية والواجهات التي تتكون من مناطق ليونة، وتفاعل الأنسجة مثل الأربطة) في الأحمال يعادل في الجسم الحي الظروف. وسوف تستخدم لفي الجهاز التحميل الموضع إلى جانب لمجهر-X-راي الصغرى. وسيتم جمع للوقت التحميل ومنحنيات الحمل التشريد كما المولي من الفائدة ضمن المقطوع حديثا الفئران نصفي الفك السفلي يتم تحميل. مهدف العين النهج المقدمة في هذه الدراسة هو التأكيد على تأثير ثلاثي الأبعاد مورفولوجيا الأسنان والعظام من خلال مقارنة الأوضاع في: 1) عدم التحميل وعند تحميلها، وعندما 2) تحميل بتكثف وامركزي. سوف يلغي الحاجة لقطع العينات، وإجراء تجارب على أجهزة سليمة كلها تحت ظروف رطبة تسمح للحفاظ على الحد الأقصى من حالة التوتر 3D. هذا يفتح مجالا جديدا للتحقيق في فهم العمليات الديناميكية للمجمع في إطار مختلف سيناريوهات التحميل.

في هذه الدراسة، وأساليب لاختبار الميكانيكا الحيوية PDL داخل المشتركة ليفية سليمة من الفئران سبراغ داولي، مشترك يعتبر كنظام نموذج الهندسة الحيوية الأمثل سوف تكون مفصلة. وسوف تشمل تجارب المحاكاة للأحمال المضغ في ظل الظروف المائية من أجل تسليط الضوء على ثلاث ميزات هامة للمشترك من حيث صلتها الميكانيكا الحيوية مستوى الجهاز. وسوف تشمل ثلاث نقاط: 1) قوة الرجعية مقابل الإزاحة:النزوح الأسنان داخل مأخذ السنخية واستجابة رجعية لتحميل، 2) ثلاثي الأبعاد (3D) التكوين المكاني وmorphometrics: علاقة هندسية من الأسنان مع مقبس السنخية، و 3) التغييرات في قراءات 1 و 2 بسبب تغيير في محور التحميل، أي من مركزية للأحمال غريب الأطوار. وقراءات الأساسية الثلاثة للتقنية المقترح يمكن تطبيقه على التحقيق في طبيعة التكيفية من المفاصل في الفقاريات إما بسبب التغيرات في مطالب وظيفية، و / أو المرض. ويمكن تطبيق التغييرات في قراءات المذكورة آنفا، وتحديدا العلاقة بين الأحمال الرجعية مع التشرد، وما ينتج عنها من الحمل لمرة وتحميل التشريد منحنيات الرجعية في مختلف معدلات التحميل لتسليط الضوء على التغييرات الشاملة في الميكانيكا الحيوية المشتركة. وسيتم تقييم فعالية البروتوكول المقترح من قبل اقتران قراءات اختبار الميكانيكية لmorphometrics 3D والميكانيكا الحيوية الشاملة للمشترك.

السكن الحيوان والقتل الرحيم: تم إيواء جميع الحيوانات المستخدمة في هذه المظاهرة في ظل ظروف خالية من مسببات الأمراض وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة المؤسسي رعاية الحيوان واستخدام (IACUC) والمعهد الوطني للصحة (NIH).

توفير الحيوانات مع معيار يصعب بيليه تشاو الفئران وعفوي المياه. الموت ببطء الحيوانات عبر وسيلة من خطوتين من الاختناق ثاني أكسيد الكربون، بضع الصدر الثنائية وفقا للبروتوكول قياسي من سان فرانسيسكو كما وافقت عليها IACUC. أداء اختبار النشاط الحيوي في غضون 24 ساعة من التضحية الحيوانية لتجنب تدهور الأنسجة.

1. إعداد وتشريح الفأر أو الفك الأسفل الفك

1. إزالة الفك السفلي الفئران بقطع بلطف الأنسجة والأنسجة العضلية الغشائي المرفقات مع الحفاظ على الفك السفلي بأكمله، بما في ذلك عملية المنقاري وعملية لقمي (الشكل 1) ^15.
2. hemimandibles منفصلة بالسيارةقطع efully النسيج الليفي من الارتفاق الفك السفلي بشفرة المشرط.
   ملاحظة: العمليات التاجية واللقمة، والفرع من الفك السفلي (الشكل 1) ينبغي إزالتها إذا انها تعرقل جسديا اختبار النشاط الحيوي من المولي ^{الثانية} 2.
3. قطع القواطع من دون تعريض غرفة اللب حتى لا تعوق التحميل من الرحى.

2. تحضير العينة لفي الموقع ضاغطة تحميل (الشكل 2)

