

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文檔簡介
1、目前,已經(jīng)有很多物理因素如電磁場、超聲波、離心力、微重力等用于組織或細(xì)胞的體外培養(yǎng),其中直接的力學(xué)刺激更合適功能化軟骨的構(gòu)建。當(dāng)前用各種力學(xué)刺激的生物反應(yīng)器構(gòu)建出的組織工程軟骨在功能及理化性等方面上都不能滿足臨床需要。本課題根據(jù)軟骨的實際運(yùn)動和真實受載情況,研制了一種低污染的袋裝滾壓加載的生物反應(yīng)器。該生物反應(yīng)器能實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的壓縮量和對載荷速度、頻率的控制,并且將培養(yǎng)物放在培養(yǎng)袋中加載大大降低了污染的概率。
參考人體膝關(guān)
2、節(jié)軟骨生理結(jié)構(gòu)及人體正常行走時膝關(guān)節(jié)生理軟骨的運(yùn)動狀態(tài),使用有限元分析軟件建立了關(guān)節(jié)軟骨多層復(fù)合材料的滾壓運(yùn)動有限元模型,模擬袋裝滾壓加載(有膜)、直接加載(無膜)構(gòu)建兩種軟骨模型,從有膜無膜、軟骨壓縮量、滾動速度三個角度對比分析了滾壓載荷下軟骨的位移、應(yīng)力分布及差別。有限元仿真表明:一、在軟骨組織工程構(gòu)建中培養(yǎng)袋薄膜的膜彈性模量應(yīng)有一個合適的值;二、當(dāng)滾動載荷速度較大時,兩種模型軟骨所受的Mises應(yīng)力值和位移大小基本相等,膜對軟骨受
3、力的影響可以忽略。當(dāng)滾動載荷速度較小時,有膜模型條形軟骨所受的Mises應(yīng)力值和位移值較無膜模型稍小,我們根據(jù)這微小的差別,在加載時可以進(jìn)行相應(yīng)的推算,使得有膜模型條形軟骨獲得和無膜模型相同的位移壓縮量,相對準(zhǔn)確地控制生物實驗部分對軟骨施加的壓縮量;三、在相同的滾壓速度,不同壓縮載荷下有膜無膜兩種模型中各層軟骨所受的Mises應(yīng)力值相差很小,也就是在條形軟骨上覆蓋一層薄膜對于條形軟骨所受的Mises應(yīng)力影響可以忽略。四、有膜模型中滾壓載
4、荷經(jīng)過軟骨各層固定部位考察點(diǎn)時,此點(diǎn)所受的Mises應(yīng)力、主應(yīng)力、剪應(yīng)力值出現(xiàn)一定的正負(fù)交替現(xiàn)象,即軟骨發(fā)生交替的壓縮和拉伸,該變形類型在一定程度上符合人體膝關(guān)節(jié)軟骨日常走路時其所處的變形狀態(tài),這種力學(xué)刺激可能利于軟骨組織功能化的構(gòu)建。通過對關(guān)節(jié)軟骨袋裝滾動加載過程的有限元仿真,能為行離體軟骨的體外培養(yǎng)實驗中培養(yǎng)袋材料參數(shù)的選用提供一定理論依據(jù)。
獲取未成年大白兔膝關(guān)節(jié)的軟骨作為研究對象,通過培養(yǎng)物袋裝滾壓加載生物反應(yīng)器施
5、加載荷初步研究該載荷對離體軟骨的力學(xué)影響。切片顯示:培養(yǎng)時間為14d的離體軟骨生長增加量高于7d的;動態(tài)滾動加載組即實驗組的生長情況好于靜置培養(yǎng)組即對照組。這表明滾壓載荷能夠促進(jìn)離體軟骨的生長,這為構(gòu)建功能化組織工程軟骨可能提供了一種新方法。
本論文闡述了研制的培養(yǎng)物袋裝滾壓加載生物反應(yīng)器,通過有限元仿真獲取實驗條件及培養(yǎng)物力學(xué)狀態(tài),并進(jìn)行離體軟骨培養(yǎng)的生物學(xué)實驗初步研究了滾壓載荷對離體軟骨的影響,探索了軟骨組織工程的力學(xué)
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