여기에서는 쥐의 대퇴골 이형성증 조직에서 box-cavity 결손을 생성하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 모델은 생체역학적 스트레스 하에서 생체재료 성능을 평가하고 막내 골형성과 관련된 뼈 재생 메커니즘을 탐구할 수 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
심각한 뼈 결손이나 복잡한 골절은 유합 불필요 또는 불충분한 뼈 치유와 같은 심각한 합병증을 초래할 수 있습니다. 세포, 골격 및 사이토카인의 적용과 관련된 조직 공학은 뼈 재생을 위한 유망한 솔루션으로 간주됩니다. 결과적으로, 뼈 결손을 시뮬레이션하는 다양한 동물 모델은 뼈 치유를 위한 조직 공학의 치료 잠재력을 탐구하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 연구에서 우리는 쥐의 대퇴골 중앙에 상자 모양의 대뇌 피질 뼈 결손 모델을 구축했으며, 이는 뼈 치유를 촉진하는 생체 재료의 기능을 평가하기 위한 이상적인 모델 역할을 할 수 있습니다. 이 상자 모양의 피질 뼈 결손은 구강 저속 핸드피스를 사용하여 뚫고 선반 바늘로 모양을 잡았습니다. 수술 후 micro-CT 분석을 즉시 실시하여 box-cavity cortical bone 결손의 성공적인 확립을 확인했습니다. 그런 다음 쥐의 수술한 쪽에 있는 대퇴골을 수술 후 여러 시점(0일, 2주, 4주 및 6주)에서 수확했습니다. 각 샘플의 결손 부위의 치유 과정은 micro-CT, hematoxylin 및 eosin(H&E) 염색, Masson 트리크롬 염색을 사용하여 평가되었습니다. 이러한 결과는 intramagranous ossification과 일치하는 치유 패턴을 보여주었으며, 치유는 본질적으로 6주까지 완료되었습니다. 이 동물 모델의 치유 과정의 분류는 뼈 조직 결손 치유 중 막내 골화를 표적으로 하는 새로운 생체 재료 및 약물을 조사하기 위한 효과적인 in vivo 방법을 제공합니다.
서론
골절 및 결손은 종종 외상, 종양, 염증 및 선천성 기형으로 인해 발생합니다 1,2. 젊고 건강한 사람의 뼈 조직은 일반적으로 강력한 재생 능력을 가지고 있지만3 전신 질환(예: 당뇨병, 골다공증 및 감염)으로 인한 임계 크기를 초과하는 결함이나 치유 장애는 여전히 뼈 불연속성 또는 치유 장애와 같은 합병증을 유발할 수 있습니다4. 이러한 임상적 문제를 해결하기 위해 뼈 이식 또는 생체 재료는 일반적으로 심각한 결함이 있는 뼈를 대체하거나 큰 뼈 부분을 재건하는 데 사용됩니다. 그러나 이러한 치료법에는 한계가 있습니다. 예를 들어, 자가 골 이식술은 황금 표준으로 간주되지만 기증자 공급이 제한되고 잠재적인 기증자 부위 합병증으로 어려움을 겪습니다 5,6. 동종이식은 또한 면역 매개 거부 반응, 질병의 잠재적 전염, 이식편의 생체역학적, 생물학적 특성에 대한 부정적인 영향과 같은 특정 위험을 제시한다7.
최근 ....
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프로토콜
이 연구의 모든 동물 시술은 쓰촨 대학교 중국 서부 구강 학교 윤리 위원회(WCHSIRB-D-2021-597)에서 검토하고 승인했습니다. 본 연구에는 Sprague-Dawley 랫트(수컷, 체중 300g)가 사용되었습니다.
1. 수술 전 준비
- 기기 준비
- 이 연구에 사용된 수술 기구에 대해서는 그림 1A 를 참조하십시오: 전기 면도기, 조직 가위, 안과 가위, 안과 겸자, 일회용 메스, 골막 분리기, 구강 저속 핸드피스, 구강 프로브, 일회용 세척 진공 청소기, 바늘 홀더, 3.0 봉합사.
- 구강 프로브를 준비하고 결함의 직경에 따라 마커 펜으로 프로브의 큰 구부러진 끝을 표시합니다(그림 1B). 이를 사용하여 수술 중 결함의 크기를 확인합니다.
- 사용하기 전에 시술을 수행하는 데 사용되는 모든 수술 재료와 기구를 멸균하십시오. 원하는 재료를 접힌 천이나 포장지에 포장하고 증기 멸균을 위해 오토클레이브 테이프로 밀봉합니다(125-135°C에서 20-25분 동안).
- 수술 부위 준비: 75% 알코올을 분사하여 수술대와 수술대 주변 환경을 소독합니다. 수술대에....
