골절 기구 디자인 및 설치류에서 폐쇄 안정 골절에 대 한 프로토콜 최적화

Summary

프로토콜의 목표를 일관 된 골절 골절 생성 매개 변수를 최적화 하는 것입니다. 이 프로토콜은 뼈 크기와 동물 사이 존재할 수 있는 형태 변화에 대 한 계정. 또한, 비용 효과적인, 조정 가능한 분쇄 장치 설명 되어 있습니다.

Abstract

동물 모델에서 일관 된 안정된 골절의 신뢰할 수 있는 세대 뼈 재생의 생물학을 이해 하 고 치료 및 장치 개발에 대 한 필수적입니다. 그러나, 사용할 수 있는 부상 모델은 불일치 결과 낭비 및 자원 동물과 불완전 한 데이터에 의해 괴 롭 혀. 골절이이 문제를 해결 하려면 여기에 설명 된 방법의 목적은 각 동물에 골절 발생 매개 변수를 최적화 하 고 일관 된 골절 위치 및 패턴을. 이 프로토콜 차지 뼈 크기와 형태는 마우스 긴장 사이 존재할 수 있으며 쥐 같은 다른 종에 일관 된 골절을 생성 하기 위해 적용할 수 있습니다. 또한, 비용 효과적인, 조정 가능한 분쇄 장치 설명 되어 있습니다. 현재 안정된 골절 기법에 비해 최적화 프로토콜 및 새로운 골절 기구 안정된 골절 패턴 및 위치에서 일관성을 증가 입증. 사용 하 여 최소화 폐쇄 골절 생성 절차에서 일반적으로 관찰 하는 골절이 유발된 충격의 정밀도 샘플 형식, 설명된 프로토콜 증가 매개 변수를 최적화 합니다.

Introduction

골절 치유에 대 한 연구는 큰 임상 및 경제 문제를 해결 하는 데 필요한. 매년 12 백만 이상 골절은 미국¹, 비용 $80 십억 년²당 처리 됩니다. 남성 또는 여성 고통 그들의 일생에서 골절의 가능성은 25%와 44%, 각각³. 골절 치유와 관련 된 문제는 인구 노령화로 증가 comorbidities 증가 예상 된다. 연구 하 고이 문제를 해결, 강력한 모델 골절 발생 및 안정화가 필요 합니다. 설치류 모델은이 목적을 위해 적합 합니다. 그들은 임상 관련성을 제공 하 고 주소 특정 조건 (즉, 여러 개의 부상, 오픈, 폐쇄, 허 혈 성, 그리고 감염 된 골절)을 수정할 수 있습니다. 임상 시나리오를 복제 하는 것 외에도 동물 골절 모델은 뼈 생물학 및 치료제 개발 및 장치를 이해 하기 위한 중요 합니다. 그러나, 개입의 차이 공부 하려고 일관성 골절 발생에 의해 도입 된 다양성에 의해 복잡 수 있습니다. 따라서, 동물 모델에서 재현 하 고 일관 되 게 폐쇄 골절 생성 musculoskeletal 연구의 분야에 필수적 이다.

제대로 적절 한 유전적 배경, 성별, 나이, 및 환경 조건 함으로써 잠재적인 주제가 대 한 제어, 임상 관련 일관 된 뼈 상해의 생산은 중요 한 변수가 영향을 미치는 제어 해야 하는 재현성 일관성 없는 골절을 사용 하 여 통계 비교 실험 잡음과 높은 가변성⁴; 퍼진는 또한, 골절 변화 샘플 크기 또는 골절 鋭 또는 malpositioned 동물 안락사를 필요성을 증가 하는 필요 때문에 불필요 한 동물 죽음에 발생할 수 있습니다. 여기에 설명 된 메서드 샘플 형식에 관련 된 골절 생성 매개 변수를 최적화 하 고 일관 된 골절 위치 및 패턴.

골절 발생의 현재 모델은 각각 그들의 자신의 강점과 약점을 가진 두 개의 넓은 범주로을. 오픈-골절 (뼈) 모델 후 골절은 뼈를 절단 하거나 그것을 약화 및 다음 수동으로 그것을 깨는^5,6,,78에 의해 유도 된 뼈를 노출 하는 수술을 받 다. 이 방법의 혜택은 골절 사이트와 더 일관 된 골절 위치 및 패턴의 직접적인 시각화. 그러나, 접근의 생리와 임상 관련성 및 상해의 메커니즘은 제한 됩니다. 또한, 골절 발생의 open 메서드는 외과 접근 및 장기간 동안 설치류 오염의 증가 위험에 노출 되는 폐쇄 필요 합니다.

닫힌된 기술을 오픈 기술 한계의 많은 주소. 닫힌된 기법 골절 뼈와 더 비슷합니다 인간의 임상 부상에서 본 주변 조직에 상해를 유도 하는 외부에서 인가 되 무뚝뚝한 힘 외상을 사용 하 여 생성 합니다. 가장 일반적인 방법은 Bonnarens와 아인혼 1984⁹에 설명 했다. 그들은 어떤 외부 피부 상처를 유발 하지 않고 뼈를 무뚝뚝한 외상을 느 꼈는 데 사용 되는 가중치 단두대 설명. 이 방법은 유전학^10,11, 약리학 적인 치료^12,13,,1415, 역학^16, 의 효과 연구를 널리 채택 되었습니다 ¹⁷, 및 쥐 및 쥐에서 치유 하는 뼈에 생리학^18,,1920 . 닫힌된 방법의 혜택은 순수 관련 골절, 실험의 재현성 및 사후 경직 골절이 의해 제한 됩니다. 일관성 없는 골절 발생 결과 제한 된 그룹 사이 감 별 법, 손실된 표본, 통계적 의미를 달성 하는 데 필요한 동물 증가.

