Studiare il rilassamento dello stress e le risposte al fallimento nella trachea
Summary
Il presente protocollo determina le proprietà di rilassamento dello stress di trazione e di rottura delle trachee suine. I risultati di tali metodi possono aiutare a migliorare la comprensione delle soglie viscoelastiche e di rottura della trachea e contribuire a far progredire le capacità dei modelli computazionali del sistema polmonare.
Abstract
Le proprietà biomeccaniche della trachea influenzano direttamente il flusso d’aria e contribuiscono alla funzione biologica dell’apparato respiratorio. Comprendere queste proprietà è fondamentale per comprendere il meccanismo di lesione in questo tessuto. Questo protocollo descrive un approccio sperimentale per studiare il comportamento stress-rilassamento della trachea suina che è stata pre-allungata allo 0% o al 10% di deformazione per 300 s, seguita da carico di trazione meccanica fino al cedimento. Questo studio fornisce dettagli sul disegno sperimentale, l’acquisizione dei dati, le analisi e i risultati preliminari dei test biomeccanici delle trachee suine. Utilizzando i passaggi dettagliati forniti in questo protocollo e il codice MATLAB di analisi dei dati, studi futuri possono indagare il comportamento viscoelastico dipendente dal tempo del tessuto tracheale, che è fondamentale per comprendere le sue risposte biomeccaniche durante condizioni fisiologiche, patologiche e traumatiche. Inoltre, studi approfonditi sul comportamento biomeccanico della trachea aiuteranno in modo critico a migliorare la progettazione di dispositivi medici correlati come gli impianti endotracheali che sono ampiamente utilizzati durante gli interventi chirurgici.
Introduction
Nonostante il suo ruolo critico nelle malattie polmonari, la più grande struttura delle vie aeree, la trachea, ha studi limitati che dettagliano le sue proprietà viscoelastiche1. Una comprensione approfondita del comportamento viscoelastico dipendente dal tempo della trachea è fondamentale per la ricerca sulla meccanica polmonare poiché la comprensione delle proprietà del materiale specifiche delle vie aeree può aiutare a far progredire la scienza della prevenzione delle lesioni, della diagnosi e dell’intervento clinico per le malattie polmonari, che sono la terza causa di morte negli Stati Uniti 2,3,4.
Studi di caratterizzazione tissutale disponibili hanno riportato le proprietà di rigidità della trachea 5,6,7,8. Le risposte meccaniche dipendenti dal tempo sono state minimamente studiate nonostante la loro importanza nel rimodellamento tissutale, che è anche alterato dalla patologia 9,10. Inoltre, la mancanza di dati di risposta dipendenti dal tempo limita anche le capacità predittive dei modelli computazionali di meccanica polmonare che attualmente ricorrono all’utilizzo delle leggi costitutive generiche. È necessario colmare questa lacuna eseguendo studi di rilassamento dello stress che possano fornire le caratteristiche materiali richieste per informare gli studi biofisici della trachea. L’attuale studio offre dettagli sui metodi di test, l’acquisizione dei dati e le analisi dei dati per studiare il comportamento di rilassamento dello stress della trachea suina.
Protocol
Representative Results
Discussion
Pochissimi studi hanno riportato le proprietà stress-rilassanti della trachea21,23. Sono necessari studi per rafforzare ulteriormente la nostra comprensione delle risposte dipendenti dal tempo del tessuto tracheale. Questo studio offre passaggi dettagliati per eseguire tali indagini; Tuttavia, devono essere garantite le seguenti fasi critiche all’interno del protocollo per prove affidabili: (1) adeguata idratazione dei tessuti, (2) distribuzione simile del tipo …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La ricerca riportata in questa pubblicazione è stata sostenuta dall’Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development del National Institutes of Health con il numero di premio R15HD093024 e il National Science Foundation CAREER Award Number 1752513.
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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