髌腱弹性蛋白降解对其准静态拉伸力学性能的影响
刘晓云1
邓羽平2
李飞飞1
赵东良3
杨洋1
黄涛4
谭文长3
吴耀彬1
黄文华5
李严兵1
1.南方医科大学基础医学院人体解剖学国家重点学科,广东省医学生物力学重点实验室,广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心,广东省广州市5105152.南方医科大学基础医学院人体解剖学国家重点学科,广东省医学生物力学重点实验室,广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心,广东省广州市510515;南方医科大学中西医结合医院骨伤科,广东省广州市510315;生物医学工程研究所,深圳湾实验室,广东省深圳市 5181323.生物医学工程研究所,深圳湾实验室,广东省深圳市 518132;化学生物学与生物技术学院,北京大学深圳研究生院,广东省深圳市 5180554.南方医科大学基础医学院人体解剖学国家重点学科,广东省医学生物力学重点实验室,广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心,广东省广州市510515;广州中医药大学第三附属医院,广东省广州市5103785.南方医科大学基础医学院人体解剖学国家重点学科,广东省医学生物力学重点实验室,广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心,广东省广州市510515;南方医科大学第三附属医院,广东省医学3D打印应用转化创新平台,广东省广州市510000
摘要：背景:髌腱是维持膝关节稳定的重要结构,在拉伸作用下表现出特有的非线性力学特性,但是弹性蛋白在拉伸载荷下对髌腱力学行为的影响尚不清楚.目的:通过弹性蛋白的靶向酶处理,研究弹性蛋白对髌腱力学性能的影响.方法:①将30个40-50 mg新鲜猪髌腱平均分配到5种不同弹性蛋白酶浓度(0,1,5,10,20 U/mL)中孵育以及在5个不同的时间(0,1,4,6,12 h)的弹性蛋白酶溶液中孵育,最后检测弹性蛋白含量.②将髌腱分别在PBS溶液、5 U/mL弹性蛋白酶溶液中处理8 h,进行Verhoeff Van Gieson(VVG)染色和Masson染色.③将20个新鲜猪髌腱随机分为PBS对照组和弹性蛋白酶处理组(弹性蛋白酶组),在试样表面标记9个点后进行纵向拉伸及应力松弛实验,使用光学非接触法计算标记点的位移用于后续应变分析并计算应力;然后将试样分别在PBS溶液、5 U/mL弹性蛋白酶溶液中孵育8 h,再次进行同样的力学测试.结果与结论:①在5 U/mL弹性蛋白酶溶液中孵育8 h可以满足此次实验要求;②与处理前相比,PBS组和酶处理组的组织拉伸应力显著降低,均降低约40％(P＜0.001,P＜0.01);与处理前相比,处理后的松弛百分比显著增加,前后相差约12％(P＜0.05);在归一化的平均应力-时间曲线上,酶处理组比PBS组应力降低更大,两者相差约16％(P＜0.0001);③以上结果表明,弹性蛋白在髌腱的拉伸力学特性及黏弹性特性中起到重要作用,进一步补充了对多尺度肌腱结构-功能关系的理解,这有利于未来对微观结构本构模型的发展和改进,以模拟髌腱病变及手术干预.
关键词：髌腱生物力学应力松弛弹性蛋白准静态拉伸弹性蛋白酶黏弹性酶处理
分类号：R446(诊断学)R496(康复医学)R318(医用一般科学)
资助基金：广东省科技计划项目(2018B090944002)广东省基础与应用基础研究基金(2020B1515120001)深圳市科技计划(JCYJ20210324130401005)
论文发表日期：2023-06-21
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( 2831-2836 )
英文信息