1. شل العينة على كعب الصلب باستخدام المواد التي هي أشد بكثير من العينة التجريبية قبل تحميله في الجهاز التحميل الموقع (الشكل 2A) في.
   ملاحظة: تم استخدام ميثاأكريلات (PMMA) لشل حركة العينة في هذه الدراسة والزائدة، إن وجدت، وإزالتها باستخدام المستكشف الأسنان.
2. محاذاة سطح الإطباق من المولي (ق) من الفائدة بالتوازي مع القرص العينة فؤاد المعادن باستخدام حافة مستقيمة في كل منطائرات (أي إنسي-القاصي والشدق اللغات).
3. إنشاء حوض بأداة حادة المحيطة الأضراس.
   ملاحظة: يجب أن هذا الفضاء بمثابة "خندق" لاحتواء السائل الزائد والحفاظ على ترطيب الأنسجة أثناء التحميل في الموقع.
4. إعداد سطح الأسنان لبناء لمتحدة المركز (الشكل 2B) أو غريب الأطوار (الشكل 2C) التحميل باستخدام مركب الأسنان. حفر سطح الأسنان في المصالح مع 35٪ هلام حامض الفوسفوريك على سطح الإطباق لمدة 15 ثانية.
5. شطف منمش جيدا بالماء منزوع الأيونات وتجفيف السطح باستخدام حقنة الهواء / الماء أو اسطوانة الهواء المضغوط. مع المستكشف، وانتشار قطرة من عامل الربط في الشرفات المفتوحة في طبقة رقيقة. علاج مركب مع ضوء علاج الأسنان.
   ملاحظة: يجب أن يتم تنفيذ جميع الخطوات التي تنطوي على المركبة دون الضوء المباشر من مصباح. ان مثل هذه الظروف غير مرغوب فيه تسريع عملية البلمرة، وقد يزيد عدد الجياعد منع تحديد المكان المناسب للمركب. إضاءة الغرفة هو مقبول.
6. إزالة عامل الربط الزائدة من الأسنان المجاورة مع مشرط الغرامة أو شفرة حلاقة.
7. وضع مركب الأسنان flowable على السطح بعد إعداد السطح وانتشاره في الأخاديد من المولي (ق) من الفائدة باستخدام المستكشف الأسنان.
8. كشف مركب لعلاج الأسنان الخفيفة لمدة 30 ثانية.
9. العفن وتراكم الإطباق من حوالي 3-4 مم باستخدام الراتنج المركب الأسنان، من الطائرة الإطباق من المولي (ق) من الفائدة وعلاج ضوء لمدة 30 ثانية.
10. الحد الأعلى للتراكم مركب إلى سطح مستو مواز لتمكين نظام التحميل متناسقة عبر جميع العينات باستخدام حافة مستقيمة وقطعة عالية السرعة اليد.
    ملاحظة: أثناء اختبار النشاط الحيوي، يجب أن يتم تخزين العينات الأخرى في تريس فوسفات حل مخزنة (TBS) مع 50 ملغ / مل البنسلين، الستربتوميسين ^و15.

3. تحميل الانجراف جهاز وصلابة، مادة الملكية التفريق القدرة، تحميل الموقع من الليفية المشتركة في

1. تأمين العينة مع تراكم مركب على سندان مرحلة التحميل، واختبار للتحميل موحدة كما هو مبين في الشكل 2B.
2. وضع ورقة يعبرون عنه على سطح المركب تليها تحميل العينة إلى حمولة محدودة للتحقق من مركزية أو غريب الأطوار التحميل (أرقام 2B و 2C).
3. وضع Kimwipe غارقة TBS حول العينة لضمان عينة الماء. جعل الحوض الصغير حول العينة وملء مع TBS للحفاظ على الجهاز رطب أثناء التصوير.
4. حمل الذروة ومعدل الإدخال النزوح في البرنامج Deben لضغط الرحى لحمل الذروة المرجوة بمعدل النزوح التالية الشلل في نصف الفك.
   ملاحظة: يجب أن تتضمن قراءات نموذجية حمولة الرجعية كما يتم ضغط المواد مع مرور الوقت (حساسية تحميل محول = 0.1N). من الحمل لمرة والنزوح الوقت، ينبغي الحصول على منحنى الحمل التشريد للمواد مضغوطة ^16-18. باستخدام البيانات التي تم جمعها من دورات التحميل، ويمكن أيضا أن تحدد الخصائص المختلفة للمشترك. ينبغي أن يحسب صلابة من المشترك من خلال اتخاذ المنحدر من الجزء خطي (حوالي الماضي 30٪ من البيانات) للمرحلة التحميل من الحمل مقابل منحنى الإزاحة ^19.

4. تلطيخ من الأنسجة لينة، وPDL، مع حمض الفسفوتنغستيك (منطقة التجارة التفضيلية)

ملاحظة: لتعزيز الأشعة السينية التوهين المقابل، فإن PDL ينبغي ملطخة 5٪ لمنطقة التجارة التفضيلية حل ^20.

1. الردم منطقة التجارة التفضيلية حل تلطيخ إلى 1.8 مل نظيفة الزجاج carpule ووضع carpule تحميلها في حقنة.
2. حقن محلول ببطء (5 دقيقة / carpule) في PDL الفضاء من الأسنان المجاورة لمنع الضرر الهيكلي للأنسجة اللثة المحيطة المولي من الفائدة.
   ملاحظة: يجب أن الخطوات المذكورة أعلاه بيتم حقن ه المتكررة حتى حوالي 5 carpules كامل (9 مل) من الحل، وسمحت في التدفق إلى الأنسجة المحيطة بها. ويمكن أيضا أن العينات تكون غارقة بين عشية وضحاها هيأهم في حل PTA المتبقية (8 ساعات).

5. أوصت إعدادات المسح الضوئي μ-XCT

أداء م XCT مع إعدادات المسح التالية:

* وقت التعرض يمكن أن تختلف على أساس الهندسة والكثافة الضوئية للعينة والأشعة السينية أنبوب فوltage.
** بكسل القرار الفعلية تختلف قليلا استنادا إلى تكوين المصدر، عينة، وكاشف.

