摘要

最近對去細(xì)胞化組織工程心臟瓣膜（DTEHVs）的研究表明,，隨著時(shí)間的推移,，宿主細(xì)胞再造迅速，瓣膜功能不全隨時(shí)間推移而增加,，與小葉縮短有關(guān),。使用計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)了對這一結(jié)果的可能解釋，該模擬揭示了在承受生理壓力條件時(shí)原始瓣膜幾何形狀中的徑向小葉壓縮,。因此,，建議改進(jìn)幾何形狀，使徑向小葉延伸能夠抵消宿主細(xì)胞介導(dǎo)的縮回,。在這項(xiàng)研究中,，我們提出了一種解決方案，通過在培養(yǎng)過程中使用約束生物反應(yīng)器插入物來施加這種新幾何形狀,?；谌祟惣?xì)胞的DTEHV（n = 5）就是這樣產(chǎn)生的，導(dǎo)致擴(kuò)大的凝血面積和深刻的腹部彎曲,。細(xì)胞外基質(zhì)分布均勻,，在凝聚區(qū)具有圓周膠原排列和整體組織各向異性?；?/span>體外功能實(shí)驗(yàn),，這些DTEHV在生理性肺條件下表現(xiàn)出稱職的流體動(dòng)力學(xué)功能，并且具有抗疲勞性,，在體內(nèi)模擬中具有長達(dá)16周的穩(wěn)定功能,。基于實(shí)施的機(jī)械數(shù)據(jù),，我們的計(jì)算模型顯示,，通過獲得的幾何調(diào)整，橈骨組織壓迫顯著降低,。因此，這些改進(jìn)的DTEHV預(yù)計(jì)不易發(fā)生宿主細(xì)胞介導(dǎo)的小葉縮回,，并且在植入后仍將保持能力,。

生物力學(xué)分析

使用雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)（BioTester,，5 N稱重傳感器;CellScale，滑鐵盧,，加拿大）與LabJoy軟件（V8.01,，CellScale）結(jié)合使用。兩個(gè)方形樣品（36 mm2每個(gè)）每個(gè)瓣膜都對稱地從腹部區(qū)域切開,。使用電子卡尺（CD-15CPX,，日本三豐）在3個(gè)隨機(jī)位置測量樣品厚度并取平均值。樣品在徑向和圓周方向上均等側(cè)拉伸至20%的應(yīng)變,，應(yīng)變率為每分鐘*,。拉伸后，樣品以每分鐘*的應(yīng)變率恢復(fù)到0%應(yīng)變,，然后靜置54 s,。在測量最終應(yīng)力之前，樣品用其中的5個(gè)循環(huán)進(jìn)行預(yù)處理,。在徑向和圓周方向上通過每個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)集擬合了高階多項(xiàng)式曲線,。組織的剛度由切線模量表示，并定義為在20%應(yīng)變下與擬合多項(xiàng)式曲線的切線,。

生物力學(xué)性質(zhì)

控制閥的平均拉伸曲線顯示,，在徑向方向上，柯西應(yīng)力范圍在徑向200-300 kPa之間,，在20%應(yīng)變下在圓周方向上在300-400 kPa之間（圖6a）,，表明組織各向異性。從所有閥門的平均等雙軸拉伸試驗(yàn)中,，與徑向（p = 0.035）相比,，圓周方向的切線模量顯著高于徑向（p = 0.035），分別為3.59±0.95和2.47±20%應(yīng)變時(shí)為0.74 MPa（圖6b）,。

DTEHV的機(jī)械性能,。從對照組的徑向和圓周方向的等雙軸拉伸試驗(yàn)中獲得的平均應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線顯示柯西應(yīng)力范圍在200-400 kPa（a）之間。擬合曲線用作計(jì)算模擬 （a） 的材料參數(shù),。計(jì)算出的所有DTEHV的切線模量顯示,，與徑向相比，圓周方向的組織剛度顯著增加（*p = 0.035）（b）,。所有值都表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,。

如您需要更多文獻(xiàn)，請聯(lián)系我們,。

BioTester

專為生物材料而打造的一套設(shè)備齊全的雙軸測試系統(tǒng)

由于其定向取向的微觀結(jié)構(gòu),，雙軸測試對于理解生物材料的機(jī)械性能而言是至關(guān)重要的。BioTester系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使雙軸測試變得簡單，使用戶可以專注于結(jié)果而不是測試本身,。BioTester彈性模量力學(xué)試驗(yàn)機(jī)

主要優(yōu)勢

• 4個(gè)高性能的執(zhí)行機(jī)構(gòu),，帶有直列加載傳感器

• 使用基于圖像應(yīng)變測量工具的高分辨率CCD成像

• 包括BioRakes在內(nèi)的多種附著選項(xiàng)，可快速可靠地安裝樣品

• 集成溫控介質(zhì)浴

• 功能齊全的用戶界面軟件,，可進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋的簡單,、循環(huán)、松弛和多模式測試

