[实用新型]一种生物力学仿生研究的支架

说明书

本实用新型公开了一种生物力学仿生研究的支架，包括上卡槽片、下卡槽片及若干条多孔隙弧形板，所述上卡槽片和下卡槽片一上一下地横向设置，所述若干条多孔隙弧形板从左至右依次间隔均匀地设置在所述上卡槽片和下卡槽片之间，每条多孔隙弧形板的上下端一一对应地与所述上卡槽片和下卡槽片相连；每条多孔隙弧形板从前至后包括四层孔隙；所述多孔隙弧形板的弧度为₁₅^°；所述支架采用钛合金制成。本实用新型的生物力学仿生研究的支架，可以实现在支架内植物上研究生物力学信号对细胞的生物学影响，从而更好地指导和优化支架内植物的设计。

技术领域

本实用新型涉及一种生物力学仿生研究的支架。

背景技术

骨组织是一种动力学器官，主要功能是支撑身体自重，与肌肉、关节等配合实现运动功能。在日常生活中，人体内的每块骨组织都会承受着的复杂的力学载荷。因此包含骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem cells，BMSCs)在内的骨细胞也时刻处于各种生物力学环境之中，它们也能够通过响应生物力学刺激来达到特定的细胞生物学行为。例如，长期进行负重训练的人，其骨密度水平普遍比正常人体要高，甚至自身体内的不同骨骼也存在骨密度的差异性。这是因为骨组织为了适应频繁受力的环境，必须通过增强骨形成减少骨吸收来增加骨量，提升特定区域或特定骨组织的刚度等力学性能。相反，如果长期不接受力学刺激，该部分骨组织失去了受力环境来维持骨量，骨组织就会逐渐发生骨质流失。最显而易见的就是宇航员在外太空中，因为长期处于失重环境，导致宇航员体内的负重骨骼以每月1-2％的速度发生骨质流失。由此可见，维持力学刺激对骨组织的重要性，这从宏观层面阐释包括BMSCs在内的骨细胞对生物力学的敏感性。针对此，大多数生物力学研究都采用标准化的Flexcell力学加载系统，它将细胞培养在柔性基底膜上，可实现对其施加拉伸力、压应力等多种力学形式。然而这种生物力学的研究结果并不能模拟支架内植物-宿主骨界面的整合环境，这限制了研究结果的临床转化。因此，我们迫切需要在支架内植物上研究细胞响应生物力学的效应。

钛合金因其力学性能接近人骨、弹性模量低、强度高且兼具耐疲劳、耐腐蚀以及生物相容性好等优点已经成为临床最常用的内植物材料之一。近年来，钛合金内植物已被广泛应用于由骨肿瘤、创伤、人工关节翻修等原因造成的各类骨缺损手术中，临床实践证明钛合金内植物具有良好的支撑性能。然而尽管相比于其他材料，钛合金已经因其力学特性脱颖而出，但这仍不足以解决内植物-宿主骨界面整合欠佳的临床难题。

为了解决这一难题就必须阐明内植物-宿主骨界面骨整合的细胞机制。然而目前尚未有一种研究方法能够实现在支架上面进行生物力学研究。CN201720882708.3公开了一种基于钛合金弹性形变促进成骨分化的实验装置，该实验装置可以对支架进行力学加载，以往对于支架的研究多局限在其强度及生物相容性，尚未见有研究报道对支架本身进行力学加载。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种生物力学仿生研究的支架，通过力学加载装置对支架进行力学加载，可以实现在支架内植物上研究生物力学信号对细胞的生物学影响，从而更好地指导和优化支架内植物的设计。

实现上述目的的技术方案是：一种生物力学仿生研究的支架，包括上卡槽片、下卡槽片及若干条多孔隙弧形板，其中：

所述上卡槽片和下卡槽片一上一下地横向设置，所述若干条多孔隙弧形板从左至右依次间隔均匀地设置在所述上卡槽片和下卡槽片之间，每条多孔隙弧形板的上下端一一对应地与所述上卡槽片和下卡槽片相连；

每条多孔隙弧形板从前至后包括四层孔隙；

所述多孔隙弧形板的弧度为15°；

所述支架采用钛合金制成。

上述的一种生物力学仿生研究的支架，其中，所述支架整体的长度和高度分别为35mm；所述支架整体呈弧度为15°的弧形结构；

所述上、下卡槽片的长度均为35mm，高度均为5mm；