Um Experimental e Finite Element protocolo para investigar o transporte de solutos neutras e carregadas em toda a cartilagem articular
Summary
Propomos um protocolo para investigar o transporte de moléculas carregadas e não carregadas através de cartilagem articular com a ajuda de métodos numéricos experimentais e recentemente desenvolvidos.
Abstract
A osteoartrite (OA) é uma doença debilitante que está associada com a degeneração da cartilagem articular e osso subcondral. Degeneração da cartilagem articular prejudica a sua função de suporte de carga substancialmente uma vez que sofre uma tremenda degradação química, isto é a perda de proteoglicano e colagénio de fibrilas de interrupção. Uma via promissora para investigar mecanismos de dano químico durante OA é expor as amostras de cartilagem de um soluto externo e controlar a difusão das moléculas. O grau de dano de cartilagem (isto é, a concentração e a configuração de macromoléculas essenciais) está associada com a perda de energia de colisão de solutos externos enquanto se move através da cartilagem articular cria diferentes características de difusão em relação à cartilagem saudável. Neste estudo, nós apresentamos um protocolo, que é constituída por várias etapas e é baseado no desenvolvido anteriormente experimental micro-C14px; "> omputed T omography (micro-CT) e modelagem de elemento finito o transporte de moléculas iodados carregadas e não carregadas é primeiro registado utilizando micro-CT, o que é seguido pela aplicação de bifásica-soluto e multifásicas modelos de elementos finitos para obter os coeficientes de difusão. e fixa densidades de carga através das zonas de cartilagem.
Introduction
Transporte molecular desempenha um papel fundamental na homeostase de juntas de articulação, a entrega de agentes terapêuticos a cartilagem articular e processamento de imagem de contraste melhorada de cartilagem 1, 2, 3. Factores, tais como integração de cartilagem e intacto, a carga de soluto e tamanho, bem como a osmolalidade e concentração do banho em contacto com cartilagem podem influenciar a taxa de transporte 4, 5, 6. O transporte de solutos, quer neutros ou carregados, pode ser diferente entre as zonas de cartilagem articular, uma vez que cada zona consiste em diferentes concentrações e orientações das principais moléculas da matriz extracelular, ou seja, proteoglicanos (PGs) e colagénio de tipo II 1, 7, 8, 9,lass = "xref"> 10, 11. Mais importante ainda, o transporte de solutos com carga pode ser altamente dependente da concentração de proteoglicanos que compreendem cargas negativas fixos no interior da matriz extracelular o que aumenta através da cartilagem articular 8, 9. Esses parâmetros de densidade de carga particularmente fixa (FCD), orientação das fibrilas de colagénio e variação do teor de água em toda a cartilagem pode ser submetido a alterações quanto a osteoartrite (OA) progride, significando, assim, a importância de se estudar a difusão através da cartilagem.
No estudo actual, um protocolo com base em estudos experimentais e computacionais previamente estabelecidos 6, 8, 9 está propostos para investigar com precisão a difusão sob várias condições de contorno utilizando solutos neutros e carregados em um modelo finito-banho de difusão. Tele proposto métodos são compostas de micro-tomografia computadorizada de imagem (micro-CT) de um sistema incluindo cartilagem e um finito-banho suportado por avançado bifásica-soluto e modelos de elementos finitos multifásicas. Esses modelos permitem a obtenção dos coeficientes de difusão das moléculas neutras e carregadas, bem como FCDS através de várias zonas de cartilagem articular. Usando esses modelos, pode-se obter uma melhor compreensão do comportamento dos difusores moléculas neutras e carregadas que poderiam ser usados para investigar as interações entre a cartilagem e sobrepondo finito-banho.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nós apresentamos um protocolo experimental combinado com um procedimento de modelação de elemento finito para o estudo da difusão de solutos neutros e carregados em toda a cartilagem articular. De acordo com nossos estudos recentes, os modelos propostos poderia descrever com precisão o transporte de ambos neutro (bifásica-soluto) e carregadas negativamente solutos (multifásicos) em diferentes zonas de cartilagem articular 8, 9. Acredita-se que a cartilage…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores gostariam de expressar sua gratidão ao Sr. Jeroen van den Berg e Mr. Matthijs Wassink do grupo mecânica de desenvolvimento, a UMC Utrecht por sua ajuda em processo dos plugues osteocondral envolvendo. Este trabalho foi apoiado por uma bolsa da Fundação Holandesa Arthritis.
Materials
| Hexabrix | Guerbet | 15HX005D | Negatively charged contrast agent |
| Visipaque | GE healthcare | 12570511 | Nuetral contrast agent |
| PBS | Life technologies | 10010023 | Medium |
| micro-CT | Perkin Elmer | Monitoring diffusion | |
| Freezing-point osmometer | Advanced instruments | Measuring solution osmolality |
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