软骨细胞黏弹性及恢复变形与年龄相关性研究

本文旨在表征年龄对软骨细胞在自然生长过程中的黏弹性和恢复变形能力的影响.结果表明:年龄对软骨细胞黏弹性及其恢复变形能力产生显著影响,老年组软骨细胞各项黏弹性参数值均明显高于幼年和中年组软骨细胞(p<0.000 1),而后两组无显著差异(p>0.05);老年组软骨细胞蠕变达到平衡态所需时间t_E显著小于幼年和中年组(p<0.05),而幼年和中年组无显著差异(p>0.05).老年组软骨细胞最大蠕变位移L_M显著大于幼年和中年组(p<0.005),而幼年和中年组无显著差异(p>0.05).老年组软骨细胞恢复变形时间t_R显著大于幼年和中年组(p<0.005),而幼年和中年组无显著差异(p>0.05).恢复变形前8s的分析发现,幼年组软骨细胞恢复变形率K_y显著高于中年和老年组(P<0.005),而中年组(K_α)和老年组(K_o)软骨细胞的恢复变形率无显著差异(p>0.05);此外,实验发现老年组软骨细胞的残余变形L_R比幼年和中年组显著增大(p<0.005),而后两组无显著差异(p>0.05).研究工作对于软骨组织工程、软骨细胞与支架材料相互作用以及探讨OA发生过程中的力学生物学机制具有理论意义.     

微流控通道内细胞及其初级纤毛的力传导行为

细胞处于复杂的生理环境之下,附着在细胞表面的初级纤毛被认为是重要的力学信号传感器,其与细胞的代谢、发育、分裂和增殖等生理活动密切相关.为了研究细胞及其初级纤毛在微流体环境下的力传导行为,本文建立了力-电协同驱动下的矩形微流控通道和含有多孔黏弹性属性的贴壁细胞有限元模型系统.考察了细胞的细胞质和细胞核在振荡层流下的应力、应变、孔隙压力和孔隙流速等力学信号响应,量化研究了初级纤毛作为细胞独特的力学感受器的生物力学行为. 结果表明:细胞在振荡层流下的力学响应表现出和外加力-电驱动载荷相同的震荡规律.渗透率是细胞多孔弹性力学行为的主要影响因素. 初级纤毛是细胞主要的力学感受器,细胞可以通过纤毛长度和直径调节其力学感受敏感性(应力影响区域),随着初级纤毛长度的增大, 其纤毛挠曲刚度减小, 但是敏感性增大.模型的建立为进一步研究微流体剪切作用下的细胞生长、分化等微观机理提供基础,同时也为检测细胞微结构器(纤毛等蛋白链)的力学性能提供了理论技术支持.      

正常及骨关节炎软骨细胞黏弹性研究

采用前交叉韧带切断术造骨关节炎(OA)动物模型，并采用微管吸吮技术和标准线性 黏弹性固体模型研究正常及OA软骨细胞的黏弹性特性. 实验研究表明：OA软骨明显退变， 大体评分及Mankin's评分均明显高于正常软骨. 正常软骨细胞直径与OA软骨细胞直径的差异无显 著意义，而正常软骨细胞与OA软骨细胞的黏弹性特性存在明显差异，正常软骨 细胞的平衡模量E , 瞬间模量E0及表观黏性 明显高于OA软骨细胞. 除正常软骨细胞平衡模量E 仅与细胞直径有微弱 相关性且具有统计学意义外，其余黏弹性参数均与细胞直径以及其 直径和微管直径比率无相关性.