تقدير التحميل الجهاز "رد فعل"، "النكسة"، وصلابة، والانجراف النظام تحت تحميل ثابت

ردة فعل: بين التحميل والتفريغ أجزاء من دورة، هناك وقفة من 3 ثوانى خلالها نقلات العكسي داخل المحرك قبل بدء التفريغ صحيح، أي كما العينة ابتعدت من أعلى الفك (الشكل 3). ويشار إلى هذه الفترة بمثابة رد فعل عنيف في النظام، وهو ما يمثل جزء من الوقت الذي كان فيه النظام يحاول التبديل من إغلاق لافتتاح الفكين. تجدر الإشارة إلى أن جميع دورات الحمل سوف تحتوي على الاستجابة رد فعل مماثلة بغض النظر عن العينة أو ظروف التحميل (الشكل 4). ويرد الحمل الطبيعي مقابل منحنى الوقت تم الحصول عليها باستخدام هيئة جامدة في أرقام 3A 3B وتسليط الضوء على التحميل والتفريغ، ومناطق رد الفعل في اثنين لتر مختلفةoads من 6 N و 16 N. ويرد الحمل الطبيعي مقابل منحنى النزوح تسليط الضوء على الأجزاء الثلاثة المقابلة في الشكل 3C.

النكسة: في حين تحدث كل فترات رد الفعل داخل نفس الإطار الزمني 3 ثانية، واستجابة رجعية ونتيجة لذلك شكل المنطقة رد فعل يمكن أن يتغير اعتمادا على العينة. عن طريق اختبار النظام باستخدام هيئة جامدة (الشكل 3)، لوحظ أشد وأعلى انخفاض في الحمل الرجعية بالمقارنة مع مجمع العظام PDL الأسنان و(PDMS) polydimethlysiloxane. ومع ذلك، يتضح مفصل ليفي انخفاض كبير في حمولة الرجعية أثناء مرحلة رد الفعل مقارنة PDMS. ظهرت PDMS (الشكل 4) عينات لديك أقل انخفاض (لا فرق بين 01:05 و01:25 الكثافة crosslinker - الشكل 4A).

صلابة: تصلب الجهاز التحميل عند اختباره AGكان هيئة جامدة ainst أعلى بكثير من العينات المعقدة وPDMS. هذه البيانات التحقق من صحة فعالية الجهاز التحميل لتسليط الضوء على التغييرات في الميكانيكا الحيوية للمجمع العظام PDL الأسنان والمواد ليونة (الشكل 4B).

تصور هياكل الأنسجة الرخوة والصلبة داخل مجمع سليمة العظام PDL الأسنان باستخدام μ-XCT: في المشترك ليفية غير ملوثين، ولكن رطب، وسلط الضوء على توهين من الميزات الأنسجة الصلبة، بما في ذلك العظم السنخي، الملاط، والمينا، وعاج (أرقام 5A و5B). ومع ذلك، كانت المساحات التي تحتوي على الأنسجة العضوية في الغالب ليونة شفافة للأشعة X، وترك PDL الفضاء نسبيا "فارغة" (أسود). وأظهرت عينات تعامل مع منطقة التجارة التفضيلية زيادة النقيض داخل PDL الفضاء، وبالتالي تسليط الضوء على ملامح ممثل PDL اللثة والأنسجة (أرقام 5C-F). المسح في ماجنيفيك أعلىوكشف أوجه PDL كشبكة ليفية بين الأسنان والعظام.

قوة رجعية مقابل الإزاحة: استجابة النشاط الحيوي للمشترك ليفية أثناء التحميل في الموقع: بالمقارنة مع التحميل متحدة المركز، أظهرت نمط غريب الأطوار التحميل على عينة مماثلة زيادة النزوح من الأسنان داخل المفصل لتحميل الرجعية معين (الشكل 6A). ومع ذلك، ليفية المفاصل تعامل مع منطقة التجارة التفضيلية لم يلاحظ أي فروق ذات دلالة إحصائية في الميكانيكا الحيوية بشكل عام بغض النظر عن حالة التحميل (الشكل 6B). في النظام دون علاج ولكن محملة امركزي، وتشريد زادت من الجذر في المقبس السنخية يمكن ربطها أقل صلابة كما رأينا في الحمل تشريد المنحنيات (الشكل 6C). في حين يمكن أن يكون هناك تباين الطبيعية مما يؤدي إلى مجموعة من الاستجابات النشاط الحيوي المفاصل الليفية المقطوع داخل مجموعات المراقبة، منطقة التجارة التفضيلية المعاملة ليفيةعرضت زيادة صلابة المفاصل والنازحين داخل مأخذ أقل مقارنة مع نظرائهم غير المعالجة لحمل الذروة الرجعية معين. ومع ذلك، لم يكن هناك تغير في شكل أو اكتشاف مدة المرحلة رد فعل عنيف من دورة الحمل بين العينات غير المعالجة والمعالجة لمنطقة التجارة التفضيلية.

