Экспериментальный и конечные элементы протокол по расследованию транспорта нейтральных и заряженных растворенных веществ через суставной хрящ

Summary

Мы предлагаем протокол исследовать перенос заряженных и незаряженных молекул через суставного хряща с помощью недавно разработанных экспериментальных и численных методов.

Abstract

Остеоартроз (ОА) является изнурительным заболеванием, которое связанно с дегенерацией суставного хряща и субхондральной костью. Дегенерации суставного хряща ухудшает свою функцию несущей , по существу , как он испытывает огромную химическую деградацию, т.е. протеогликанов и коллаген потери разрушения фибрилл. Одним из перспективных способов, чтобы исследовать механизмы химического повреждения во время ОА, чтобы выставить образцы хряща к внешнему растворенного вещества и контролировать диффузию молекул. Степень повреждение хряща (т.е. концентрации и конфигурация основных макромолекул) связана с коллизионной потерей энергии внешних растворенных веществ при перемещении через суставной хрящ создает различные характеристики диффузии по сравнению со здоровым хрящом. В этом исследовании мы вводим протокол, который состоит из нескольких этапов и основан на ранее разработанной экспериментальной микро-C14px; "> omputed Т omography (микро-КТ) и моделирование конечных элементов Перенос заряженных и незаряженных йодированных молекул сначала записываются с использованием микро-КТ, которая сопровождается применением двухфазного-растворенное вещество и многофазные конечные модели элемента для получения коэффициентов диффузии. и фиксированной плотности заряда по хрящевых зон.

Introduction

Молекулярный транспорт играет важную роль в гомеостазе Артикуляционных суставов, доставка терапевтических средств в суставном хрящ и контрастное усилением хрящ изображения ^{1, 2, 3.} Такие факторы, как интеграция хрящевой и интактность, растворенное вещество заряд и размер, а также осмоляльность и концентрация ванны в контакте с хрящом может повлиять на скорости транспортировки ^{4, 5, 6.} Перенос растворенных веществ, либо нейтральных или заряженного, может быть разным между суставными зонами хряща, так как каждая зона состоит из различных концентраций и ориентаций основных внеклеточных матричных молекул, а именно протеогликаны (PGS) и коллаген типа II , ^{1, 7, 8, 9,}деваха = "Xref"> ^{10, 11.} Что еще более важно, перенос заряженных растворенных веществ может быть в значительной степени зависят от концентрации протеогликанов , содержащих отрицательные заряды в пределах фиксированных внеклеточного матрикса , который увеличивает через суставной хрящ ^{8, 9.} Эти параметры особенно фиксированная плотность заряда (FCD), ориентация коллагеновых фибрилл и изменений содержания воды через хрящ может подвергаться изменениям, как остеоартрит (ОА) прогрессирует, тем самым показывая важность изучения диффузии через хрящ.

В текущем исследовании, протокол , основанный на ранее установленных экспериментальных и расчетных исследований ^{6, 8, 9} Предлагается точно исследовать диффузию при различных граничных условиях с использованием нейтральных и заряженных растворенные в конечномерном ванной модели диффузии. Tон предложил методы состоят из микро-компьютерная томография (микро-КТ) системы, включая хрящи и конечную баню при поддержке передовым двухфазным-растворенным веществом и многофазными моделями конечных элементов. Эти модели позволяют получить коэффициенты диффузии нейтральных и заряженных молекул, а также FCDs в различных зонах суставного хряща. Используя эти модели, можно получить лучшее представление о поведении диффундирующих нейтральных и заряженных молекул, которые могут быть использованы для изучения взаимодействия между хрящом и перекрывающей конечной ванной.

Protocol

Примечание: Протокол , представленный здесь , заимствован из экспериментальных и расчетных процедур последних научных статей 6, 8, 9. Протокол показан на фиг.1. В трупные материалы были собраны с разрешения…

Representative Results

Представительные результаты , приведенные здесь, взяты из предыдущих научных работ 6, 8, 9, 16. В ОА, суставной хрящ претерпевает значительные изменения , что наиболее в…

Discussion

Мы представили экспериментальный протокол в сочетании с процедурой конечных элементов моделирования для изучения диффузии заряженных и нейтральных растворов через суставной хрящ. По нашим последним исследованиям, предлагаемые модели могут точно описать перенос как нейтрального (д?…

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