Absence of systemic toxicity in mouse model towards BaTiO3 nanoparticulate based eluate treatment

One of the existing issues in implant failure of orthopedic biomaterials is the toxicity induced by the fine particles released during long term use in vivo, leading to acute inflammatory response. In developing a new class of piezobiocomposite to mimic the integrated electrical and mechanical properties of bone, bone-mimicking physical properties as well as in vitro cytocompatibility properties have been achieved with spark plasma sintered hydroxyapatite (HA)-barium titanate (BaTiO3) composites. However, the presence of BaTiO3 remains a concern towards the potential toxicity effect. To address this issue, present work reports the first result to conclusively confirm the non-toxic effect of HA-BaTiO3 piezobiocomposite nanoparticulates, in vivo. Twenty BALB/c mice were intraarticularly injected at their right knee joints with different concentrations of HA-BaTiO3 composite of up to 25 mg/ml. The histopathological examination confirmed the absence of any trace of injected particles or any sign of inflammatory reaction in the vital organs, such as heart, spleen, kidney and liver at 7 days post-exposure period. Rather, the injected nanoparticulates were found to be agglomerated in the vicinity of the knee joint, surrounded by macrophages. Importantly, the absence of any systemic toxicity response in any of the vital organs in the treated mouse model, other than a mild local response at the site of delivery, was recorded. The serum biochemical analyses using proinflammatory cytokines (TNF-alpha and IL-1 beta) also complimented to the non-immunogenic response to injected particulates. Altogether, the absence of any inflammatory/ adverse reaction will open up myriad of opportunities for BaTiO3 based piezoelectric implantable devices in biomedical applications.

Estudio de la incidencia de ampollas en el "trekking" y sus factores asociados

Objetivo: Determinar los factores asociados con la presencia de ampollas durante el senderismo. Método: La población de estudio fueron 1155 peregrinos que recibieron asistencia podológica. La información fue obtenida mediante una anamnesis y una exploración podológica. Los factores analizados fueron: edad, sexo, entrenamiento previo, nacionalidad, tipo de calzado, antigüedad del mismo y kilómetros realizados. Resultados: Las ampollas se encontraron en el 71,9 % de los peregrinos y se distribuyeron de manera similar en ambos pies, afectando principalmente el talón (20%) y el quinto dedo (14,6 %). Se encontró asociación con el sexo (p < 0,05). Las deportivas fueron las menos asociadas con ampollas (p = 0,03). No hubo relación significativa con el entrenamiento previo y el uso de calzado nuevo. Conclusiones: La incidencia de ampollas entre los senderistas fue del 80 %, y se asoció con el sexo (mayor en la mujer) y el tipo de calzado.

Advances in the surface defect machining (SDM) of hard steels

This paper reports the realisation of precision surface finish (Ra 30 nm) on AISI 4340 steel using a conventional turret lathe by adapting and incorporating a surface defect machining (SDM) method [Wear, 302, 2013 (1124-1135)]. Conventional ways of machining materials are limited by the use of a critical feed rate, experimentally determined as 0.02 mm/rev, beyond which no appreciable improvement in the machined quality of the surface is obtained. However, in this research, the novel application of an SDM method was used to overcome this minimum feed rate limitation ultimately reducing it to 0.005 mm/rev and attaining an average machined surface roughness of 30 nm. From an application point of view, such a smooth finish is well within the values recommended in the ASTM standards for total knee joint prosthesis. Further analysis was done using SEM imaging, white light interferometry and numerical simulations to verify that adapting SDM method provides improved surface integrity by reducing the extent of side flow, microchips and weldments during the hard turning process.

Estudo comparativo entre criança com e sem joelhos valgos praticantes de hóquei em patins utilizando diferentes sistemas de análise

