本文關(guān)鍵詞：新型力學(xué)加載式生物反應(yīng)器研制及細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 生物反應(yīng)器 動(dòng)態(tài)表觀彈性模量 三維支架 成骨細(xì)胞 壓力加載

【摘要】：組織工程是利用工程學(xué)與生命學(xué)的原理和方法，研究人體組織/器官的形成和再生，即在體外構(gòu)建出有生物活性的替代物，植入人體內(nèi)，以修復(fù)或提高人體組織/器官的部分或全部功能。為使細(xì)胞在體外增殖、分化，以及提高細(xì)胞/支架結(jié)構(gòu)物的力學(xué)性能，本文重點(diǎn)開(kāi)發(fā)新型力學(xué)加載式生物反應(yīng)器，并將其應(yīng)用以研究力學(xué)刺激對(duì)體外三維支架培養(yǎng)下細(xì)胞生長(zhǎng)的影響。這對(duì)構(gòu)建組織替代物、指導(dǎo)臨床診斷治療、提高人類健康水平、發(fā)展經(jīng)濟(jì)具有重要意義。 本文首先研制一種用于對(duì)體外細(xì)胞施加力學(xué)刺激的新型力學(xué)加載式生物反應(yīng)器。考慮細(xì)胞培養(yǎng)的特殊環(huán)境要求，本文從壓電陶瓷的動(dòng)態(tài)壓縮加載、步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)剪切加載、差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)的微調(diào)功能，以及可用于培養(yǎng)物彈性模量測(cè)定四個(gè)方面對(duì)裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)�；贏NSYS WORKBENCH有限元分析軟件，分別對(duì)整體結(jié)構(gòu)、差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)和培養(yǎng)室等下端部件進(jìn)行模態(tài)分析，以驗(yàn)證裝置結(jié)構(gòu)的合理性和可行性。針對(duì)動(dòng)態(tài)壓縮/剪切加載，分別設(shè)計(jì)和研究了壓電陶瓷、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制策略。 其次，，建立裝置的力學(xué)測(cè)試模型，依據(jù)該模型設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對(duì)的多個(gè)支架的動(dòng)態(tài)表觀彈性模量進(jìn)行測(cè)試及分析。應(yīng)用應(yīng)變儀簡(jiǎn)化裝置實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將其與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)照，設(shè)計(jì)出用于細(xì)胞力學(xué)刺激培養(yǎng)的五種力學(xué)加載模式。 細(xì)胞培養(yǎng)方面，利用膠原蛋白對(duì)左旋聚乳酸支架材料進(jìn)行表面改性，通過(guò)細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)對(duì)支架的改性結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析。然后應(yīng)用可在線監(jiān)測(cè)的力學(xué)加載式生物反應(yīng)器，分別對(duì)體外三維支架培養(yǎng)的成骨細(xì)胞進(jìn)行不同頻率和不同應(yīng)變的動(dòng)態(tài)力學(xué)加載實(shí)驗(yàn)。結(jié)合MTT比色法，對(duì)比分析加載條件對(duì)細(xì)胞增殖的影響。利用原子力顯微鏡，對(duì)加載后的細(xì)胞進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察及分析。
【關(guān)鍵詞】：生物反應(yīng)器 動(dòng)態(tài)表觀彈性模量 三維支架 成骨細(xì)胞 壓力加載
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-17
• 1.2.1 骨組織工程發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)9-11
• 1.2.2 生物反應(yīng)器研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀分析16-17
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 力學(xué)加載式生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)及模態(tài)分析18-32
• 2.1 力學(xué)加載式生物反應(yīng)器的總體方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.2 力學(xué)加載式生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-24
• 2.2.1 動(dòng)態(tài)壓縮加載部件設(shè)計(jì)22
• 2.2.2 動(dòng)態(tài)剪切加載部件設(shè)計(jì)22-23
• 2.2.3 差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 基于 ANSYS WORKBENCH 有限元軟件的模態(tài)分析24-29
• 2.3.1 力學(xué)加載式生物反應(yīng)器的模態(tài)分析簡(jiǎn)介24
• 2.3.2 力學(xué)加載式生物反應(yīng)器的 Pro/E 建模24-25
• 2.3.3 力學(xué)加載式生物反應(yīng)器整體結(jié)構(gòu)模態(tài)分析25-26
• 2.3.4 差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)模態(tài)分析26-28
• 2.3.5 培養(yǎng)室等下端部件模態(tài)分析28-29
• 2.4 動(dòng)態(tài)壓縮/剪切加載的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)29-30
• 2.4.1 基于驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓縮加載控制29
• 2.4.2 基于單片機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剪切加載控制29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第3章 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及支架材料力學(xué)性能分析32-46
• 3.1 力學(xué)測(cè)試模型的建立32-33
• 3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)33-38
• 3.2.1 位移、力傳感器的選用34-36
• 3.2.2 信號(hào)采集流程設(shè)計(jì)36-37
• 3.2.3 數(shù)據(jù)采集卡及系統(tǒng)軟件37-38
• 3.2.4 采集參數(shù)標(biāo)定38
• 3.3 支架材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試38-42
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)機(jī)力傳感器的剛度測(cè)試38-40
• 3.3.2 支架動(dòng)態(tài)表觀彈性模量測(cè)試及分析40-42
• 3.4 基于應(yīng)變儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的幾種力學(xué)加載模式42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 三維支架培養(yǎng)下的成骨細(xì)胞壓力加載實(shí)驗(yàn)研究46-63
• 4.1 左旋聚乳酸（PLLA）三維支架材料的膠原蛋白改性46-48
• 4.1.1 PLLA 多孔支架制造技術(shù)46-48
• 4.1.2 膠原蛋白對(duì) PLLA 支架的表面改性48
• 4.2 改性 PLLA 的細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)研究48-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備48-49
• 4.2.2 SV40 hFOB1.19 轉(zhuǎn)染人成骨細(xì)胞株復(fù)蘇與傳代培養(yǎng)49-50
• 4.2.3 成骨細(xì)胞接種50-51
• 4.2.4 改性 PLLA 支架的細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)51-52
• 4.2.5 改性 PLLA 支架的相容性結(jié)果及分析52-53
• 4.3 不同頻率動(dòng)態(tài)加載對(duì)體外成骨細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)研究53-57
• 4.3.1 不同頻率的動(dòng)態(tài)加載下體外成骨細(xì)胞培養(yǎng)方法54-56
• 4.3.2 不同頻率刺激下細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析56-57
• 4.4 不同動(dòng)態(tài)壓應(yīng)變下成骨細(xì)胞體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究57-61
• 4.4.1 成骨細(xì)胞的力學(xué)加載實(shí)驗(yàn)57-59
• 4.4.2 基于原子力顯微鏡（AFM）的加壓細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢測(cè)59
• 4.4.3 不同動(dòng)態(tài)壓應(yīng)變下成骨細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果及分析59-60
• 4.4.4 基于原子力顯微鏡的成骨細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其它成果68-70
• 致謝70

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