기관지에서의 스트레스 완화 및 실패 반응 조사
Summary
본 프로토콜은 돼지 기관지의 인장 응력 완화 및 고장 특성을 결정한다. 이러한 방법의 결과는 기관의 점탄성 및 실패 임계 값에 대한 이해를 향상시키고 폐 시스템의 계산 모델의 기능을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
Abstract
기관의 생체 역학적 특성은 공기 흐름에 직접적으로 영향을 미치고 호흡기의 생물학적 기능에 기여합니다. 이러한 특성을 이해하는 것은이 조직의 손상 메커니즘을 이해하는 데 중요합니다. 이 프로토콜은 300 초 동안 0 % 또는 10 % 변형률로 미리 연신 된 돼지 기관의 스트레스 완화 거동을 연구하기위한 실험적 접근법을 설명하고 실패 할 때까지 기계적 인장 하중을 수행합니다. 이 연구는 돼지 기관 생체 역학 테스트의 실험 설계, 데이터 수집, 분석 및 예비 결과에 대한 세부 정보를 제공합니다. 이 프로토콜에 제공된 자세한 단계와 데이터 분석 MATLAB 코드를 사용하여 향후 연구는 생리적, 병리학적 및 외상성 조건에서 생체 역학적 반응을 이해하는 데 중요한 기관 조직의 시간 의존적 점탄성 거동을 조사할 수 있습니다. 또한, 기관의 생체 역학적 거동에 대한 심층적 인 연구는 수술 중에 널리 사용되는 기관내 임플란트와 같은 관련 의료 기기의 설계를 개선하는 데 중요한 도움이 될 것입니다.
Introduction
폐 질환에서 중요한 역할에도 불구하고, 가장 큰 기도 구조 인 기관지는 점탄성 특성을 자세히 설명하는 제한된 연구를 가지고 있습니다1. 기관지의 시간 의존적이고 점탄성 거동에 대한 심층적 인 이해는기도 특정 물질 특성을 이해하면 미국에서 세 번째로 큰 사망 원인 인 폐 질환에 대한 부상 예방, 진단 및 임상 개입의 과학을 발전시키는 데 도움이 될 수 있기 때문에 폐 역학 연구에 중요합니다 2,3,4.
사용 가능한 조직 특성화 연구는 기관 5,6,7,8의 강성 특성을 보고하였다. 시간 의존적 인 기계적 반응은 조직 리모델링에서의 중요성에도 불구하고 최소한으로 조사되었으며, 병리학 9,10에 의해 변경됩니다. 더욱이, 시간 의존적 반응 데이터의 부족은 또한 현재 일반적인 구성법칙을 사용하는 데 의존하는 폐역학 계산 모델의 예측 능력을 제한한다. 기관지의 생체물리학 연구를 알리기 위해 필요한 물질 특성을 제공할 수 있는 스트레스 완화 연구를 수행함으로써 이러한 격차를 해소할 필요가 있다. 현재 연구는 돼지 기관의 스트레스 완화 행동을 조사하기 위해 테스트 방법, 데이터 수집 및 데이터 분석에 대한 세부 정보를 제공합니다.
Protocol
설명 된 모든 방법은 Drexel University의 IACUC (Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인을 받았습니다. 모든 사체 동물은 미국 펜실베이니아에 위치한 미국 농무부 (USDA) 승인 농장에서 구입했습니다. 수컷 요크셔 돼지 (3 주령)의 시체가 본 연구에 사용되었습니다. 1. 조직 수확 승인 된 농장에서 돼지의 사체를 얻고 안락사에서 2 시간 이내에 실험을 수행하십시…
Representative Results
도 1은 클램핑 부위 근처의 실패한 조직과 클램프 내 조직의 존재를 보여주며, 인장 시험 동안 미끄러짐이 없음을 확인한다. 도 2는 상부 또는 하부 클램핑 부위를 포함하거나 또는 조직의 길이를 따라, 시험된 샘플들 사이에서 인장 시험 동안 관찰되었던 다양한 고장 부위를 나타낸다. 데이터 분석 결과는 도 3-4 및 <s…
Discussion
기관21,23의 스트레스 완화 특성을보고한 연구는 거의 없습니다. 기관 조직의 시간 의존적 반응에 대한 우리의 이해를 더욱 강화하기 위해서는 연구가 필요합니다. 이 연구는 그러한 조사를 수행하기위한 상세한 단계를 제공합니다. 그러나 프로토콜 내의 다음과 같은 중요한 단계는 신뢰할 수있는 테스트를 위해 보장되어야합니다 : (1) 적절한 조직 수화…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 간행물에보고 된 연구는 Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development of National Institutes of Health의 Award Number R15HD093024 및 National Science Foundation CAREER Award Number 1752513의 지원을 받았습니다.
Materials
| Disposable safety scalpels | Fine Science Tools Inc | 10000-10 | |
| eXpert 7600 | ADMET Inc. | N/A | Norwood, MA |
| Forceps | Fine Science Tools Inc | 11006-12 and 11027-12 or 11506-12 | |
| Gauge Safe | ADMET Inc. | N/A | Free Download |
| Image J | NIH | N/A | Open Source |
| Proramming Software – MATLAB | Mathworks | N/A | version 2018A |
| Scissors | Fine Science Tools Inc | 14094-11 or 14060-09 | |
| Sterile phosphate buffer solution | Millipore, Thomas Scientific | MFCD00131855 |
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Citer Cet Article
Singh, A., Majmudar, T., Iyer, A., Iyer, D., Balasubramanian, S. Investigating Stress-relaxation and Failure Responses in the Trachea. J. Vis. Exp. (188), e64245, doi:10.3791/64245 (2022).