O presente estudo tem como objetivo comparar experimentalmente duas crianças praticantes de Hóquei em Patins, uma normal e uma com a patologia dos joelhos valgos, avaliando qualitativamente as diferenças posturais, estáticas e dinâmicas, decorrentes da utilização dos patins específicos desta modalidade, através do sistema de análise da Força de Reação do Solo (FRS), de Eletromiografia (EMG), de captura de movimento, e de modelação e simulação. Para atingir o objetivo definiu-se um protocolo de ensaios com as seguintes tarefas: repouso com e sem patins, marcha, corrida, deslizar com os dois pés apoiados e deslizar com o pé esquerdo levantado. No repouso avaliou-se a variação do ponto de aplicação da FRS da criança normal e patológica, com e sem patins. Ainda na tarefa de repouso avaliou-se também as componentes médio-lateral, antero-posterior individualmente e a componente vertical da FRS, juntamente com a atividade muscular dos músculos Gastrocnémio Medial (GM), Recto Femoral (RF), Vasto Medial (VM), Vasto Lateral (VL), Bicípete Femoral (BF), Semitendinoso (ST), Tensor da Fascia Lata (TFL), Gastrocnémio Lateral (GL), de forma a comparar os valores de intensidade de FRS e da atividade muscular dos diferentes instantes de tempo desta tarefa. Para as restantes tarefas apenas se avaliou individualmente as componentes médio-lateral e antero-posterior da FRS e a componente vertical da FRS juntamente com a atividade muscular dos referidos músculos, salientando as diferenças evidentes entre as curvas da criança normal e as curvas da criança patológica durante os diferentes instantes do movimento. Todas as tarefas referidas, exceto a tarefa de repouso com patins, foram ainda simuladas recorrendo a modelos músculo-esqueléticos. A partir destas simulações do movimento obtiveram-se os ângulos articulares e efetuou-se a respetiva análise. No final dos resultados obtidos apresentou-se uma tabela de resumo com o cálculo dos coeficientes de variação de cada grandeza, exceto nos gráficos da posição no espaço da FRS, onde se constatou que existe uma grande variabilidade inter-individuo em cada tarefa. A análise dos resultados de cada tarefa permite concluir que a utilização de patins pode trazer uma maior ativação muscular para a criança patológica, embora se verifique instabilidade articular. Apesar dessa instabilidade pode-se inferir que, uma maior ativação muscular decorrente da utilização de patins, tal como acontece na prática do hóquei em patins, pode trazer uma melhoria, a longo prazo, na estabilidade da articulação do joelho e na sustentação corporal, proporcionada pelo fortalecimento muscular.

Apport d’une évaluation biomécanique 3D du genou dans la prise en charge orthopédique de patients ayant une rupture du ligament croisé antérieur

Parmi les blessures sportives reliées au genou, 20 % impliquent le ligament croisé antérieur (LCA). Le LCA étant le principal stabilisateur du genou, une lésion à cette structure engendre une importante instabilité articulaire influençant considérablement la fonction du genou. L’évaluation clinique actuelle des patients ayant une atteinte au LCA présente malheureusement des limitations importantes à la fois dans l’investigation de l’impact de la blessure et dans le processus diagnostic. Une évaluation biomécanique tridimensionnelle (3D) du genou pourrait s’avérer une avenue innovante afin de pallier à ces limitations. L’objectif général de la thèse est de démontrer la valeur ajoutée du domaine biomécanique dans (1) l’investigation de l’impact de la blessure sur la fonction articulaire du genou et dans (2) l’aide au diagnostic. Pour répondre aux objectifs de recherche un groupe de 29 patients ayant une rupture du LCA (ACLD) et un groupe contrôle de 15 participants sains ont pris part à une évaluation biomécanique 3D du genou lors de tâches de marche sur tapis roulant. L’évaluation des patrons biomécaniques 3D du genou a permis de démontrer que les patients ACLD adoptent un mécanisme compensatoire que nous avons intitulé pivot-shift avoidance gait. Cette adaptation biomécanique a pour objectif d’éviter de positionner le genou dans une condition susceptible de provoquer une instabilité antérolatérale du genou lors de la marche. Par la suite, une méthode de classification a été développée afin d’associer de manière automatique et objective des patrons biomécaniques 3D du genou soit au groupe ACLD ou au groupe contrôle. Pour cela, des paramètres ont été extraits des patrons biomécaniques en utilisant une décomposition en ondelettes et ont ensuite été classifiés par la méthode du plus proche voisin. Notre méthode de classification a obtenu un excellent niveau précision, de sensibilité et de spécificité atteignant respectivement 88%, 90% et 87%. Cette méthode a donc le potentiel de servir d’outil d’aide à la décision clinique. La présente thèse a démontré l’apport considérable d’une évaluation biomécanique 3D du genou dans la prise en charge orthopédique de patients présentant une rupture du LCA; plus spécifiquement dans l’investigation de l’impact de la blessure et dans l’aide au diagnostic.

