含裂紋缺損關節軟骨的單軸准靜態拉伸性能

中國組織工程研究雜誌 發佈 2020-03-14T06:35:46+00:00

摘要:文題釋義:關節軟骨:是由高度特異性的軟骨細胞和大量細胞外基質組成,無血管、無神經的一種覆蓋在軟骨下骨表面的結締組織,表面光滑,富有彈性,負責骨與骨之間的功能性聯結,能夠傳遞載荷、緩衝震盪並維持日常活動。目的:預先在軟骨層試樣上製造裂紋缺損,測試其單軸准靜態拉伸性能。

摘要:

文題釋義:

關節軟骨:是由高度特異性的軟骨細胞和大量細胞外基質組成,無血管、無神經的一種覆蓋在軟骨下骨表面的結締組織,表面光滑,富有彈性,負責骨與骨之間的功能性聯結,能夠傳遞載荷、緩衝震盪並維持日常活動。

蠕變:是指材料在恆定應力水平下隨時間的推移應變增加的現象。與塑性變形不同的是,塑性變形通常在應力超過彈性極限之後才出現,而蠕變只要應力的作用時間足夠長,它在應力小於彈性極限施加的力時也能出現。

背景:關節軟骨一旦出現裂紋缺損其力學性能會發生改變,而先前研究中針對受損關節軟骨的探究多集中在壓縮,對於拉伸性能的研究較少。

目的:預先在軟骨層試樣上製造裂紋缺損,測試其單軸准靜態拉伸性能。

方法:選取新鮮成年豬膝關節的關節軟骨,製備含裂紋缺損的軟骨試樣,在不同應力率下(0.001,0.01,和0.1 MPa/s)測試其拉伸性能,在不同恆定應力下(1,2,3 MPa)測試其蠕變性能。

結果與結論:①不同應力速率下的拉伸實驗中,隨著應力速率的增加,達到相同應變所需的應力逐漸增大,且試件的楊氏模量隨應力率的增加而增加;②不同應力速率下含裂紋缺損關節軟骨的拉伸應力-應變曲線不重合,說明含裂紋缺損關節軟骨的拉伸性能具有率相關性;③不同恆定拉應力水平下的蠕變實驗中,蠕變應變隨著拉應力水平的提高而增大,蠕變柔量隨拉應力水平的提高而降低,並且隨著蠕變時間的推移蠕變應變先快速增加後緩慢增加;④結果表明,不同應力率和不同恆定應力對含裂紋缺損關節軟骨的拉伸力學性能影響較大,該實驗結果可為缺損關節軟骨的修復提供力學參考。

ORCID: 0000-0002-7288-6686(高麗蘭)

中國組織工程研究雜誌出版內容重點:組織構建;骨細胞;軟骨細胞;細胞培養;成纖維細胞;血管內皮細胞;骨質疏鬆;組織工程

關鍵詞: 裂紋缺損, 關節軟骨, 單軸拉伸, 應力速率, 恆定應力, 蠕變, 生物力學, 組織工程

文章來源:司雲朋, 高麗蘭, 張春秋, 彭宇霖. 含裂紋缺損關節軟骨的單軸准靜態拉伸性能[J]. 中國組織工程研究, 2020, 24(2): 187-191.

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