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결과
이 프로토콜에서는 드릴링을 통해 4.5mm x 1.5mm 크기의 쥐 대퇴골 상자 공동 결함 모델을 성공적으로 구축했습니다. 치유과정을 분석하기 위해 수술 후 0일, 2주, 4주, 6주에 수술 부위의 대퇴 조직을 채취하였는데, 이는랫트의 대퇴 외상 치유 과정에서 내연골 골화, 골내 골화, 골변형이 이루어지는 주요 시점이다. 수술 후 0일차에 micro-CT 비트맵 데이터에서 3D 모델을 재구성한 결과, 골수강까지 4.5mm x 1.5mm 깊이의 대퇴골의 상자 공동 결손을 성공적으로 모델링한 것으로 나타났습니다(그림 3A). micro-CT 결과는 모델 생성 2주 후에 대뇌 피질 뼈 결손의 틈새 공간에서 광물화된 섬유주 뼈 형성을 보여주었습니다(그림 3B). 결손 부위의 새로운 뼈 조직 표면은 성숙하고 조밀한 피질 뼈를 보여주.......
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토론
전임상 동물 모델은 뼈 치유와 생체 재료가 뼈 재생에 미치는 영향을 조사하는 데 필수적입니다. 이 프로토콜은 임상적 골 재생과 관련된 막내 골 형성 과정을 복제하는 대퇴골 상자강 결손 모델을 보여줍니다. 결손 부위는 사전 표시된 구강 프로브를 사용하여 수술 중 표준화되었습니다. Micro-CT 및 조직병리학적 염색 결과, 6주에 걸쳐 점진적인 치유가 보였으며 골막이 두꺼워지고 새로운 섬유주 뼈가 형성된 후 조밀한 피질 뼈가 형성되었습니다. 치유 과정에서 연골 조직이 관찰되지 않았으며, 이는 막내 골형성을 나타냅니다. 이 발견은 임상적 뼈 재생에서 생체 재료 또는 약물의 역할을 연구하기 위한 새로운 관점을 제시합니다.
이 프로토콜은 다음과 같은 몇 가지 요소에 세심한 주의를 기울여야 합니다: (i) 심부 마취는 동물의 고통을 예방하고 정확한 결함 위치 파악을 보장하기 위한 전제 조건입니다. 마취 깊이와 활력 징후를 주의 깊게 모니터링해야 합니다. (ii) 근육 분리 중에는 회복을 .......
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공개 사항
모든 원본 데이터와 이미지가 이 백서에 포함되어 있습니다. 저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
감사의 글
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 82101000 (HW), U21A20368 (LY) 및 82100982 (FL)의 보조금으로 자금을 지원했으며 쓰촨 과학 기술 프로그램 2023NSFSC1499 (HW)의 지원을 받았습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1.2mm 저속 볼 드릴 | Dreybird Medical Equipment Co., Ltd. | RA3-012 | 상자 캐비티 결함 |
| 3.0 봉합 | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | 없음 | 봉합 상처용 |
| 4% 파라포름알데히드 | Biosharp | BL539A | 대퇴골 표본 고정용 |
| 면봉 Haishi | Hainuo Group Co., Ltd. | 20120047 | 피부 살균 및 수술 분야의 청소를 위해 |
| Cotton sticks | Lakong Medical Devices Co., Ltd. | M6500R | 피부 소독용 |
| 치과 기공사 연삭기 | 마라톤 | N3-140232 | 상자 캐비티 결함 준비용 |
| 일회용 메스 | Hangzhou Huawei Medical Supplies Co., Ltd. | 20100227 | 피부 절개 부위 및 근육 조직을 뚜렷하게 분리하기 위해 |
| 전기 면도기 | JASE | BM320210 | 수술 부위의 모발 조직 제거 |
| Hematoxylin 및 Eosin Stain kit | Biosharp | C1005 | 검체의 조직학적 분석용 |
| Masson' s Trichrome Stain Kit | Solarbio | G1340 | 표본의 조직학적 분석을 위한 |
| Micro CT | Scanco medical, ag | µ CT 45 | 대퇴 샘플의 결함 치유 분석을 위해 |
| 바늘 홀더 | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | 없음 | 봉합사 고정 바늘 용 |
| 올림푸스 연구 등급 전체 슬라이드 스캐닝 시스템 VS200 | Chengdu Knowledge Technology Co. | VS200 | HE 염색 및 Masson 염색 |
| 안과 겸자 | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | 없음 | 피부, 근육 조직 클램핑용 |
| 안과 가위 | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | 없음 | 피부 절개 접근 방식을 형성하기 위해 |
| 구강 저속 핸드피스 | 마라톤 | Y221101003 | 상자 구멍 결함 준비를 위해 |
| 구강 프로브 | Shanghai Sangda Medical Insurance Co., Ltd. | 20000143 | 결함의 직경 측정용 |
| Periosteal separator | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | 없음 | 근육 조직의 둔탁한 분리를 위해 |
| Sprague– Dawley 쥐 | Byrness Weil Biotech Ltd | 없음 | 대퇴골 boxy cavitary 결함 |
| 조직 가위 | Chengdu Shifeng Co., Ltd.의 | 없음 | : 피부 절개 접근법을 형성하기 위해 |
참고문헌
- Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. Fracture healing: mechanisms and interventions. Nat Rev Rheumatol. 11 (1), 45-54 (2015).
- Claes, L., Recknagel, S., Ignatius, A. Fracture healing under healthy and inflammatory conditions. Nat Rev Rheumatol. 8 (3), 133-143 (2012). <....
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