التكوين المكاني ثلاثي الأبعاد وmorphometrics: تعيين تكوين العظام الأسنان تحت ظروف تحميلها باستخدام μ-XCT: تمت مقارنة شرائح الظاهري مأخوذة من tomograms لتوضيح 1) حركة الأسنان داخل مأخذ، 2) جمعية الأسنان والعظام في كل من 2D و 3D ، 3) مدى الحركة بسبب غريب الأطوار مقارنة التحميل متحدة المركز. وأبرزت حركة الأسنان عن طريق التراكب من شرائح افتراضية مماثلة على عدم التحميل وعند الحمل وتوليد الأفلام المتحركة. بينما تسببت كلا مخططات التحميل الأسنان لتهجير عموديا داخل المفصل، تكوين غريب الأطوار التحميل (أرقام 7B و7C) ج aused تأثير دوران إضافية من الأسنان مع جذور الدورية بشكل أقصى مما أدى إلى انخفاض مساحة PDL على طول الجانبين البعيدة للجذور مقارنة مع المسح متحدة المركز التحميل (أرقام 7 و 8). على الرغم من أن PDL الملطخة منطقة التجارة التفضيلية كان أكثر مخففة (الشكل 5)، وحركة الأسنان داخل مأخذ السنخية في المفاصل منطقة التجارة التفضيلية المعالجة كان أقل وضوحا وترتبط مع البيانات النشاط الحيوي (أرقام 6B و 6C).

الشكل 1. وتكييفها ¹⁵ التوضيح من المواقع الرئيسية عند إعداد نصف الفك لاختبار النشاط الحيوي. هو مبين في أقحم هو نصف الفك.

together.within صفحة = "دائما">
الشكل 2. تكوين وحدة التحميل الموقع ونظام μ-XCT في: (أ) صورة من التحميل في الموقع الجهاز على حامل مخصص ضمن-X أشعة التصوير المقطعي الصغيرة (μ-XCT) وحدة. ويوضح متحدة المركز (B) وغريب الأطوار الشروط (C) التحميل يحدده نوع من الاتصال بين السندان وسطح مركب في شكل الخطط، والاجهزة التجريبية المقابلة (منطقة يناظر التي أبرزتها في مربع أبيض (A ) على التوالي. ماركس من التعبير عن ورقة تؤكد مجال الاتصال الأولي بين سندان ومركب الأسنان. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر. </ أ>

الرقم 3. يوضح منحنى ممثل الحمل لمرة وتوضح نظام "رد فعل عنيف". تحميل مقابل الوقت باستخدام هيئة جامدة فترة رد فعل كحدث بين إغلاق وافتتاح السنادين. يشير إلى المنطقة الخضراء حيث فترة التحميل سندنات تقترب (المنطقة الخضراء) لتحميل هيئة جامدة إلى 15 N (A) و 5 N (B، أقحم). يشير إلى المنطقة الزرقاء فترة التفريغ حيث السنادين والتراجع عن بعضها البعض. ولكن نظرا لعدم استجابة المحرك لحظية بسبب الوقت الذي يستغرقه بواسطة انقلاب والعتاد، ويكمن هناك فترة الظهر السوط من ~ 3 ثانية. خلال هذا الوقت يقلل من الحمل تقريبا بنسبة 2 N قبل حدوث تفريغ صحيح. التحميل والتفريغ الأحداث يمكن ربط لتحميل مقابل رسم بياني النزوحق (C) مما يدل على الحد الأدنى من النزوح خلال فترة رد الفعل. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

الشكل 4. منحنيات الحمل النزوح ممثل و "النكسة" تأثير استخدام منحنيات PDMS القاع: علاقات تحميل الوقت بين PDMS من مونومر لخفض نسب crosslinker تكشف عن قدرة وحدة التحميل في الموقع للكشف عن الاختلافات في خصائص المواد. أعلى المنحنيات، واليسار واليمين توضح التغير في رد فعل عنيف من النظام بسبب استعادة المواد. اليسار واليمين عند مقارنة توضح نفس التأثير، مشيرا إلى أن الفرق الانتعاش 1:25 حتي 01:05 PDMS هو الحد الأدنى أو ليست ضمنحدود الكشف عن الجهاز التحميل. B) منحنيات تحميل التشريد لمواد مختلفة بما في ذلك جامدة الألومنيوم الجسم، العينة التجريبية، و3 PDMS العينات. هذا هو المنحدر من الجزء خطي 30٪ من منحنى التحميل الذي تم استخدامه لحساب صلابة من المواد. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

الرقم 5. أقسام الظاهري الأشعة السينية من الأضراس الثانية الفك السفلي الملون لPDL تعزيز الهيكل. (A، B) القيم على نطاق ورمادي داخل الأضراس غير المعالجة تشير توهين الأشعة السينية من الأنسجة المختلفة بما في ذلك المناطق يونة داخل المجمع. ومع ذلك، كانت الأنسجة nonmineralized مثل PDL لا أبرزت نظرا لمinimal تخفيف خصائص الطاقة الأشعة السينية في 75 KVP. وتعززت (CF) بعد منطقة التجارة التفضيلية تلطيخ خصائص تخفيف من ليونة PDL وكانت تصور التفاصيل داخل PDL باستخدام المجهر الأشعة السينية. وبالتالي، كشفت 2D السهمي الظاهرية (C-4X التكبير، E-10X التكبير) وعرضية (D-4X التكبير، F-10X التكبير) أقسام الألياف PDL التوجه (الأسهم الصفراء). لمعة الأوعية الدموية داخل المساحات بطانة العظم (السهام البرتقالي) وPDL (السهام البيضاء) تظهر هياكل دائرية الظلام، في حين يبقى الفضاء اللب غير ملوثين. ويلاحظ القطع الأثرية التي تم إنشاؤها أثناء إجراء تلطيخ أيضا (D، النجمة الحمراء). اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

