《Acta Biomaterialia》：Micromechanical characterisation of osteoarthritic subchondral bone by micropillar compression
编辑推荐：
塞缪尔·麦克菲（Samuel McPhee）|玛尔塔·佩尼亚·费尔南德斯（Marta Pe?a Fernández）|莱卡·科里亚（Lekha Koria）|玛琳·孟戈尼（Marlène Mengoni）|莱纳·J·贝克（Rainer J Beck）|乔纳森·D·谢泼德（Jona
塞缪尔·麦克菲（Samuel McPhee）|玛尔塔·佩尼亚·费尔南德斯（Marta Pe?a Fernández）|莱卡·科里亚（Lekha Koria）|玛琳·孟戈尼（Marlène Mengoni）|莱纳·J·贝克（Rainer J Beck）|乔纳森·D·谢泼德（Jonathan D Shephard）|克莱尔·布罗克特（Claire Brockett）|乌韦·沃尔弗拉姆（Uwe Wolfram）
摘要
骨关节炎（OA）是一种多方面的关节疾病，它带来了重大的社会经济负担，并且仍然是一个重要的临床挑战。有证据表明，软骨下骨的结构和机械变化会影响OA的发病机制和发展，导致骨质量下降和软骨退化。虽然关于微结构和组织尺度弹性特性的变化已有大量研究，但软骨下骨在OA中的组织屈服响应及其与成分变化之间的关联尚未得到充分探讨。在这里，我们对从体内获取的未患疾病（ND）和患OA的胫骨远端样本中的软骨下骨板和骨小梁进行了准静态微柱压缩和纳米压痕实验。通过激光消融提取的微柱具有特定的锥度，这要求我们使用计算机模拟方法来反算构成每个微柱的骨组织的弹性模量和强度。ND和OA软骨下骨的弹性模量没有显著差异，而OA软骨下骨小梁的强度从46.0 MPa增加到57.3 MPa，但骨板中的强度没有变化。微柱拉曼光谱和定量背散射电子成像结果显示，矿化是决定微尺度下弹性模量和强度的关键因素。通过结合微观力学和组织成分分析，我们研究了这些机械特性之间的关系，以及OA如何影响软骨下骨的这些特性。
意义声明
骨关节炎带来了巨大的社会经济负担，因此需要不断改进治疗方法。关节处的异常机械力，如损伤、过载或老化，都与骨关节炎的发展有关。尽管健康组织的机制已经得到了很好的理解，但疾病对组织机械特性的影响仍需进一步研究。在这项研究中，我们首次使用微柱压缩技术来评估骨关节炎患者软骨下骨的组织尺度压缩强度。与未患疾病组织相比，仅在骨板下方的骨小梁中，OA患者的强度有所增加。成分分析证实矿化是决定组织机械特性的关键因素。这种微观力学和成分分析的结合有助于揭示组织特性及其如何受到骨关节炎的影响。
