关节软骨的体外力学刺激

Mach-1可用作培养箱内部和无菌控制环境中的体外机械刺激设备。机械刺激可以调节细胞或组织 培养物中的合成代谢或分解代谢过程。该测试仪上灵活的用户友好软件以及100 nm位移分辨率和 0.1 mN力分辨率，并且在组织工程研究中具有重要的实践意义。

在这项研究中， 测试仪组件的通用性及其复杂灵活的软件使我们能够：1）刺激组织基质的合成和组装，以及2） 引起结构损坏，随后进行修复或逐步降解，后者是一种骨关节炎迹象。我们假设：高负荷的机械 负荷可能会对软骨细胞外基质造成损害，这可通过负荷的组织外植体中胶原蛋白变性的增加来反 映。生理动态负荷可以调节II型胶原的合成，这由其c-前肽CPII的含量反映出来。

软骨盘分离后两天以单轴无侧限压缩方式进行体外加载。 将成对的软骨盘转移到装有培养基的无 菌动态压缩室中，然后将其安装在培养箱中的测试仪上。根据所需的效果（降解或刺激）软骨盘 受到不同的加载方案。 降解负荷方案是振幅为250 m的40个循环，速度为100 m/s，而刺激方案 是连续5天每天1小时内10次振幅为100 m的拐角/释放。

在组织培养箱内使用Mach-1进行的高振幅加载方案不会改变完整的全层软骨/骨外植体的细胞活力 （绿色=活细胞，红色=死细胞）。 使用高振幅加载方案显示峰值应力在2-4 MPa之间。 此压缩载 荷的40个循环诱发载荷样本中降解的胶原蛋白的增加。较长持续时间的较小压缩幅度可刺激胶原 蛋白的合成，这表明电势需要机械刺激才能在体外产生组织。 案例研究  

Mach-1可用于将机械刺激地施加到标准组织培养箱中的活组织上。它特别适用于组织工程应用中，在 这些应用中，可以优化加载程序以对组织的代谢和生长产生预期效果。