FO: SRC = "/ files/ftp_upload/51147/51147fig6highres.jpg" سرك = "/ files/ftp_upload/51147/51147fig6.jpg" />
الرقم 6. العينات بتكثف وامركزي تحميلها. الأعلى (A) والألواح أسفل (B) توضيح الأفلام وقت سريع من علاقة الأسنان والعظام على عدم التحميل وعند تحميلها إلى 15 N، بتكثف وامركزي على التوالي. توضيح أعلى وأسفل لوحات جمعية العظام الأسنان عند غير المعالجة (A) والملون (B) الظروف. لوحة المركز (C) يوضح السلوكيات الحمل التشريد مختلفة بين امركزي وبتكثف (منحنيات الأيسر) مجمعات تحميلها، وملطخة وغير ملوثين (منحنيات اليمين) المجمعات. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

147/51147fig7highres.jpg "سرك =" / files/ftp_upload/51147/51147fig7.jpg "/>
يوضح الشكل 7. سهمي القسم ^الثاني من 2 المولي رابطة الأسنان مع مقبس السنخية عند تحميلها بتكثف (A) وامركزي (B) كان ينظر. غالبية ضغط داخل الجذور (رؤساء السهم) والقمي (السهام) المناطق. بالمقارنة مع أقسام الظاهري من الأسنان في تحميل غريب الأطوار (B)، وزيادة المكون التناوب إضافية من الأسباب الحركة الأسنان ضغط على الجانب البعيد من جذر إنسي. كشفت مقاطع عرضية مضافين الترجمة القاصي وحركة عقارب الساعة التناوب من الأسنان (الجذور الخضراء) نسبة إلى الأسنان تحميل بتكثف (الرمادي). اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

تكشف الرقم 8. الأفلام يعيد 3D وانخفضت PDL الفضاء داخل الجانب البعيد من الجذر عند تحميلها لامركزي (E) مقارنة تحميل بتكثف المعقدة (D). انقر هنا لعرض التحميل غريب الأطوار وانقر هنا لعرض التحميل متحدة المركز.

الخطوة الأولى في إنشاء هذا البروتوكول تشارك تقييم صلابة من الإطار التحميل باستخدام هيئة جامدة. استنادا إلى النتائج، وصلابة أعلى بكثير مما يساعد على استخدام الجهاز لتحميل مزيد من التجارب من العينات مع القيم صلابة أقل من ذلك بكثير. سلط الضوء على الخطوة الثانية قدرة أداة لتمييز القيم صلابة مختلفة باستخدام مرحلتين من منحنى تحميل وتفريغ إنشاؤها باستخدام هيئة جامدة، ومواد PDMS من كثافة تشعبي مختلفة، والمفاصل الليفية. واستخدمت صلابة من مرحلة التحميل والنكسة خلال مرحلة رد الفعل لتحديد مقاومة المواد لتحميل واسترداد المواد التالية التفريغ (أرقام 3 و 4). كانت الخطوات الثالث والرابع من بروتوكول لربط التغييرات في منحنيات التحميل النزوح تم الحصول عليها من الجهاز التحميل إلى الوضع الطبيعي في التصوير يتم مع روقال انه من استخدام الأشعة السينية (الشكل 5). شارك هذا تحميل المفاصل والحصول على tomograms على عدم التحميل والحمل، في ظل ظروف متحدة المركز وغريب الأطوار على التوالي. أظهرت البروتوكول الذي عن طريق تغيير محور الخلافات التحميل في مستويات PDL ضغط يمكن إبراز (أرقام 6 و 7). في هذه المناقشة سوف نسلط الضوء أولا ميزات أداة والتحديات التي ينبغي أن تفهم على نحو كاف، والتقى قبل الاختبار النشاط الحيوي للمجمع العظام PDL الأسنان.

تحديات الإعداد التجريبية

تراكم مركب: في حين أن البروتوكول نفسه واضح ومباشر نسبيا، وهناك العديد من الخطوات التي يجب القيام به مع عناية كبيرة. كان واحدا من أكبر التحديات لضمان أن المواد المركبة الزائدة لم تجاوز إلى الأسنان المجاورة، التي من شأنها أن ميكانيكيا ثم ربط الأسنان متعددة وتحريف ميكان مشتركةICS الأسنان واحد. منذ هامة البراعة اليدوية ومعرفة أدوات طب الأسنان ثبت أن تكون مفيدة لهذا الإجراء، وإعداد العينات للتحميل أجريت في المقام الأول من قبل الطلاب الأسنان وأطباء الأسنان بمساعدة التكبير البصري.

وكان آخر التفاصيل الهامة لاختبار النشاط الحيوي لضمان نظام التحميل متسقة: يتفق مخطط التحميل. أثبتت منطقة الاتصال بين الفك من الجهاز في التحميل الموقع ومعارضة سطح المركب ليكون حاسما جدا لهذه التجربة. هذا هو بسبب اليات مشتركة ليفية يمكن أن تتغير نتيجة لمجال الاتصال، الذي تم في هذه الدراسة محاكاة باستخدام متحدة المركز وغريب الأطوار (غير متوازن) الأحمال. السيناريو المعروضة في هذه الدراسة يحاكي التغييرات المحتملة في إطباق الأسنان الثدييات، مما قد يؤدي إلى تغير في حركة الأسنان داخل مأخذ السنخية (الشكل 5). في حين أنه من المفهوم ثار آلية الاختبار المقترح لا تحاكي دورة المضغ الفسيولوجية، فإنه تقدم نفسها على أنها طريقة الاختبار القياسية. من خلال خلق تراكم مركب مع مواز لسطح الفك من مرحلة التحميل، كنا قادرين على توليد نمط التحميل متسقة. هذه طريقة الاختبار القياسية يمكن استخدامها لتحديد التغييرات في الميكانيكا الحيوية من مجمعات العظام PDL الأسنان من مختلف المجموعات التجريبية.

