摘要
关节软骨是覆盖在软骨下骨表面的一种无血管、无神经的结缔组织，能够传递载荷、缓冲吸震，维持正常的生命活动。关节软骨一旦出现损伤，其力学性能将发生改变，且难以自我修复，最终演变为骨关节炎疾病。 本文以缺损关节软骨为研究对象，进行应力率、蠕变与棘轮实验，研究其准静态、棘轮力学性能，以及裂纹缺损的扩展行为。结果发现：含缺损关节软骨在拉伸载荷下具有率相关性。随应力率的升高，相同应力所能达到的应变降低，杨氏模量升高；随应力水平的升高，蠕变应变升高，蠕变柔量降低；在循环拉伸载荷下，缺损软骨产生明显的棘轮效应与颈缩现象，并且棘轮应变与颈缩程度均随应力幅值的增大而增大，随加载频率的增大而减小；较大应力幅值或较高加载频率都能加速软骨裂纹缺损的扩展。建立了非线性粘弹性蠕变模型与棘轮模型，对含缺损关节软骨的蠕变行为以及棘轮应变进行预测，发现预测值与实验值吻合良好，验证了本构模型的准确性。同时比较了缺损关节软骨与正常关节软骨的棘轮行为，发现含缺损关节软骨的棘轮应变高于正常关节软骨，裂纹缺损的存在降低了关节软骨的力学性能。 为修复软骨缺损制备了丝素蛋白/II型胶原复合人工软骨支架，构建三维灌流降解系统测试了其体外降解性能以及力学性能变化，采用动物皮下降解实验研究了其体内降解性能。结果发现：制备的人工软骨支架在灌流降解液中发生降解，随着灌流速度的增加，支架的降解率增加；人工软骨支架的力学性能与天然软骨类似，同为非线性粘弹性材料；经过降解，支架的准静态力学性能和棘轮性能都有所降低；人工软骨支架植入体内后，随植入时间延长，支架逐渐被降解，形态缩小，炎症反应逐渐降低，成纤维细胞逐渐增多，纤维组织逐渐长入支架内部。制备的人工软骨支架具有良好的可降解性能、力学性能以及生物相容性。
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