组织工程心肌片层的体外二维力学训练及仿真.pdfVIP

学兔兔 第46卷第5期 机 械 工 程 学 报 Vo1．46 NO．5 20l0年 3月 JOISfRNALOFMECHANICALENGINEERING Mar． 2010 DoI：10．3901，JM E．2010．O5．122 组织工程,b~／L片层的体外二维力学训练及仿真半 张 婷 1,2 熊 卓 ，2 颜永年 1,2 张人佶 ，2 潘际銮 ，2 马 超 2 f1．清华大学机械工程系 北京 100084； 2．清华大学先进成形制造教育部重点实验室 北京 100084) 摘要：力学训练可促进心肌细胞的连接和排列，是体外构建功能性心肌组织必不可少的手段。针对 目前体外力学训练方法单 一 的现状，模拟正常心肌组织的受力状态设计制造了体外二维力学训练机构，并对采用铸型法构建的组织工程心肌片层进行 周期性二维拉伸训练；采用有限元方法对训练过程中心肌片层的变形和受力状态进行模拟，并与组织学和细胞形态检测结果 进行对比；通过试验结果及理论计算，证明二维力学训练对细胞连接和排列的促进作用，研究影响细胞生长的力学因素。结 果表明，体外周期性二维力学训练可以促进心肌片层中细胞间的相互连接和定向排布，拉伸过程中的应力方向与大小直接影 响片层中细胞的排列特征，外力达到一定值后能明显促进心肌细胞的定向排列，且细胞排列的方向与应力方向一致。 关键词：组织工程 心肌 定向排布 力学训练 中图分类号：TH16 TwoDimensionalM echanicalTrainingofTissueEngineered CardiacPatchinVitroandSimulation ZHANGTing，2 XIONG Zhuo， YANYongnian2 ZHANGRenji PANJiluan， MAChao， (1．DepartmentofMechanicalEngineering，TsinghuaUniversity,Beijing100084； 2．KeyLaboratoryforAdvancedMaterialsProcessingTechnologyofMinis仃yofEducation， TsinghuaUniversity,Beijing100084) Abstract：Mechanicaltrainingcanpromotetheconnectivityandalignmentofcardiacmyocytes，andisindispensablemenasfor engineering functionalmyocardialtissue in vitro．Asthereonly existssimplemechanicaltrainingmethod，atwo—dimensional mechanicaltrainingdeviceisdesignedandfabricatedbymimickingthestrainofnativemyocradium．A tissueengineeredcardiac patchisfabricatedbyusingcastingmethodandsubjectedtwo—dimensionalcyclicalsrtetchtrainingwithhtetrainingdevice．The deformationandsrtessstatementofcardiacpatchduringthetrainingprocessraesimulatedbyusingfiniteelementmethod．His~logy nadcellmorphology resultsareanalyzed andcomparedwithsimulation