Un expérimental et Finite Element Protocole pour Enquêter sur la transport des solutés neutres et chargés dans Cartilage Articulaire
Summary
Nous vous proposons un protocole d'enquêter sur le transport des molécules chargées et non chargées dans le cartilage articulaire à l'aide de méthodes expérimentales et numériques récemment mis au point.
Abstract
L'arthrose (OA) est une maladie débilitante qui est associée à la dégénérescence du cartilage articulaire et de l'os sous-chondral. La dégénérescence du cartilage articulaire altère sa fonction de support de charge sensiblement comme il subit une dégradation chimique considérable, à savoir la perte et la perturbation de fibrilles de collagène protéoglycane. Un bon moyen d'enquêter sur les mécanismes d'endommagement chimique au cours de l'arthrose est d'exposer les échantillons de cartilage à un soluté externe et contrôler la diffusion des molécules. Le degré de dégradation du cartilage ( à savoir la concentration et la configuration des macromolécules essentielles) est associée à la perte d'énergie de collision de solutés externes tout en se déplaçant à travers le cartilage articulaire crée différentes caractéristiques de diffusion par rapport à un cartilage sain. Dans cette étude, nous présentons un protocole, qui se compose de plusieurs étapes et est basée sur les micro-C expérimental développé précédemment14px; "> omputed T omography (micro-CT) et la modélisation par éléments finis Le transport des molécules iodées chargées et non chargées est d' abord enregistrée à l' aide de micro-CT, qui est suivie par l' application de modèles d'éléments biphasique-soluté et multiphasiques finis pour obtenir des coefficients de diffusion. et des densités de charge fixe à travers des zones de cartilage.
Introduction
Le transport moléculaire joue un rôle essentiel dans l'homéostasie des joints d' articulation, la livraison d'agents thérapeutiques pour le cartilage articulaire et de l' imagerie du cartilage contraste amélioré 1, 2, 3. Des facteurs tels que l' intégration du cartilage et intact, la charge du soluté et la taille ainsi que l' osmolalité et la concentration du bain en contact avec le cartilage peut influencer le taux de transport 4, 5, 6. Le transport de solutés, soit neutres ou chargés, peut être différente entre les zones de cartilage articulaire, parce que chaque zone est constituée de différentes concentrations et les orientations de grandes molécules de la matrice extracellulaire, à savoir les protéoglycanes (PG) et le collagène de type II 1, 7, 8, 9,lass = "xref"> 10, 11. Plus important encore , le transport des solutés charge peut être fortement dépendante de la concentration de protéoglycanes comportant des charges négatives fixes au sein de la matrice extracellulaire qui augmente à travers le cartilage articulaire 8, 9. Ces paramètres particulièrement la densité de charge fixe (FCD), l'orientation des fibrilles de collagène et de la variation de la teneur en eau dans le cartilage peuvent subir des altérations de l'arthrose (OA) progresse, signifiant ainsi l'importance d'étudier la diffusion à travers le cartilage.
Dans la présente étude, un protocole basé sur une enquête préalable des études expérimentales et informatiques établis 6, 8, 9 est proposé de précision diffusion dans différentes conditions aux limites en utilisant des solutés neutres et chargés dans un modèle bain fini de diffusion. Til a proposé des procédés de formation d'image sont composées de micro-tomographie par ordinateur (micro-CT) d'un système comprenant le cartilage et un bain-fini supporté par biphasique-soluté avancée et multiphasiques modèles d'éléments finis. Ces modèles permettent d'obtenir les coefficients de diffusion des molécules neutres et chargées, ainsi que dans diverses zones FCD du cartilage articulaire. L'utilisation de ces modèles, on peut acquérir une meilleure compréhension du comportement des molécules diffusantes neutres et chargées qui pourraient être utilisés pour étudier les interactions entre le cartilage et superposant bain fini.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nous avons présenté un protocole expérimental associé à une procédure de modélisation par éléments finis pour étudier la diffusion de solutés neutres et chargés à travers le cartilage articulaire. Selon nos études récentes, les modèles proposés pourraient décrire avec précision le transport des deux solutés neutres (biphasé-soluté) et chargés négativement (multiphasique) dans les différentes zones du cartilage articulaire 8, 9. Il est la…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à exprimer leur gratitude à M. Jeroen van den Berg et M. Matthijs Wassink du groupe mécanique de développement à UMC Utrecht pour leur aide dans le processus d'emballage des bouchons ostéochondrales. Ce travail a été soutenu par une subvention de la Fondation néerlandaise de l'arthrite.
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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