試樣和安裝

BioRake樣品安裝系統(tǒng)使用了CellScale技術(shù)的附著軟組織和生物材料的方法,。

每根尖齒都經(jīng)過電化學(xué)銳化,，可以輕松刺穿最硬和最脆弱的組織樣本。每套都地連接到一個(gè)共同的基座,，可以同時(shí)刺穿所有20個(gè)連接點(diǎn),。磁力安裝的BioRakes便于清潔或更換，可以實(shí)現(xiàn)BioRake,、平衡滑輪和夾具安裝系統(tǒng)之間的輕松轉(zhuǎn)換,。

進(jìn)行測試時(shí)，使用手動(dòng)升降機(jī)構(gòu)將樣本定位并升高到位,，并施加壓力以將鉤子插入組織中,。樣品因此可以在幾秒鐘內(nèi)安裝好并做好分析準(zhǔn)備。安裝一氣呵成,、準(zhǔn)確易操作,。

BioRakes的齒間距從0.7毫米到2.2毫米不等，以適應(yīng)從3到15毫米大小的標(biāo)本,。

平衡滑輪樣品安裝系統(tǒng)提供了CellScale在雙軸測試過程中確保零剪切應(yīng)力的附著方法,。

兩個(gè)雙端定制縫合鉤被用來在樣品的每一側(cè)上創(chuàng)建4個(gè)附著點(diǎn)。兩級不銹鋼滑輪機(jī)構(gòu)確保在測試過程中每根縫線保持相同的張力,。

滑輪機(jī)構(gòu)采用磁性安裝方式,，便于拆卸清潔，并使BioRake,、平衡滑輪和夾具安裝系統(tǒng)之間輕松過渡,。

夾具樣品安裝系統(tǒng)提供了CellScale失敗測試的附著方法。

使用十字形試樣可以讓比基礎(chǔ)材料更弱的附著位置遠(yuǎn)離試樣的測量區(qū)域移動(dòng),。夾具讓樣品可以很容易地加載并且牢固地就位,。

不銹鋼夾緊機(jī)構(gòu)安裝在與其他附著系統(tǒng)相同的支架上，以便在BioRake,、平衡滑輪和夾具安裝系統(tǒng)之間快速簡單的轉(zhuǎn)換,。

還可以進(jìn)行定制夾具設(shè)計(jì)，以適應(yīng)您的組織對夾緊力和夾緊表面的要求,。

軟件

BioTester的設(shè)置,、操作和數(shù)據(jù)收集軟件模塊讓標(biāo)準(zhǔn)或定制測試規(guī)程的執(zhí)行變得容易,。

測試參數(shù)（如位移量、持續(xù)時(shí)間和數(shù)據(jù)/圖像采集速率）以表格格式,，以便快速訪問和修改,。位移和受力測試都可以針對每個(gè)軸獨(dú)立,。一旦建立了協(xié)議,，就可以使用模板系統(tǒng)快速重新加載所需的測試參數(shù)。

軟件界面在測試設(shè)置期間向用戶提供實(shí)時(shí)成像和當(dāng)前的力,、位置和溫度的信息,。在測試運(yùn)行時(shí)，軟件提供實(shí)時(shí)結(jié)果圖形和實(shí)時(shí)視頻饋送,，以方便用戶監(jiān)視測試進(jìn)度,。BioTester彈性模量力學(xué)試驗(yàn)機(jī)

如果詢問使用我們設(shè)備的用戶，他們會(huì)很快告訴您這個(gè)軟件包是多么的直觀和有用,。

雙軸測試的很大一部分是理解和解釋收集到的數(shù)據(jù),。

BioTester包含一個(gè)圖像分析軟件模塊，可用于查看和分析測試圖像,，提供有價(jià)值的定量和定性信息,。該模塊可以用來導(dǎo)出用于演示目的.avi視頻或帶有數(shù)據(jù)疊加層的圖像。

BioTester包含一個(gè)高分辨率的相機(jī),，在測試過程中可以很好地觀察樣品,。所收集的圖像（按用戶輸入的頻率）自動(dòng)和力位移數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間關(guān)聯(lián)，以便軟件模塊可以將所有的測試信息供用戶選用,。

軟件模塊的圖像跟蹤功能可以快速輕松地分析測試圖像,，以確定樣本表面上一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。這個(gè)跟蹤信息提供了直接的標(biāo)本應(yīng)變測量,，而不依靠由夾點(diǎn)運(yùn)動(dòng)計(jì)算的應(yīng)變,。通過追蹤多點(diǎn)組成的網(wǎng)格，可以研究樣品不同區(qū)域的應(yīng)變,。

視頻

Chung-Hao Lee教授 (Oklahoma) 關(guān)于瓣膜

BioTester圖像跟蹤示例

丹佛大學(xué)心臟組織測試

KU Leuven的心血管組織測試

內(nèi)布拉斯加大學(xué)的動(dòng)脈壁測試

在滑鐵盧大學(xué)進(jìn)行腰椎間盤組織測試

BioTester 演示

用縫線進(jìn)行BioTester測試

技術(shù)信息

外形尺寸	60 X 60 X 80cm
重量	18kg
力的大小	23N
可用的加載傳感器	0.5, 1.5, 2.5, 5, 10, 23N
力的準(zhǔn)確性	加載傳感器容量0.2%
最大夾點(diǎn)分離	80mm
最大速度	10mm/s
最大循環(huán)頻率	2Hz
最大數(shù)據(jù)速率	100Hz

Drag to spin

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