Tensile Mechanical Properties of Dry Cortical Bone Extracellular Matrix: A Comparison Among Two Osteogenesis Imperfecta and One Healthy Control Iliac Crest Biopsies
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Osteogenesis imperfecta (OI) is a genetic, collagen‐related bone disease that increases the incidence of bone fractures. Still, the origin of this brittle mechanical behavior remains unclear. The extracellular matrix (ECM) of OI bone exhibits a higher degree of bone mineralization (DBM), whereas compressive mechanical properties at the ECM level do not appear to be inferior to healthy bone. However, it is unknown if collagen defects alter ECM tensile properties. This study aims to quantify the tensile properties of healthy and OI bone ECM. In three transiliac biopsies (healthy n = 1, OI type I n = 1, OI type III n = 1), 23 microtensile specimens (gauge dimensions 10 × 5 × 2 μm3) were manufactured and loaded quasi‐statically under tension in vacuum condition. The resulting loading modulus and ultimate strength were extracted. Interestingly, tensile properties in OI bone ECM were not inferior compared to controls. All specimens revealed a brittle failure behavior. Fracture surfaces were graded according to their mineralized collagen fibers (MCF) orientation into axial, mixed, and transversal fracture surface types (FST). Furthermore, tissue mineral density (TMD) of the biopsy cortices was extracted from micro–computed tomogra[hy (μCT) images. Both FST and TMD are significant factors to predict loading modulus and ultimate strength with an adjusted R2 of 0.556 (p = 2.65e−05) and 0.46 (p = 2.2e−04), respectively. The influence of MCF orientation and DBM on the mechanical properties of the neighboring ECM was further verified with quantitative polarized Raman spectroscopy (qPRS) and site‐matched nanoindentation. MCF orientation and DBM were extracted from the qPRS spectrum, and a second mechanical model was developed to predict the indentation modulus with MCF orientation and DBM (R2 = 67.4%, p = 7.73e−07). The tensile mechanical properties of the cortical bone ECM of two OI iliac crest biopsies are not lower than the one from a healthy and are primarily dependent on MCF orientation and DBM. © 2023 The Authors. JBMR Plus published by Wiley Periodicals LLC on behalf of American Society for Bone and Mineral Research.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».