關(guān)節(jié)軟骨的體外力學(xué)刺激

Mach-1可用作培養(yǎng)箱內(nèi)部和無菌控制環(huán)境中的體外機(jī)械刺激設(shè)備。機(jī)械刺激可以調(diào)節(jié)細(xì)胞或組織 培養(yǎng)物中的合成代謝或分解代謝過程。該測試儀上靈活的用戶友好軟件以及100 nm位移分辨率和 0.1 mN力分辨率，并且在組織工程研究中具有重要的實踐意義。

在這項研究中， 測試儀組件的通用性及其復(fù)雜靈活的軟件使我們能夠：1）刺激組織基質(zhì)的合成和組裝，以及2） 引起結(jié)構(gòu)損壞，隨后進(jìn)行修復(fù)或逐步降解，后者是一種骨關(guān)節(jié)炎跡象。我們假設(shè)：高負(fù)荷的機(jī)械 負(fù)荷可能會對軟骨細(xì)胞外基質(zhì)造成損害，這可通過負(fù)荷的組織外植體中膠原蛋白變性的增加來反 映。生理動態(tài)負(fù)荷可以調(diào)節(jié)II型膠原的合成，這由其c-前肽CPII的含量反映出來。

軟骨盤分離后兩天以單軸無側(cè)限壓縮方式進(jìn)行體外加載。 將成對的軟骨盤轉(zhuǎn)移到裝有培養(yǎng)基的無 菌動態(tài)壓縮室中，然后將其安裝在培養(yǎng)箱中的測試儀上。根據(jù)所需的效果（降解或刺激）軟骨盤 受到不同的加載方案。 降解負(fù)荷方案是振幅為250 m的40個循環(huán)，速度為100 m/s，而刺激方案 是連續(xù)5天每天1小時內(nèi)10次振幅為100 m的拐角/釋放。

在組織培養(yǎng)箱內(nèi)使用Mach-1進(jìn)行的高振幅加載方案不會改變完整的全層軟骨/骨外植體的細(xì)胞活力 （綠色=活細(xì)胞，紅色=死細(xì)胞）。 使用高振幅加載方案顯示峰值應(yīng)力在2-4 MPa之間。 此壓縮載 荷的40個循環(huán)誘發(fā)載荷樣本中降解的膠原蛋白的增加。較長持續(xù)時間的較小壓縮幅度可刺激膠原 蛋白的合成，這表明電勢需要機(jī)械刺激才能在體外產(chǎn)生組織。 案例研究  

Mach-1可用于將機(jī)械刺激地施加到標(biāo)準(zhǔn)組織培養(yǎng)箱中的活組織上。它特別適用于組織工程應(yīng)用中，在 這些應(yīng)用中，可以優(yōu)化加載程序以對組織的代謝和生長產(chǎn)生預(yù)期效果。