حساسية في الجهاز التحميل الموضع: يصف بروتوكول تجريبي طرق للتحقق من صحة حدود الكشف للجهاز تحميل الموقع باستخدام ثلاث عينات مختلفة، اثنان منها يمكن اعتبار المواد القياسية في. كانت صلابة من الإطار التحميل عند اختباره مع الألومنيوم أعلى بكثير مع مساهمة ضئيلة الشأن في السلوك الميكانيكي لوحظ من مختلف PDMS العينات، والاستجابة النشاط الحيوي ليفية مشتركة. في حين أن جميع العينات المختبرة فترة رد فعل عنيف من~ 3 ثانية، وشكل الجزء ردة الفعل تختلف قليلا (الشكل 4A) مع نوع العينة. أظهرت العينات جامدة انخفاض حاد في الحمل الرجعية (أرقام 3A و4A) بينما العينات لم تظهر ليونة انخفاض حاد (الشكل 4A). ويمكن القول بأن الفرق في السلوك رد فعل ما يرجع إلى قدرة العينة لدفع مرة أخرى على التروس خلال انعكاس العتاد. تأثير الضغط مرة أخرى على التروس يمكن أن تظهر إلى انخفاض أقل في ذروة استجابة رجعية من المواد ويبدأ الفك الابتعاد عن العينة. وبالتالي، فإن رد فعل جزء يمكن استغلالها للحصول على أفكار في الممتلكات المادية. كانت القيم تصلب PDMS تحسب من الحمل منحنيات النزوح في اتفاق مع القيم الأدب ^22، وكان مجموعة من تصلب للPDMS crosslinked ضمن نطاق مجمع العظام PDL الأسنان. وبالتالي، فإن الوضع الطبيعي التحميل في دevice مناسبة لقياس التشريد والاستجابة الرجعية من الأسنان كما هو مضغوط عليه في المقبس السنخية. استجابة رجعية يمكن أن يكون من المكونات ليونة و / أو صعوبة. هيمنة التأسيسية ليونة على مدى صعوبة يمكن تحديدها عن طريق تحميل تدريجيا والتصوير، تليها ربط رقميا عدم التحميل لظروف تحميلها لتحديد المناطق التي يهيمن عليها التوتر داخل مجمع العظام PDL الأسنان ^13.

المكون الرئيسي من المضغ هو في الاتجاه المحوري: على غرار البشر، ودورة المضغ من الفئران تنطوي على الحركة الحرة للفك السفلي لمضغ الطعام ^{23 و 24.} في حين تم تعيين هذه الحركة لتشمل العديد من اتجاهات مختلفة مثل الحركات الجانبية، ويعتقد أن العنصر الرئيسي للحمولة ليكون في الاتجاه المحوري ^23. لذا، وضعت في محاكاة في الأحمال في الموقع الاتجاه المحوري إما concentricalأو لاي امركزي (الشكل 2).

العوامل التجريبية التي يمكن أن تؤثر على النتائج المتعلقة الميكانيكا الحيوية مستوى الجهاز: ميزة اقتران المجهر الأشعة السينية مع التحميل في الموقع هو أن منحنى الحمل النزوح يمكن ربطها الرابطة المكانية من الأسنان مع مقبس السنخية، شكل الجذر والسطح السنخي، وتضييق وتوسيع نطاق PDL الفضاء تحت الحمل. يوفر الارتباط والتقييم التكميلية اتباع نهج شامل لتحديد الجهاز الميكانيكا الحيوية. في الماضي، كان يفترض أنها الوحيدة التي اليات جهازا و / أو الأنسجة يمكن أن يشجع السلوك الحمل النزوح. يتضح هذا البروتوكول أن ارتباط أعضاء تتحرك عندما تحت الحمل يمكن أيضا أن يكون السمة المميزة لتصلب المرصودة. ويعتقد أن أي تغييرات لوحظ خلال أول 5-8 N أن ساهم نوعية PDL تغيير متعلق بتكوين الأولية داخلالكولاجين والصرف السائل الخلالي مع المقاومة الحد الأدنى لتحميل، وقد أحيلت هذه المنطقة باسم "uncrimping" المنطقة ^26. يمكن ساهم ارتفاع الأحمال من 7 N بواسطة الأسنان، والعظام، وآثار تصلب سلالة من الرباط اللثة، واجهات ربط الأنسجة. مرة واحدة يتم تصغير PDL الفضاء وباسم PDL يخضع لسلالة تصلب، والتفاعلات بين الأنسجة الصلبة الأسنان ومأخذ العظمية تنشأ في المنطقة بين الجذور مما أدى إلى تحميل انحدارا للنزوح المنحدر. بالإضافة إلى استرداد المواد، وردة فعل من الجهاز التحميل يمكن استغلالها للتحقيق في طبيعة اللزجة من PDL دون تغيير مشتركة كما حدث في دراسات أخرى ^{16، 25.}

