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骨内微管中流动电位的实验研究
力学载荷是骨量和结构的重要调节因素,骨重建与骨的形成和代谢密切相关.研究认为骨的力电性质是骨重建与力学载荷之间的纽带,而骨的力电性质中一个重要的研究方向就是流动电位.此研究的目的在于通过实验确定缓冲液流经哈佛氏管与骨小管时所产生的流动电位的差别.选取8个样本,使用自行设计的测试系统,测量5种不同加载速率下骨试样的流动电位.将骨试样的侧表面由硅橡胶密封,模拟缓冲液主要通过哈佛氏管流动的情形;而未密封的情况,则模拟缓冲液同时流经哈佛氏管以及试样表面上被剖开的骨单元中骨小管的情形.结果显示,对应于加载速率26、36、60、180、360 kPa/s,侧表面密封时,流动电位稳定值分别为(0.29±0.09)、(0.24±0.06)、(0.21±0.05)、(0.19±0.05)、(0.16±0.04)mV;侧表面未密封时,流动电位稳定值分别为(0.69±0.08)、(0.61±0.09)、(0.57±0.07)、(0.51±0.05)、(0.46±0.05) mV.未密封时流动电位明显高于密封时的流动电位(P值均小于0.05),而且两者的电位差反映了缓冲液流经骨小管时所产生的流动电位要明显高于流经哈佛氏管的时候.基于骨的微观结构,并考虑到骨细胞主要分布在骨小管附近,实验结果为研究流动电位与骨的重建问题提供了依据.
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壳聚糖-聚酰胺荷正电微孔滤膜的制备
目的:制备一种带正电荷的壳聚糖-聚酰胺微孔滤膜.方法:以壳聚糖、聚酰胺为成膜材料,甲酸为溶剂,采用相转化工艺制备荷电微孔滤膜,并通过扫描电镜照片、流动电位及颜料吸附容量评价膜的结构及性能.结果:铸膜液的组成及成膜工艺决定着膜的结构和性能,通过改变铸膜液组成及工艺条件,制备出孔径为0.2～0.8 μm、孔隙率约80%的荷正电微孔滤膜,膜的达旦黄吸附容量大于220 μg/cm3.结论:壳聚糖是一种很好的荷正电微孔滤膜的成膜材料,所制备的荷电微孔滤膜可用于细菌病毒的分离、浓缩.
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肾小球电荷屏障研究的新进展
肾小球滤过膜作为一种高度分化的血液滤过性屏障,不仅具有大小选择性(即分子屏障),而且具有电荷选择性(即电荷屏障),进而阻止大分子和带负电荷的蛋白质滤过,防止蛋白尿的生成.探索肾小球滤过膜在生理及病理情况下的结构及功能特性,一直是肾脏相关领域的研究热点.该文就近几年关于肾小球电荷屏障提出的流动电位理论予以综述.
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基于两相多孔介质模型的骨组织力学响应数值分析
引入基于混合物理论的流-固两相多孔介质模型来描述骨组织在承受各种动载荷时,其骨质应力场、变形场以及孔间骨液压力场的分布规律.模型中考虑固体骨质为横观各向同性的液饱和多孔材料,研究骨质变形、骨液流动以及流动电位间的耦合关系.采用Galerkin加权残值法,导出了骨组织流-固耦合动力响应的罚有限元公式和流动电位计算式,编制了相应的有限元程序.算例表明,骨组织特别是松质骨组织的表观黏弹性行为和能量耗散性质,很大程度上是由于骨孔间液体扩散和流动引起的;同时,由于骨组织固-液两相界面间双电层的存在,当液体组分扩散时,引起流动电位,从而促进骨的生长和吸收.
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骨组织力电效应的生物力学模型和有限元分析
目的:运用数值研究的方法阐述骨组织应力对流动电位的影响,为阐明骨生理、病理现象以及进一步研究骨损伤相关疾病辅助物理康复技术奠定理论基础.方法:将骨组织看作是一种由固体骨基质和细胞外液等液体所组成的两相多孔介质模型,结合电动理论,建立描述骨组织的生物力学模型以及流动电位的模型,由Galerkin加权残值法和罚方法得到了有限元方程.通过自编程序对骨组织的变形场、流动场和流动电位进行了数值分析和模拟,并与实验进行了对比观察.结果:得到了流动电位与载荷频率、载荷大小的关系.结论:流动电位随载荷频率单调增加,并且其斜率逐渐减少,后流动电位趋向于平缓.流动电位与驱动载荷的相位差跟载荷频率的关系刚好和幅值变化相反,随载荷频率的升高,相位差减少.
