Improving our understanding of metal implant failures: Multiscale chemical imaging of exogenous metals in ex-vivo biological tissues
Notice bibliographique
Résumé
Biological exposures to micro- and nano-scale exogenous metal particles generated as a consequence of in-service degradation of orthopaedic prosthetics can result in severe adverse tissues reactions. However, individual reactions are highly variable and are not easily predicted, due to in part a lack of understanding of the speciation of the metal-stimuli which dictates cellular interactions and toxicity. Investigating the chemistry of implant derived metallic particles in biological tissue samples is complicated by small feature sizes, low concentrations and often a heterogeneous speciation and distribution. These challenges were addressed by developing a multi-scale two-dimensional X-ray absorption spectroscopic (XAS) mapping approach to discriminate sub-micron changes in particulate chemistry within ex-vivo tissues associated with failed CoCrMo total hip replacements (THRs). As a result, in the context of THRs, we demonstrate much greater variation in Cr chemistry within tissues compared with previous reports. Cr compounds including phosphate, hydroxide, oxide, metal and organic complexes were observed and correlated with Co and Mo distributions. This variability may help explain the lack of agreement between biological responses observed in experimental exposure models and clinical outcomes. The multi-scale 2D XAS mapping approach presents an essential tool in discriminating the chemistry in dilute biological systems where speciation heterogeneity is expected. SIGNIFICANCE: Metal implants are routinely used in healthcare but may fail following degradation in the body. Although specific implants can be identified as 'high-risk', our analysis of failures is limited by a lack of understanding of the chemistry of implant metals within the peri-prosthetic milieu. A new approach to identify the speciation and variability in speciation at sub-micron resolution, of dilute exogenous metals within biological tissues is reported; applied to understanding the failure of metallic (CoCrMo) total-hip-replacements widely used in orthopedic surgery. Much greater variation in Cr chemistry was observed compared with previous reports and included phosphate, hydroxide, oxide, metal and organic complexes. This variability may explain lack of agreement between biological responses observed in experimental exposure models and clinical outcomes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».