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.2002年4月;124(2):214-22.
doi:10.1115/1.1449904。

不同微观结构的三维I型胶原细胞外基质的拉伸力学性能

附属公司

不同微观结构的三维I型胶原细胞外基质的拉伸力学性能

布莱恩·A·罗德等。 生物技术工程杂志. 2002年4月.

摘要

必须确定特定微观结构和机械设计参数的重要性和优先性,以有效地设计模拟细胞外基质(ECM)环境并作为组织替代物在临床上应用的支架(生物材料)。在本研究中,由I型胶原(结缔组织ECM的主要组成和结构成分)制备三维(3-D)基质,并研究其结构-力学关系。改变聚合条件,包括胶原蛋白浓度(0.3-3 mg/mL)和pH值(6-9),以获得具有不同微观结构的胶原蛋白原纤维基质。共焦反射显微镜用于评估特定的微观结构特征(例如直径和长度)和三维组成纤维的组织。显微结构分析表明,胶原蛋白浓度的变化影响纤维密度,同时保持相对恒定的纤维直径。另一方面,纤维长度和直径都受到聚合反应pH值的影响。从力学角度来看,所有基体都表现出类似的应力-应变曲线,具有可识别的“趾”、“线性”和“破坏”区域。然而,线性模量和破坏应力随着胶原蛋白浓度的增加而增加,并与纤维密度的增加相关。此外,线性模量和破坏应力均随pH值的增加而增加,这与纤维长度增加和纤维直径减小有关。胶原基质的拉伸力学性能也表现出应变率依赖性。关于ECM及其组成分子的三维微观结构-机械特性的这些基本信息对于我们全面了解细胞-ECM相互作用(例如机械传导)以及开发组织修复和替换的新策略非常重要。

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