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心血管疾病严重威胁人类的健康，其具有非常高的发病率和致死率。血管移植是治疗该疾病的有效方法。然而由于患者年龄、自身疾病等问题，自体移植物的来源有限，临床上常用由复合材料制备而成的血管移植物。目前，尺寸较大的血管移植物已经得到广泛的应用，但尺寸较小的血管移植物(血管直径小于6mm)仍存在急性血栓、内膜增生等问题，这些问题的产生与血管材料的力学性能以及细胞的力学环境有着必然的联系。
本研究就力学角度去分析三种血管(天然血管、脱细胞血管和冷冻血管)及血管内皮细胞的材料特性，为解决小口径血管移植物的问题提供一些力学思路，也为血管移植物的研究和构建多层血管模型提供一些数据基础。
本论文的主要研究内容及结果：
①三种血管的制备、组织观察和含量分析。本研究的血管均取自SD大鼠的腹主动脉，取出的腹主动脉被清洗干净后得到天然血管；而后分别对其进行脱细胞处理、超低温冷冻处理。结果表明，天然血管冷冻保存后细胞无明显变化；脱细胞处理后，血管各层细胞均被去除；冷冻处理后，血管内腔层的细胞被完全去除。
②在微米和纳米尺度上测量三种血管各层的杨氏模量。在微米尺度上，用半径为1μm的球形探针测量了三种血管的中层和外层；在纳米尺度上，用半径60nm的金字塔形探针测量了三种血管的中层、外层和内腔层。结果表明，动脉血管壁的力学性质具有尺度依赖性，在不同尺度上，血管各层的力学性质显著不同，且纳米尺度测量值明显高于微米尺度。脱细胞处理增强了血管中层和外层的杨氏模量，降低了内腔层的硬度；冷冻处理没有改变血管中层和外层的相对力学关系，即冷冻处理血管的中层与外层杨氏模量的比值与天然血管的中层和外层杨氏模量的比值相似；此外，冷冻处理没有改变血管内腔层的杨氏模量。
③利用有限元分析方法，对不同尺度探针压血管组织进行了理论验证，并结合原子力显微镜对细胞的粘弹性进行测量。在Abaqus软件中，分别构建了线弹性的血管模型和粘弹性的细胞模型，理论分析了不同尺度探针对血管组织的影响；另外，借助广义Maxwell模型拟合AFM的应力松弛曲线得到的参数去构建细胞模型，进而去匹配实验曲线，最终得到表征细胞粘弹性的弛豫时间。
④以不同的加载速率测量细胞的弹性和粘弹性。本研究分别以固定内皮细胞和正常内皮细胞为样本，在弹性方面，正常细胞的杨氏模量随着加载速度的增加而逐渐增大，而固定细胞的力学性质相对稳定，不随速度的变化而变化；在粘弹性方面，二者也存在显著性差异，固定细胞的长期弛豫时间随着加载速率的增大而减小，而正常细胞的长期弛豫时间则先增加后减小。
本研究就力学角度去分析三种血管(天然血管、脱细胞血管和冷冻血管)及血管内皮细胞的材料特性，为解决小口径血管移植物的问题提供一些力学思路，也为血管移植物的研究和构建多层血管模型提供一些数据基础。
本论文的主要研究内容及结果：
①三种血管的制备、组织观察和含量分析。本研究的血管均取自SD大鼠的腹主动脉，取出的腹主动脉被清洗干净后得到天然血管；而后分别对其进行脱细胞处理、超低温冷冻处理。结果表明，天然血管冷冻保存后细胞无明显变化；脱细胞处理后，血管各层细胞均被去除；冷冻处理后，血管内腔层的细胞被完全去除。
②在微米和纳米尺度上测量三种血管各层的杨氏模量。在微米尺度上，用半径为1μm的球形探针测量了三种血管的中层和外层；在纳米尺度上，用半径60nm的金字塔形探针测量了三种血管的中层、外层和内腔层。结果表明，动脉血管壁的力学性质具有尺度依赖性，在不同尺度上，血管各层的力学性质显著不同，且纳米尺度测量值明显高于微米尺度。脱细胞处理增强了血管中层和外层的杨氏模量，降低了内腔层的硬度；冷冻处理没有改变血管中层和外层的相对力学关系，即冷冻处理血管的中层与外层杨氏模量的比值与天然血管的中层和外层杨氏模量的比值相似；此外，冷冻处理没有改变血管内腔层的杨氏模量。
③利用有限元分析方法，对不同尺度探针压血管组织进行了理论验证，并结合原子力显微镜对细胞的粘弹性进行测量。在Abaqus软件中，分别构建了线弹性的血管模型和粘弹性的细胞模型，理论分析了不同尺度探针对血管组织的影响；另外，借助广义Maxwell模型拟合AFM的应力松弛曲线得到的参数去构建细胞模型，进而去匹配实验曲线，最终得到表征细胞粘弹性的弛豫时间。
④以不同的加载速率测量细胞的弹性和粘弹性。本研究分别以固定内皮细胞和正常内皮细胞为样本，在弹性方面，正常细胞的杨氏模量随着加载速度的增加而逐渐增大，而固定细胞的力学性质相对稳定，不随速度的变化而变化；在粘弹性方面，二者也存在显著性差异，固定细胞的长期弛豫时间随着加载速率的增大而减小，而正常细胞的长期弛豫时间则先增加后减小。