EFFECT OF X-RADIATION ON BIOMECHANICAL PROPERTIES OF BOVINE LIGAMENTUM NUCHAE
Abstract
ABSTRACT
The extracellular matrix (ECM) is a complex structural entity surrounding and supporting cells that are found within mammalian tissue. This study presents the effect of ionizing radiation on the physical properties of elastin which is usually found within arteries, lung, skin, ligantum nuchae, vocal chords and elastic cartilage as a function of their composition and organization or architecture. X-ray from an electron linac were used to give doses of 10-50Gy to cover the range of irradiation exposure during radiotherapy. A uniaxial mechanical testing protocol was used to characterize the fibrous protein. For pericardial the major change was an increase in the elastic modulus in the toe region of the curve (≤ 20% strain), from 23±18 kPa for controls to 57±22 kPa at a dose of 10 Gy (p=0.01, α=0.05). At a larger strain (≤ 20%), the elastic modulus in the region decreased from 1.92±0.70 MPa for control pericardium tissue to 1.31±0.56 MPa (p=0.01, α=0.05) for 10 Gy X-irradiated sample. For elastin, the stress-strain relationship was linear up to 30% strain, but the elastic modulus decreased significantly with irradiation (controls 626±65 kPa, irradiated 474±121 kPa (p=0.02, α=0.05). The results suggest that for elastin chain scissions are the primary effect of irradiation. The Raman microspectrometry was employed to characterize these changes on ECM conformation.
ABSTRAK
Matriks luar sel (ECM) merupakan struktur entiti kompleks yang mengelilingi dan menyokong sel-sel yang dijumpai dalam tisu mamalia. Kajian ini menunjukkan kesan sinaran mengion terhadap sifat fizikal elastin yang biasanya ditemui dalam arteri, paru-paru, kulit, ligantum nuchae, pita suara dan rawan elastik sebagai fungsi komposisi dan organisasi atau pembinaannya. Sinar-X dari elektron linac telah digunakan untuk memberi dos 10-50Gy yang merangkumi julat pendedahan penyinaran semasa radioterapi. Protokol ujian mekanikal ekapaksi telah dijalankankan untuk mencirikan serat protein. Untuk perikardium, perubahan utama ialah peningkatan dalam modulus elastik di rantau kaki lengkung (≤ terikan 20%), dari 23 ± 18 kPa untuk kawalan ke 57 ± kPa 22 pada dos 10 Gy (p = 0.01, α = 0.05). Pada terikan yang lebih besar (≤ 20%), modulus elastik di rantau ini menurun dari 1,92 ± 0.70 MPa untuk tisu perikardium kawalan 1,31 ± 0,56 MPa (p = 0.01, α = 0.05) untuk sampel sinar-X 10 Gy. Bagi elastin, hubungan tegasan-terikan adalah linear sehingga dengan terikan 30%, tetapi modulus elastik menurun dengan ketara dengan penyinaran (kawalan 626 ± 65 kPa, sinaran 474 ± 121 kPa (p = 0.02, α = 0.05), Keputusan ini mencadangkan bahawa pemutusan rantaian elastin adalah kesan utama penyinaran. Raman mikrospektrometri telah digunakan untuk mencirikan perubahan bentuk ke atas ECM.
