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Erschienen in: Journal of Materials Science 10/2012

01.05.2012

2D and 3D mapping of microindentations in hydrated and dehydrated cortical bones using confocal laser scanning microscopy

verfasst von: Ling Yin, Sudharshan Venkatesan, Daryl Webb, Shankar Kalyanasundaram, Qing-Hua Qin

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 10/2012

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Abstract

We report on responses of hydrated and dehydrated cortical bone tissues to mechanical loading applied by a Vickers indenter. The Vickers indentations were imaged in two- and three-dimensions (2D and 3D) using confocal laser scanning microscopy (CLSM) to understand mechanical behavior of bone tissues. Serial optical sections of indentation patterns of dry and wet bones were collected using CLSM. The indention surface structures were mapped using topographical CLSM imaging. The observation of CLSM shows the fundamental indentation responses for both the hydrated and dehydrated bone tissues were plastic deformation. No visible fracture was observed in the Vickers indentation patterns in the wet bone tissue, while non-propagating lamellar microcracks occurred in the dry bone tissue. This indicates that drying resulted in increased brittleness of the bone tissue. The Vickers hardness values of dry bone tissue were significantly higher than those of wet bone tissue at any applied loads (analysis of variation, ANOVA, p < 0.05). The resolution limits of confocal microscopy were also discussed for bone tissue scanning.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Currey JD (2002) Bones: structures and mechanics. Princeton University Press, New Jersey Currey JD (2002) Bones: structures and mechanics. Princeton University Press, New Jersey
2.
Zurück zum Zitat Cowin SC (2008) Bone mechanics handbook, 2nd edn. Informa Healthcare, New York Cowin SC (2008) Bone mechanics handbook, 2nd edn. Informa Healthcare, New York
3.
Zurück zum Zitat Gao H, Ji B, Läger IL, Arzt E, Fratzl P (2003) Proc Natl Acad Sci USA 13:5597CrossRef Gao H, Ji B, Läger IL, Arzt E, Fratzl P (2003) Proc Natl Acad Sci USA 13:5597CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Aizenberg J, Weaver JC, Thanawala MS, Sundar VC, Morse DE, Fratzl P (2005) Science 309:275CrossRef Aizenberg J, Weaver JC, Thanawala MS, Sundar VC, Morse DE, Fratzl P (2005) Science 309:275CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Kruzic JJ, Kim DK, Koester KJ, Ritchie RO (2009) J Mech Behav Biomed Mater 2:384CrossRef Kruzic JJ, Kim DK, Koester KJ, Ritchie RO (2009) J Mech Behav Biomed Mater 2:384CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Gouldstone A, Chollacoop N, Dao M, Li J, Minor AM, Shen Y-L (2007) Acta Mater 55:4015CrossRef Gouldstone A, Chollacoop N, Dao M, Li J, Minor AM, Shen Y-L (2007) Acta Mater 55:4015CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Yin L, Venkatesan S, Webb D, Kalyanasundaram S, Qin QH (2009) Mater Charact 60:783CrossRef Yin L, Venkatesan S, Webb D, Kalyanasundaram S, Qin QH (2009) Mater Charact 60:783CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Thompson JB, Kindt JH, Drake B, Hansma H, Morse DE, Hansma PK (2001) Nature 414:773CrossRef Thompson JB, Kindt JH, Drake B, Hansma H, Morse DE, Hansma PK (2001) Nature 414:773CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Hall SJ (2003) Basic biomechanics, 4th edn. McGraw-Hill Higher Education, New York Hall SJ (2003) Basic biomechanics, 4th edn. McGraw-Hill Higher Education, New York
13.
Zurück zum Zitat Kruzic JJ, Nalla RK, Kinney JH, Ritchie RO (2003) Biomaterials 24:5209CrossRef Kruzic JJ, Nalla RK, Kinney JH, Ritchie RO (2003) Biomaterials 24:5209CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Nyman JS, Roy A, Shen X, Acuna RL, Tyler JH, Wang X (2006) J Biomech 39:931CrossRef Nyman JS, Roy A, Shen X, Acuna RL, Tyler JH, Wang X (2006) J Biomech 39:931CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Burr DB, Forwood MR, Fyhrie DP, Martin RB, Schaffler MB, Turner CH (1997) J Bone Miner Res 12:6CrossRef Burr DB, Forwood MR, Fyhrie DP, Martin RB, Schaffler MB, Turner CH (1997) J Bone Miner Res 12:6CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Boyde A, Lovicar L, Zamecnik J (2005) Eur Cells Mater 9:33 Boyde A, Lovicar L, Zamecnik J (2005) Eur Cells Mater 9:33
