生理水平流体剪应力对三维多孔支架中成骨细胞力学敏感性及黏附、分化的影响

• 作者: 周瑾 崔玉红 张寅星 易彩霞 李文娇 潘君 范艺娟 黄啸
• 来源期刊: 医用生物力学
• 学科: 医学
• 关键词: 生理水平 三维支架 流体剪应力 成骨细胞 细胞分化 力学敏感性
• 年，卷（期）: 2014,（2）
• 所属期刊栏目: 论著
• 页码范围: 119-125
• 页数: 7页
• 分类号: R318.01
• 字数: 5466字
• 语种: 中文

摘要

目的 构建可以达到生理剪应力水平的三维流动模型,研究流体剪应力对成骨细胞黏附、分化及力学敏感性的影响.方法 利用灌注式流动腔对生长在β-磷酸三钙(β-TCP)多孔支架内的MC3T3-E1成骨样细胞施加不同强度的流体剪应力6h,比较加载组和静态组的细胞活性表征细胞黏附;一氧化氮(NO)和碱性磷酸酶(ALP)表征力学敏感性和细胞分化.采用流固非线性耦合的数值计算,获得支架内各流量下的剪应力分布.结果 平均剪应力小于0.4 Pa,细胞的黏附率为74％～81％;0.41 Pa时,黏附率为60.22％.NO的产生率在加载后5 min达到最大,15 min显著降低,30 min后产生率趋近于0.在0.232 ～ 0.304 Pa平均剪应力强度范围,ALP水平随着剪应力的升高显著增强(P＜0.01);而在0.304 ～ 0.412 Pa范围,剪应力增加对ALP水平的改变无显著影响(P＞0.05).结论 生理水平剪应力条件下,支架内大部分细胞可以维持正常黏附.三维条件下细胞力学敏感性与剪应力变化率成正比,与二维条件的规律相同.支架内平均剪应力小于0.304 Pa,剪应力显著促进细胞分化;大于这一剪应力,细胞分化水平不再明显变化.该研究有望加快骨组织工程的实现.