Étude de la relaxation du stress et des réponses à l’échec dans la trachée
Summary
Le présent protocole détermine les propriétés de relaxation des contraintes de traction et de rupture des trachées porcines. Les résultats de ces méthodes peuvent aider à améliorer la compréhension des seuils viscoélastiques et de défaillance de la trachée et à faire progresser les capacités des modèles informatiques du système pulmonaire.
Abstract
Les propriétés biomécaniques de la trachée affectent directement le flux d’air et contribuent à la fonction biologique du système respiratoire. Comprendre ces propriétés est essentiel pour comprendre le mécanisme de lésion dans ce tissu. Ce protocole décrit une approche expérimentale pour étudier le comportement de relaxation du stress de la trachée porcine qui ont été pré-étirées à 0% ou 10% de déformation pendant 300 s, suivies d’une charge de traction mécanique jusqu’à la rupture. Cette étude fournit des détails sur la conception expérimentale, l’acquisition de données, les analyses et les résultats préliminaires des tests biomécaniques des trachées porcines. En utilisant les étapes détaillées fournies dans ce protocole et le code MATLAB d’analyse des données, les études futures peuvent étudier le comportement viscoélastique dépendant du temps du tissu trachée, ce qui est essentiel pour comprendre ses réponses biomécaniques dans des conditions physiologiques, pathologiques et traumatiques. En outre, des études approfondies du comportement biomécanique de la trachée contribueront de manière critique à améliorer la conception de dispositifs médicaux connexes tels que les implants endotrachéaux largement utilisés lors des chirurgies.
Introduction
Malgré son rôle critique dans les maladies pulmonaires, la plus grande structure des voies respiratoires, la trachée, a peu d’études détaillant ses propriétés viscoélastiques1. Une compréhension approfondie du comportement viscoélastique de la trachée, dépendant du temps, est essentielle à la recherche en mécanique pulmonaire, car la compréhension des propriétés matérielles spécifiques des voies respiratoires peut aider à faire progresser la science de la prévention des blessures, du diagnostic et de l’intervention clinique pour les maladies pulmonaires, qui sont la troisième cause de décès aux États-Unis 2,3,4.
Les études de caractérisation tissulaire disponibles ont rapporté les propriétés de rigidité de la trachée 5,6,7,8. Les réponses mécaniques dépendantes du temps ont été peu étudiées malgré leur importance dans le remodelage tissulaire, qui est également modifié par la pathologie 9,10. De plus, le manque de données de réponse dépendantes du temps limite également les capacités prédictives des modèles informatiques de mécanique pulmonaire qui ont actuellement recours à l’utilisation des lois constitutives génériques. Il est nécessaire de combler cette lacune en effectuant des études de relaxation du stress qui peuvent fournir les caractéristiques matérielles requises pour éclairer les études biophysiques de la trachée. La présente étude offre des détails sur les méthodes de test, l’acquisition de données et les analyses de données pour étudier le comportement de relaxation du stress de la trachée porcine.
Protocol
Representative Results
Discussion
Très peu d’études ont rapporté les propriétés de relaxation du stress de la trachée21,23. Des études sont nécessaires pour renforcer notre compréhension des réponses dépendantes du temps du tissu trachéal. Cette étude propose des étapes détaillées pour effectuer de telles enquêtes; Cependant, les étapes critiques suivantes du protocole doivent être assurées pour des tests fiables: (1) une bonne hydratation des tissus, (2) une distribution si…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La recherche rapportée dans cette publication a été soutenue par l’Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain des National Institutes of Health sous le numéro d’attribution R15HD093024 et le prix CAREER de la National Science Foundation numéro 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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