22.
Zurück zum Zitat Koller K, Davies C, Jones D, Smith EL, Richards RG (2003) Eur Cells Mater 5(Suppl):75 Koller K, Davies C, Jones D, Smith EL, Richards RG (2003) Eur Cells Mater 5(Suppl):75
23.
Zurück zum Zitat Ren F, Smith IO, Baumann MJ, Case ED (2005) Int J Appl Ceram Technol 2:200CrossRef Ren F, Smith IO, Baumann MJ, Case ED (2005) Int J Appl Ceram Technol 2:200CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Sugawara Y, Kamioka H, Honjo T, Tezuka K-I, Takano-Yamamoto T (2005) Bone 36:877CrossRef Sugawara Y, Kamioka H, Honjo T, Tezuka K-I, Takano-Yamamoto T (2005) Bone 36:877CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Zheng MH, Bruining HG, Cody SH, Brankov B, Wood DJ, Papadimitriou JM (1997) Histochem J 29:639CrossRef Zheng MH, Bruining HG, Cody SH, Brankov B, Wood DJ, Papadimitriou JM (1997) Histochem J 29:639CrossRef
27.
28.
Zurück zum Zitat Smith IO, Ren F, Baumann MJ, Case ED (2006) J Biomed Mater Res Part B 79B:185CrossRef Smith IO, Ren F, Baumann MJ, Case ED (2006) J Biomed Mater Res Part B 79B:185CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Fazzalari NL, Forwood MR, Manthey BA, Smith K, Lolesik P (1998) Bone 23:373CrossRef Fazzalari NL, Forwood MR, Manthey BA, Smith K, Lolesik P (1998) Bone 23:373CrossRef
30.
31.
32.
Zurück zum Zitat Zarrinkalam KH, Kuliwaba JS, Martin RB, Wallwork MAB, Fazzalari NL (2005) Eur J Morphol 42:81CrossRef Zarrinkalam KH, Kuliwaba JS, Martin RB, Wallwork MAB, Fazzalari NL (2005) Eur J Morphol 42:81CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Boyce TM, Fyhrie DP, Glotkowski MC, Radin EL, Schaffler MB (1998) J Orthop Res 16:322CrossRef Boyce TM, Fyhrie DP, Glotkowski MC, Radin EL, Schaffler MB (1998) J Orthop Res 16:322CrossRef
38.
40.
42.
Zurück zum Zitat Fratzl P, Gupta HS, Paschalis EP, Roschger P (2004) J Mater Chem 14:2115CrossRef Fratzl P, Gupta HS, Paschalis EP, Roschger P (2004) J Mater Chem 14:2115CrossRef
44.
Zurück zum Zitat Fantner GE, Hassenkam T, Kindt JH, Weaver JC, Birkedal H, Pechenik L, Cutron JA, Cidade GAG, Stucky GD, Morse DE, Hansma PK (2005) Nat Mater 4:612CrossRef Fantner GE, Hassenkam T, Kindt JH, Weaver JC, Birkedal H, Pechenik L, Cutron JA, Cidade GAG, Stucky GD, Morse DE, Hansma PK (2005) Nat Mater 4:612CrossRef
45.
Zurück zum Zitat Gupta HS, Fratzl P, Kerschnitzki M, Benecke G, Wagermaier W, Kirchner HOK (2007) J R Soc Interface 4:277CrossRef Gupta HS, Fratzl P, Kerschnitzki M, Benecke G, Wagermaier W, Kirchner HOK (2007) J R Soc Interface 4:277CrossRef
46.
49.
Zurück zum Zitat Bembey AK, Bushby AJ, Boyde A, Ferguson VL, Oyen ML (2006) J Mater Res 21:1962CrossRef Bembey AK, Bushby AJ, Boyde A, Ferguson VL, Oyen ML (2006) J Mater Res 21:1962CrossRef
50.
51.
52.
53.
54.
Zurück zum Zitat Wang X, Bank RA, TeKoppele JM, Agrawal CM (2001) J Orthop Res 19:1021CrossRef Wang X, Bank RA, TeKoppele JM, Agrawal CM (2001) J Orthop Res 19:1021CrossRef
61.
63.
Zurück zum Zitat Li XD, An YHH, Wu YD, Song YC, Chao YJ, Chien CH (2007) J Biomed Mater Res Part B 80B:25CrossRef Li XD, An YHH, Wu YD, Song YC, Chao YJ, Chien CH (2007) J Biomed Mater Res Part B 80B:25CrossRef
65.
66.
Zurück zum Zitat Young M (2000) Optics and lasers, 5th edn. Springer, Berlin Young M (2000) Optics and lasers, 5th edn. Springer, Berlin
68.
Zurück zum Zitat Lynch DK, Livingston W (2001) Color and light in nature, 2nd edn. Cambridge University Press, London Lynch DK, Livingston W (2001) Color and light in nature, 2nd edn. Cambridge University Press, London
Metadaten
Titel
2D and 3D mapping of microindentations in hydrated and dehydrated cortical bones using confocal laser scanning microscopy
verfasst von
Ling Yin
Sudharshan Venkatesan
Daryl Webb
Shankar Kalyanasundaram
Qing-Hua Qin
Publikationsdatum
01.05.2012
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 10/2012
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-012-6301-x

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