المناطق العامة داخل منحنيات النزوح الحمل ترتبط إلى بعض الأحداث داخل المفصل. الأحداث أعلاه هي القواسم المشتركة بين مخططات التحميل اثنين. ومع ذلك، فإن الاختلافاتبين ملامح الحمل التشريد متحدة المركز وغريب الأطوار وtomograms المقابلة الضوء على تأثير الاتجاه الحمل على الجهاز الميكانيكا الحيوية بشكل عام. وكان المصدر الرئيسي لهذه الاختلافات إدخال التناوب الأسنان لأنه يزيح داخل المفصل، مما تسبب في ضغط المساحات PDL في مجالات محددة. من المفهوم أن الأحمال فسيولوجية طبيعية يتم تطبيقها على الأسنان في عدة اتجاهات بما في ذلك تلك التي أعرض حركة الأسنان التناوب. ومع ذلك، فمن المستحسن أن نظام التحميل متحدة المركز أن تستخدم نظام التحميل القياسية نظرا لصعوبة تطبيق "معيار" تحميل غريب الأطوار في جميع العينات. على هذا النحو هذا البروتوكول تجريبية يمكن استخدامها للتمييز بين الاختلافات النشاط الحيوي أنظمة تكييف وnonadapted.

واحدة من عيوب استخدام أعلى للطاقة الأشعة السينية هي أنها استوعبت الحد الأدنى عن طريق الأنسجة ليونة وأنتجت عدم كفاية المقابل. وPDL هي شفافةالإقليم الشمالي للأشعة السينية ونتيجة لذلك يتطلب استخدام عوامل التباين. منطقة التجارة التفضيلية يعزز التناقضات من أنسجة لينة من قبل تلطيخ مباشرة ^27-29 والسماح لتصور باستخدام الأشعة السينية. وبالتالي، باستخدام عوامل التباين، وتشوه مرئية داخل المناطق الملون الأنسجة الرخوة بين tomographies تحميلها وتفريغها وحظ؛ ينصح لكن أعلى التكبير (10X على الأقل) للتحليل (لا تظهر البيانات). تضمين قيود على بروتوكول تلطيخ استخدام الإيثانول، وهو مثبت خفيف ²⁹ التي كان يمكن أن تغير صلابة من PDL والميكانيكا المشترك عموما مما يؤدي إلى استنتاجات خاطئة.

الاستنتاجات

هذه الدراسة تسلط الضوء على بروتوكول اختبار الرواية لتحليل النشاط الحيوي استجابة من العظام PDL الأسنان المشتركة ليفية سليمة، ولكن تحت ظروف فيفو السابقين. المنهج التجريبي وصفها بما في ذلك تحليلات آخر من البيانات التي يمكن استخدامها لقياس آثار EXPERالمتغيرات imental (أي المرض، وعوامل النمو، والعمر، والجزيئات العلاجية) على اليات العظام PDL الأسنان المشتركة ليفية. بالإضافة إلى ذلك، سوف ينتج عن هذه التجارب بمثابة الأساس الذي العلاقات بين الاختلافات على مستوى الجهاز macroscale يمكن المتعلقة تغييرات محددة على الصعيدين الأنسجة والخلايا. وتشمل القيود المفروضة على البروتوكول، والتصوير تحت ظروف خارج الحي، واستخدام عوامل التباين، وفقدان في الدقة المكانية بين أسطح الأسنان ومأخذ السنخية بسبب استرخاء الأنسجة أثناء أوقات أطول اقتناء اللازمة لتوليد مقطعية.

مواد تكميلية

بروتوكول لاختبار النشاط الحيوي من الأضراس داخل للفك العلوي:

1. إذا كانت للفك العلوي لفحصها، وإزالة الفك العلوي من الجمجمة كل الفئران مع الجانب البطني (سقف الفم) التي تواجه التصاعدي. قطع العضلات والأنسجة الضامة من الرباطالجانب الوحشي من الجمجمة من خلال قطع الدهليز (جيب بين اللثة والخد).

2. جس وكسر عملية الوجني للعظم الفك العلوي من الجمجمة وقطع القوس الوجني من العظم الفكي.

3. قطع الجمجمة لأسفل على التوالي مع زوج من مقص تشريح الجزء الأكبر من خلال الدماغ بدءا من الحنك الرخو. عزل الجانب الأمامي من الجمجمة وقشر فروة الرأس بعيدا عن الجانب الظهري (العلوي) من الجمجمة.

4. مع زوج من مقص تشريح غرامة، والفصل بين الحق وترك hemimaxillae عن طريق شق الذي يتبع خط مستقيم عبر وسط الحنك الصلب وإلى المنطقة التلاصق بين القواطع. تأكد من أن عمق ضحل قطع - فقط عميقة بما فيه الكفاية لثقب الحنك الصلب.

5. عزل hemimaxillae بجعل عمودي (على محور طويل من الجمجمة) شقوقالأمامي إلى الخلفي الرحى الأولى وإلى الرحى الثالثة. 1) لا تقطع بشكل وثيق جدا من الأضراس الأولى والثالثة لهذا قد يعطل بنية الجذر؛ 2) لا مزق بعيدا الأنسجة اللثوية المحيطة جميع الأضراس الثلاثة. فصل hemimaxillae من الجمجمة عن طريق قطع العظام الفك العلوي رقيقة متفوقة على كل hemimaxilla. إزالة أي نوع من الأنسجة العظمية والشويكات الزائدة.

