【摘 要】
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(目的)关节软骨是关节的重要组成部分,大多呈半透明,光滑而有光泽,具有传递载荷、吸收和缓冲震荡、润滑和抗磨损等作用.组织工程技术为修复软骨损伤带来了新的思路,开辟了新的途径,Ⅱ 型胶原是软骨细胞基质的主要成分,也是适合人工关节软骨培养的高相容性材料.研究动态循环加载下Ⅱ型胶原-丝素蛋白人工软骨的培养和力学性能对比较天然软骨和人工软骨的区别有重要的意义.(方法)运用三维软件SolidWorks 设计
【机 构】
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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 300384;军事医学科学院,卫生装备研究所,天津 300161
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(目的)关节软骨是关节的重要组成部分,大多呈半透明,光滑而有光泽,具有传递载荷、吸收和缓冲震荡、润滑和抗磨损等作用.组织工程技术为修复软骨损伤带来了新的思路,开辟了新的途径,Ⅱ 型胶原是软骨细胞基质的主要成分,也是适合人工关节软骨培养的高相容性材料.研究动态循环加载下Ⅱ型胶原-丝素蛋白人工软骨的培养和力学性能对比较天然软骨和人工软骨的区别有重要的意义.(方法)运用三维软件SolidWorks 设计具有规则孔径和形状的三维支架模型,以3D 打印技术和冷冻干燥技术制备Ⅱ 型胶原-丝素蛋白人工软骨支架,以10-7 的细胞浓度接种于支架,将施加载荷组定为A 组,未施加载荷定为B 组.运用INSTRON 万能疲劳试验机,以振幅为10％的应变,0.5Hz 频率的轴向动态谐波对支架循环加载30min,分别持续加载3 天和7 天.通过不同载荷速率下的疲劳测试、MTT 测量和扫描电镜,分析人工软骨的力学性能、细胞增殖和生长状态.(结果)在力学性能测试中,支架的应力和弹性模量都随着压缩速率的增大而增大,但在相同压缩速率下A、B 两组的应力和弹性模量与空白无细胞的支架差异微小,无统计学意义.MTT 测量表明,A、B 组在前3 天细胞增殖较快,同时A 组高于B 组,B 组在第5 天和第7 天仍持续增加,但增长较为缓慢,而A组在加载第7 天有快速凋亡的趋势.通过电镜扫描发现,A 组支架受力表面细胞较B 组稀少,加载7 天比加载3 天的细胞受损更为严重,孔径内部边缘多于B组,A 组细胞多为扁平状；而B 组细胞触角明显,多为膨胀状.(结论)人工软骨的应力和弹性模量都随着压缩速率的增大而增大；在相同加载速率下,细胞接种组和空白支架的应力和弹性模量无明显差异.短时间内对支架施加载荷能促进细胞的增殖,而长时间则使细胞凋亡.力学加载使细胞形态发生变化,甚至在支架受力表面出现凋亡脱落现象.
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