Analyse cinématique de la marche de travailleurs exposés à une surcharge mécanique sur l’articulation fémoro-tibiale (AF-T)

De nombreuses études concluent que la charge mécanique supportée par le genou, qu’elle soit reliée à l’obésité, aux sports intenses, à une altération biomécanique des structures de l’articulation ou à une exposition à des charges lourdes durant les activités occupationnelles, est considérée comme un facteur de risque important au développement de la gonarthrose. La gonarthrose reliée au travail a été le sujet de nombreuses études et plusieurs d’entre elles ont rapporté une prévalence accrue de la gonarthrose chez les travailleurs de certains domaines en particulier, comme la construction, la pose de plancher, la peinture, l’exploitation minière, l’agriculture et le travail en atelier et en milieu de la santé. Les personnes qui travaillent dans ces métiers sont exposées à des positions ou des activités nuisibles, comme travailler à genoux ou accroupi, monter des escaliers ou des échelles, transporter des changes lourdes et marcher de façon prolongée. Ces gestes surchargent l’articulation du genou, ce qui cause des modifications aux structures de l’articulation du genou ou aux adaptations neuromusculaires de patron de mouvement du genou. Ces modifications structurelles et adaptations neuromusculaires peuvent apporter des changements cinématiques à la marche qui peuvent initier la gonarthrose ou contribuer à sa progression. L’objectif principal de la présente étude était d’analyser l’effet d’une surcharge mécanique sur l’articulation fémoro-tibiale (AF-T) subie au travail lors d’une tâche de marche et comparer le patron cinématique de l’articulation fémoro-tibiale des travailleurs exposés à une surcharge mécanique à celui des travailleurs non exposés. Vingt-quatre travailleurs exposés à une surcharge mécanique et neuf travailleurs non exposés ont participé à l’étude. Les données cinématiques de la marche ont été enregistrées au niveau du genou dans des conditions cliniques en utilisant un système de suivi du mouvement électromagnétique. Les paramètres suivant ont été extraits et utilisés pour la comparaison des groupes : l’angle maximum lors du contact initial, l’angle ii maximum de flexion durant la réponse à la charge, l’angle minimum au moment de l’appui unipodal et l’étendue max-min du cycle. La comparaison des groupes pour les variables cliniques et cinématiques a été effectué par l’utilisation de tests-t bilatéraux (« Student-t tests ») et de tests ANCOVA utilisant le poids et la vitesse comme covariables. Les travailleurs exposés à une surcharge mécanique présentaient un plus grand angle de flexion de l’articulation fémoro-tibiale au contact initial, durant la réponse au chargement et à la phase unipodale et ils ont démontré une étendue d’angle moindre que les travailleurs non exposés. Nous croyons que les données cinématiques de la marche peuvent donner des idées sur les facteurs biomécaniques qui pourraient prédisposer les travailleurs au développement ou à la progression de la gonarthrose. Une meilleure compréhension de ces facteurs pourrait être un premier pas vers le développement d’une intervention plus efficace pour cette population.

Le développement des proportions métaphysaires chez les hominoïdes : croissance et influence de la locomotion

Dans le cadre de ce mémoire, les relations entre morphologie, locomotion et croissance chez les hominoïdes sont analysées sous l'angle des proportions métaphysaires et de leur acquisition. Plusieurs niveaux d'analyse — intermembre, supérieur et inférieur — sont abordés dans une perspective ontogénique. La masse corporelle et la direction des charges influencent la morphologie des surfaces articulaires et métaphysaires mais aussi leur développement. Les charges étant dépendantes du mode locomoteur et celui-ci se modifiant en fonction de l'âge, on tente de voir à quel(s) moment(s) les changements proportionnels ont lieu et pourquoi ils apparaissent. Des mesures linéaires ont été recueillies sur l'humérus, le radius, le fémur et le tibia sur un échantillon squelettique des espèces H. sapiens, P. troglodytes, G. gorilla et P. pygmaeus. À partir de ces mesures et du calcul de certains ratios, des comparaisons intra et interspécifiques ont été réalisées. Les différences les plus significatives entre les espèces se dévoilent au niveau intermembre et sont relatives aux différents pourcentages d'utilisation des membres supérieurs ou inférieurs. Au sein des espèces, les résultats révèlent une similarité dans les réactions des surfaces métaphysaires au niveau intermembre, supérieur et inférieur. Les changements proportionnels ont lieu entre les stades 0 et 1 pour H. sapiens (première marché indépendante), entre les stades 2 et 4 pour P. troglodytes (majorité du poids corporel soutenue par les membres inférieurs) et entre les stades 3 et 5 pour G. gorilla (taille adulte et quadrupédie très majoritaire). Pour P. pygmaeus aucun stade en particulier n'a été ciblé par les analyses et cela concorde avec l'homogénéité de ses modes de locomotion employés au cours de la vie. Les différences proportionnelles répondent à des changements locomoteurs majeurs. Australopithecus afarensis est intermédiaire entre H. sapiens et les grands singes pour de nombreuses comparaisons. Au niveau du genou, les plus jeunes individus A. afarensis ne montrent pas de morphologie bipède, similaire aux humains.

