人工软骨支架层间的力学性能
陈磊1
葛为民2
吕林蔚2
雷鸣3
Teresa Zielińska4
邢恩宏2
1.天津理工大学,天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津市 3003842.天津理工大学,天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津市 300384;机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学),天津市 3003843.天津理工大学计算机科学与工程学院,天津市,3003844.华沙理工大学,波兰华沙 00-661
摘要：背景:软骨组织工程修复是一个修复软骨缺损的重要方法,软骨组织工程丝素蛋白/Ⅱ型胶原支架具有良好的生物相容性,这种黏弹性材料兼有固体的特性和液体特性,其层间的微观力学性能与细胞培育密切相关.目的:掌握支架宏观载荷与层间微观作用力之间的关系,控制宏观载荷数值,使支架内部达到最适合细胞增殖的载荷状态.方法:设计丝素蛋白/Ⅱ型胶原空白支架的压缩应力松弛实验,使用实验数据拟合黏弹性本构方程后构建支架有限元模型,对实验过程仿真计算,获取支架层间的力学状态.结果与结论:①支架的各层受力分布在1.185-3.305 N,各层受力均随时间的增长而逐步减小,并最终收敛;②支架每一层的位移随着层数的增加而增加,这说明从支架底层的位移开始叠加每一层的位移量,最终导致位移量随着支架层数的上升而递增;③支架各层间的应变数值在1.82×10-2-4.47×10-2区间内,这个区间可以直接体现组织培养过程中对种子细胞最佳的压缩状态;④当支架宏观发生10％应变时,各层的应变值分布在2％-7％这一数值范围;当支架宏观发生5％应变时,各层应变值分布在1％-2％;当支架宏观发生20％应变时,各层应变值分布在8％-18％;通过对比得出:4％-7％为细胞增殖的最优应变量.
关键词：软骨支架丝素蛋白/Ⅱ型胶原支架有限元压缩载荷黏弹性力学性能生物材料组织工程
分类号：R459.9(治疗学)R318.08(医用一般科学)R-331(实验医学、医学实验)
资助基金：国家自然科学基金(11702191)国家重点研发计划(2017YFB1303300)国家科技重大专项(17ZXZNGX00110)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 4763-4768 )
英文信息