المصادقة على جهاز اختبار الميكانيكية:

من أجل تحديد صلابة من الإطار التحميل والانجراف من محولات تحميل / التشريد، واستخدام الجسم جامدة مثل الألومنيوم مع معامل مرونة من قبل أعلى بكثير من العينة التجريبية.

لتحديد ما إذا كان الصك هو قادر على تمييز مختلف القيم صلابة ممثل العناصر ليونة، وافتعال PDMS كتل ذات الكثافة تشعبي مختلفة (1:5، 1:10، 1:25 crosslinker لقاعدة وزنا) وتحميل هذه باستخدام نفسفي الجهاز تحميل الموقع.

مرحلة وضع التباين لتعزيز النقيض من العناصر ليونة: تعزيز التباين من PDL يمكن القيام به من خلال استغلال وضع التباين مرحلة من الماسح الضوئي. في الأساس، على النقيض من المرحلة يستغل قدرات الكشف الماسح الضوئي لتحول في مرحلة عند حواف الأنسجة، ويوفر تعزيز التفاصيل الهيكلية. ونتيجة لذلك، في هذه الدراسة، والثغرات من خلية ملاطية-ثغرات وثغرات ظهرت خلية عظمية، كما مسامية داخل أنسجة المعادن منها. وهذه الهياكل التي لم يتم كشفها مسبقا في مسح القياسية تحت وضع الاستيعاب. Tomograms المكتسبة تحت وضع الإرسال يسمح لتصور هياكل داخل الفضاء السلبية، وهي PDL الفضاء والمساحات بطانة العظم بما في ذلك نظام القناة هافيرس (لنموذج 3D انظر الشكل S1). يمكن تصور هياكل إضافية داخل PDL الفضاء أيضا، مثل الأوعية الدموية وهذا هو مستمر مع أننين العظام.

الأحمال معايرتها لاقتناء مقطعية والانجراف نظام: هذا القسم يمكن أن يكون أفضل وأوضح من خلال الإشارة إلى الشكل 2 يوضح التكميلي الشكل S2A الحاجة للتوازن أحمال الذروة قبل الحصول على tomograms. أحمال الذروة الاضمحلال دائما إلى حجم أقل ويجب معايرتها النظام على الأقل لمدة ساعة قبل أن يتم اكتسب مقطعية 6-8 ساعة. تجدر الإشارة إلى أن مقطعية المكتسبة ليس ممثل جمعية العظام الأسنان في الذروة، ولكن في حمولة 2-3 N أقل من الذروة. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على الانجراف نظام قياس تحديدها باستخدام كعب الألومنيوم جامدة للتغيير مع معدل النزوح و / أو أحمال الذروة (الشكل S2B وS2C). القيم الانجراف يقترب تراوحت بين 1 + N / ساعة.

بعد اختبار الميكانيكية، أجري مقطعية للمشترك ليفي على عدم التحميل، وإلى الذروة بمعدل النزوح المطلوب. قبل الحصول على صورة مقطعية في ظل ظروف تحميل، ينبغي توخي الحذر للسماح للنظام التوصل إلى التوازن (الاستقرار) التالية التي ينبغي المضي قدما المسح. تكررت ظروف مماثلة للمجمعات امركزي تحميل ومنطقة التجارة التفضيلية الملون. من tomograms، وتمت مقارنة شرائح الظاهرية على عدم التحميل لظروف تحميلها من أجل تحديد جمعية الأسنان والعظام على حد سواء في واثنين من ثلاثة أبعاد.

تكميلية الشكل 1. 3D إعادة بناء الفضاء السلبية باستخدام المجهر النقيض من المرحلة المعززة الأشعة السينية. وفي إطار المرحلة وضع تعزيز النقيض تم استغلال مرحلة التحول التي تحدث عند حواف الأنسجة لتسليط الضوء على الأوعية الدموية داخل PDL. وأبرزت على وجه التحديد وضع امتصاص (يسار) الأنسجة المعدنية داخل مجال الرؤية، في حين أبرزت اسطة نقل (يمين) في الأوعية الدموية داخل الفضاء PDL فضلا المساحات بطانة العظم.

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

يعترف الكتاب دعم تمويل المعاهد الوطنية للصحة / NIDCR R00DE018212 (SPH)، NIH/NIDCR-R01DE022032 (SPH)، المعاهد الوطنية للصحة / NIDCR T32 DE07306 (AJ، رابطة الدفاع اليهودية)، المعاهد الوطنية للصحة / NCRR S10RR026645، (SPH) وأقسام علوم طب الأسنان الوقائي والتصالحية و العلوم فموي وجهي، سان فرانسيسكو. بالإضافة إلى ذلك، والكتاب يعترف Xradia زمالة الدراسات العليا (AJ)، Xradia شركة، بليسانتون، كاليفورنيا.

المؤلفين نشكر الدكتور كاثرين Grandfield، سان فرانسيسكو لتقديم المساعدة لها مع تجهيز آخر البيانات؛ الدكاترة. ستيفن وينر وجيلي نافيه، معهد وايزمان للعلوم في رحوفوت، وإسرائيل، والدكتور رون شاهار، الجامعة العبرية في القدس، إسرائيل لإجراء مناقشات الثاقبة الخاصة لفي الجهاز تحميل الموقع. فإن الكتاب أود أيضا أن أشكر الحيوية والهندسة الحيوية مرفق MicroCT التصوير في سان فرانسيسكو لاستخدام مايكرو XCT والجهاز في التحميل الموقع.