组织材料力学综合实验 返回列表页

目的：由于它们的大小（~1mm），小鼠模型在绘制其关节表面的生物力学特性方面提出了重大挑战。本研究的目的是确定是否可以使用自动压痕技术来绘制小鼠膝关节表面的生物力学特性，并确定自发发展为骨关节炎的小鼠品系 (STR/ort) 的关节软骨的早期改变（OA）在他们膝盖的内侧。

材料和方法：生物力学测量是在五只健康的 Balb/c 雄性（12-15 周龄）和五只年龄和性别匹配的 STR/ort 小鼠的左股骨髁和胫骨平台上进行离体的，使用 3 轴机械配备多轴称重传感器的测试仪（Mach-1 v500css，Biomomentum，Laval）。使用直径为 0.35 mm 的球形压头（1 秒内压入 30 m，松弛 20 秒）进行压痕测量（30-42/表面）。在进行生物力学测试后，将关节表面固定在 4% 多聚甲醛中进行组织学评估。报告的数据是压痕深度为 10m 的结构刚度。为了比较健康和 OA 发育动物之间的结构刚度，每个关节表面分为 4 个区域，外侧内侧 (I)、内侧内侧 (II)、内侧 (III) 和外侧 (IV)。数据报告为每个这些区域的平均值 ± SE (n = 5)。通过方差分析进行统计分析。

结果：在健康动物中，10 m 压痕深度处的结构刚度映射显示出与大型动物相似的空间分布（图 1 和 2，插入）。OA 和健康小鼠的内侧髁外侧和内侧半部的结构刚度（图 1）相似。OA 和健康小鼠的外侧平台刚度也没有显着差异。相比之下，OA 小鼠内侧髁外半部的刚度 (5.9±0.7 N/mm) 显着低于健康小鼠 (10.2±1.1 N/mm, ANOVA, p<0.05)。OA 小鼠外侧髁突和外侧平台内半部的结构刚度低于健康小鼠（ANOVA，p<0.05）。

结论：本研究表明，这种自动压痕技术可以绘制小鼠膝关节的生物力学特性。机械特性的映射显示出与先前观察到的较大物种（人类、绵羊和大鼠）相似的分布模式。在已知会在 STR/ort 应变中发生 OA 的部位识别出结构刚度较低的软骨区域，表明该方法可用于识别和表征 OA 影响的关节表面。正在进行研究以通过组织学验证受影响区域的软骨质量。这些结果表明，压痕映射可用于小鼠模型，以测试旨在抑制软骨降解或改善其在 OA 或关节损伤后愈合的药物的功效。