單軸拉伸裝置中硅膠膜的應(yīng)力分析及靜態(tài)拉伸對ECV-304細(xì)胞形態(tài)的影響.pdf

1、基底形變加載裝置是目前比較常用的細(xì)胞加載方式,它包括單軸拉伸,等雙軸拉伸和四點(diǎn)彎曲梁三種。這幾種類型細(xì)胞加載裝置,均可設(shè)置一定的拉伸率,黏附在加載基底材料上的細(xì)胞承受的應(yīng)力情況如何,以及基底材料各個(gè)部分的應(yīng)變?nèi)绾?現(xiàn)在已經(jīng)有一些報(bào)道,但是有關(guān)單軸拉伸的情形研究得比較少。研究硅膠膜在單軸加載過程中應(yīng)力和位移的分布規(guī)律,可以給有關(guān)單軸拉伸應(yīng)變的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)提供重要的理論依據(jù)。本文首先自行設(shè)計(jì)了一套單軸拉伸裝置,該裝置能對體外培養(yǎng)的細(xì)胞施加定量的

2、應(yīng)變,。按照我們實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),該裝置可對應(yīng)變的大小和拉伸的方式(靜態(tài)拉伸、靜態(tài)松弛、周期拉伸)進(jìn)行調(diào)節(jié),具有良好的無菌環(huán)境和穩(wěn)定性,能進(jìn)行大面積的細(xì)胞培養(yǎng),滿足各種生化指標(biāo)的檢測的要求。其次,推導(dǎo)出了一個(gè)應(yīng)力分布數(shù)學(xué)模型,雖有一定程度的誤差,但可以用作定性分析;在定量分析部分利用有限元分析軟件ABAQUS6.7建立了有限元模型,得到了精確的von Mises應(yīng)力分布和位移分布。結(jié)果顯示:應(yīng)力極大值始終出現(xiàn)在硅膠膜的兩個(gè)約束端的端點(diǎn)區(qū)域(四

3、個(gè)角),而極小值出現(xiàn)在兩個(gè)約束端的中部。隨著應(yīng)變率的增大,中央?yún)^(qū)開始出現(xiàn)并逐漸增大,最后融合在一起,并向周圍擴(kuò)展,過渡區(qū)最后變成細(xì)環(huán)狀環(huán)繞在中央?yún)^(qū)的外圍;在拉伸率遞增過程中邊緣區(qū)的大小沒有明顯變化。位移的變化規(guī)律比較一致,均表現(xiàn)為由固定端向動端移動的過程中,位移逐漸增加,到動夾邊緣達(dá)到最大值,位移由小到大是一個(gè)漸變的過程,等值區(qū)域呈現(xiàn)規(guī)則的長條形,與硅膠膜長軸垂直。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對接種于硅膠膜上的ECV—304細(xì)胞施加10％的靜態(tài)拉