《人工活性關節功能的體外評價及其仿生系統構建》是依託西安交通大學，由王玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：人工活性關節功能的體外評價及其仿生系統構建
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王玲
- 依託單位：西安交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
人工活性關節在傳統人工關節的基礎上，其骨軟骨的修復和再生賦予了人工關節在體內長期服役的潛能。但是，目前在世界範圍內還沒有形成對關節活性組織的功能和長期服役性能進行預測和評估的公認的標準體系，從而影響了人工活性關節在臨床上的套用和發展。本項目提出對人工活性關節組織進行體外長期功能評估的新思路，通過對人體關節運動、力和生物的仿生建模來構建關節體外功能測試評估系統。項目重點通過計算機數值模擬的方法研究關節系統中骨軟骨的力學、生物學、摩擦學的仿生機理；探索力學、物理等因素對活性組織功能的影響；構建完備的人體活性關節體外長期的功能評估系統，實現全方位（力、摩擦、生物）、多角度（運動、各種步態）、多尺度的評估和測試。研究成果為組織工程骨軟骨支架的設計和最佳化提供反饋，為軟骨的修復和再生提供技術支持，有助於活性關節的臨床前評估標準的制定和組織工程研究成果向臨床套用的轉化。
結題摘要
人工活性關節在傳統人工關節的基礎上，其骨軟骨的修復和再生賦予了人工關節在體內長期服役的潛能。但是，目前在世界範圍內還沒有形成對關節活性組織的功能和長期服役性能進行預測和評估的公認的標準體系，從而影響了人工活性關節在臨床上的套用和發展。本項目提出對人工活性關節組織進行體外長期功能評估的新思路，通過對人體關節運動、力和生物的仿生建模來構建關節體外功能測試評估系統。並利用該評價系統對自然關節和組織工程骨軟骨組織進行全方位（力、摩擦、生物環境參數）、多角度（運動、各種步態）、多尺度的功能評價和測試。主要研究進展如下： 構建一套針對完整自然關節進行體外培養和功能測試的評價系統，實現了在維持自然關節組織正常生理和力學環境下的力學、摩擦學等功能評價，為體外研究完整關節的軟骨病變機理和軟骨修復等需求提供了實驗基礎平台。 開發一套基於多物理場和生物培養環境模擬的面向小尺寸活性關節組織體外評價的多物理場綜合測試系統，實現了複合扭轉、法向載荷、往復摩擦等多種運動形式的生物培養和實時功能評價功能，該系統已經實現體外測試培養小尺寸軟骨組織至4周以上，為研究工程化軟骨的功能參數最佳化提供了可靠的測試平台。 在構建的兩套軟骨功能測試系統基礎上，重點研究並且通過對比量化了扭轉剪下、法向載荷和載入頻率等重要參數對自然關節軟骨組織和工程軟骨組織的體外功能化影響。研究進一步證實了法向載荷（2MPa）對於自然或工程軟骨組織細胞活性和功能化的激勵作用，還揭示了表面往復剪下（10mm/s）對軟骨表層細胞形態、組織功能趨化的激勵作用以及扭轉剪下的雙刃劍影響等，為關節軟骨體外病理模型研究和組織工程支架的最佳化設計及製造都提供了重要參考指標。 本項目共申請中國發明專利8項，其中已授權專利1項；在國內外知名學術期刊發表論文10篇；參加國際會議口頭報告3次。研究成果為活性關節組織體外功能評價提供了可靠的平台和系統，為組織工程骨軟骨支架的設計和最佳化提供重要參數指標，為軟骨的修復和再生提供技術支持，有助於活性關節的臨床前評估標準的制定和組織工程研究成果向臨床套用的轉化。