LMI-based algorithm for strictly positive real systems with static output feedback

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Artroscopia do joelho de ovinos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cultura de condrócitos em arcabouço tridimensional: hidrogel de alginato

OBJETIVOS: O presente estudo teve como objetivo cultivar condrócitos retirados da articulação do joelho de coelhos encapsulados em hidrogel de alginato (HA) e caracterizar a produção de matriz extracelular (ECM). MÉTODOS: A cartilagem articular foi removida do joelho de coelhos, com três a seis meses, fragmentada em pedaços de 1mm e submetida à digestão enzimática. Uma concentração de 1x106 céls/mL foram ressuspensas em uma solução de alginato de sódio a 1,5% (w/v), em seguida fez-se o processo de gelatinização em CaCl2 (102 mM), permitindo a formação do HA e cultivo em meio DMEM-F12 durante quatro semanas. A distribuição das células e a ECM foram acessadas através das secções histológicas coradas com e azul de toluidina hematoxilina e eosina (HE). RESULTADOS: Houve um aumento no número e na viabilidade dos condrócitos durante as quatro semanas de cultura. Através das análises histológicas dos HAs corados com azul de toluidina e HE foi possível observar a distribuição definida dos condrócitos no hidrogel, assemelhando-se a grupos isógenos e formação de matriz territorial. CONCLUSÃO: Este estudo demonstrou a eficiência do HA como arcabouço para ser usado na cultura de condrócitos, constituindo uma alternativa no reparo de lesões na cartilagem articular.

Velocidade ideal da esteira para estimular passadas do andar em bebês

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The use of hydroxyapatite for arthrodesis in dogs and cats: a clinical study

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Rapid hamstrings/quadriceps strength capacity in professional soccer players with different conventional isokinetic muscle strength ratios

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Electromyographyc evaluation of movements of lower limb in double pulley system equipment: Comparison between gastrocnemius (caput laterale) and gluteus maximus

It was evaluated movements of lower limb in the double pulley system equipment on ten male volunteers during contraction of gastrocnemius (caput laterale ) and gluteus maximus muscles in the following movements: 1) hip extension with extended knee and erect trunk, 2) hip extension with flexed knee and erect trunk, 3) hip extension with flexed knee and erect trunk, 3) hip extension with extended knee and inclined trunk, 5) hip abduction along the midline, 7) hip abduction with extension beyond the midline, 8) adduction with hip flexion beyond the midline, 8) adduction with hip flexion beyond the midline, and 9) adduction with hip extension beyond the midline. Myoelectric signals were taken up by Lec Tec surface electrodes connected to a 6-channel Lynx electromyographic signal amplifier coupled with a computer equipped with a model CAD 10/26 analogue digital conversion board and with a specific software for signal recording and analysis. We observed weak gastrocnemius muscle activity for all movements studied. In the case of gluteus maximus, the most important potentials were observed for movement 2, while for the remaining movements the actions were of reasonable intensity. Compared to gluteus, gastrocnemius was less required for all movements.

Leg muscles recruitment pattern in soccer players and active individuals during isometric contractions

This study aimed to compare the torque, torque ratio (Hamstrings:Quadriceps - H:Q), electromyographic (EMG) activity and EMG ratio (knee flexors:knee extensors EMG) in soccer players (SG, N=10) and active subjects (AG, N=10). Subjects performed three maximal voluntary isometric knee extensions and flexions at 45° and 90° to determine the peak torque and EMG activity. Torque and EMG activity of the knee flexor (biceps femoris [BF] and semitendinosus [ST]) were divided by the torque and EMG activity of the knee extensor (vastuls lateralis [VL] and rectus femoris [RF]) to calculate torque ratios (H:Q) and EMG ratios (BF:VL, BF:RF, ST:VL, ST:RF). The flexion torque was significantly higher for SG (p<0.05) in 45° and 90°. EMG activity for SG was significantly higher in agonist contractions for VL, RF and ST, and significantly lower in antagonist contractions for RF and ST when compared to AG Torque and EMG ratios were similar between groups and there were good correlations between torque ratio and BF:VL ratio (r=0.71, p=0.02) and BF:RF ratio (r=0.81, p=0.004) at 45. The EMG results could overestimate the joint balance calculated using torque ratios. Differences in recruitment pattern between soccer players and non-athletes can be related to the training routines and the EMG ratios presents applicable in trained populations.