关节软骨冻结过程热膨胀行为的实验研究

作     者：胥义 孙慧君 吕娅 XU Yi;SUN Hui-Jun;LV Ya

作者机构：上海理工大学生物系统热科学研究所上海200093 

出 版 物：《中国生物医学工程学报》 (Chinese Journal of Biomedical Engineering)

年 卷 期：2012年第31卷第5期

页      面：742-747页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(50906056) 上海市教委创新项目(11YZ111) 上海市启明星项目(08QA14052) 

主　　题：关节软骨 低温保存 热膨胀 热应变 热机械分析仪 

摘      要：采用热机械分析仪(TMA)研究了不同低温保护剂及其不同浓度、降温速率对猪关节软骨降温过程热膨胀行为的影响。温度范围取0℃～-100℃,低温保护剂选用二甲基亚砜、甘油和1,2丙二醇,每种保护剂设置3种浓度,分别为10%(v/v),30%(v/v),60%(v/v)。以热应变表征热膨胀行为。研究结果表明:关节软骨表面不同区域的含水量有较大差异,这会导致完整关节软骨冻结时的非均匀热膨胀现象;5℃/min时的冻结相变过程最大热应变变化值为5.39%±0.05%,是1℃/min(最大热应变变化值为3.73%±0.06%)的1.45倍,但后者达到最大热应变变化值所需时间是前者的3倍;低温保护剂能显著抑制关节软骨冻结膨胀行为,但在低浓度时(如10%(v/v)),二甲基亚砜(最大热应变变化值为3.22%±0.07%)比甘油(最大热应变变化值为4.20%±0.20%)和丙二醇(最大热应变变化值为0.045 0±0.001 0)的热膨胀要小一些;而当浓度足够高时(如60%(v/v)),3种低温保护剂均能完全抑制关节软骨冻结膨胀现象,有利于保护关节软骨的生物力学性能。