골절 발생 및 안정화에 가변성을 제어 하는 것은 의미 있는 결과 생산 하 필수적 이다. 제대로 골절 수리 생물학 공부를 하기 위해 간단 하지만 강력한 골절 모델 필요 합니다. 모델 설치류 종, 뼈 종류 (대 퇴 골 또는 경골, 예를 들어), 그리고 가변 마우스 유전자 배경에서 번역 및 돌연변이 유발. 또한, 이상적인 절차는 기술적으로 간단 하 고 일관 된 결과 생성 해야 합니다. 주소 골절이 여기에 설명 된 방법은 잘 제어 된 분쇄 장치 매개 변수를 최적화 하 고 나이, 성별, 또는 유전자 형에 관계 없이 일관 되 게 폐쇄 골절을 생성 하는 데 사용 될 수의 건설.

Protocol

이 프로토콜은 되도록 동물 불필요 하 게 사용 되지 않는 모든 불필요 한 통증과 고통; 아끼지는 개발 되었다 그것은 모든 연방, 주, 지역, 및 기관 관련법 및 동물 연구를 경 세 하는 지침을 준수 합니다. 프로토콜은 수 의사에 의해 지시 하는 동물 의학 프로그램 실험실 동물 의학에서 전문 대학 전체 실험실의 지도 하에 개발 되었다. 프로토콜 검토 하 고 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)에 의…

Representative Results

이전 우리의 실험실에서 사용 하는 단두대와 2004 년에 개발 되었다 아인혼21에 의해 게시 된 모델을 기반으로 했다. 디자인을 적절 하 게 뼈 형태학의 차이 조정 허용 하지 않았다 고 다리의 재현 위치를 허용 하지 않았다. 또한, 이전 장치 작동 하는 두 사람이 필요 합니다. 따라서, 우리는 설계, 설계, 및 새로운 골절 장치 내장. 주요 디자인 목표는 골절 ?…

Discussion

이 골절 최적화 및 생성 프로토콜 골절 매개 변수에서 파생 하 고 생산 하는 정밀, 반복, 가로 골절 최소한 침략 적 절차를 수행 하는 효율적인 방법으로 연구를 제공 합니다. 또한,이 프로토콜 연구원 중 방법을 일관성을 승진 시키는 일반적인 골절 세대 매개 변수 집합을 설정 합니다. 이 매개 변수는 매개 변수 (예:, 나이, 성별, 성별, 그리고 유전자 형)의 다양 한에 따라 골절 기준을 확립 ?…

Materials

Support Subassembly			Supplementary Figure 1
Beam, Support–Jaw Section	80/20	1003 x 9.00	w/ #7042 at A, C, in Left End
Beam, Support–Horizontal Section	80/20	1002 x 14.00
Beam, Support–Vertical 1	80/20	1050 x 10.50	w/ #7042 at A in Left End and at A in Right End
Beam, Support–Vertical 2	80/20	1010 x 10.50	w/ #7042 at D, B in Left End and at A in Right End
Beam, Support–Plate Mount	80/20	1030 x 8.00	w/ #7036 at Left End
Beam, Support–Magnet	80/20	1010 x 13.50	w/ #7042 at A, C, in Right End
Anchors (3)	80/20	3392
Double Anchor (3)	80/20	3091
Bolt Assembly (6)	80/20	3386	1/4-20 x 3/8"
Button Head Socket Cap Screw (6)	80/20	3604	1/4-20 x 3/4"
Ram Subassembly			Supplementary Figure 2
Block, Stop	Custom		Supplementary Figure 3
Block, Guide	Custom		Supplementary Figure 3
Rod, Ram	Custom		Supplementary Figure 4
Alignment Screw	Custom		Supplementary Figure 5
Plate, Mounting	Custom		Supplementary Figure 6
Linear Sleeve Bearing (2)	McMaster-Carr	8649T2
Hex Nut (3)	McMaster-Carr	92673A125	3/8-16 UNC
Socket Cap Screw (8)	McMaster-Carr	92196A108	4/40 x 3/8"
Socket Cap Screw (6)	McMaster-Carr	92196A032	4/40 x 1 1/8"
Socket Cap Screw (1)	McMaster-Carr	92196A267	10/32 3/8"
Magnet Subassembly			Supplementary Figure 7
Mount, Magnet	Custom		Supplementary Figure 8
Power Supply	McMaster-Carr	70235K23
Foot Switch	McMaster-Carr	7376k2
Electromagnet	McMaster-Carr	5698k111
Wire – 10 feet	McMaster-Carr	9936k12
Rod, Magnet	McMaster-Carr	95412A566	1/4" Threaded Rod x 7"
Corner Bracket (6)	80/20	4108
Socket Cap Screw (1)	McMaster-Carr	92196A705	10/32 1 1/4"
Hex Nut (4)	McMaster-Carr	92673A113	1/4-20 UNC
Complete Assembly			Supplementary Figure 9
Bracket, Leg Jaw (2)	Custom		Supplementary Figure 10
Platform, Fracture	Custom		Supplementary Figure 11
Jig, Positioning-Fracture	Custom		Supplementary Figure 12
기타
Pin Cutter	Medical Supplies and Equipment	150S
Needles	Sigma	Z192430, Z192376	23g x 1.5" – mouse femur, 27g x 1.25" – mouse tibia