【摘 要】
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血液流动和内皮的耦合是重要的生物医学问题,引起了学者们的广泛兴趣.目前已知流场剪应力对内皮细胞的形态和功能有重要影响,流体剪应力被认为是引起内皮细胞重建的始发信号.
【机 构】
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四川大学华西医学中心生物医学工程研究室,LEMTA-UMR-CNRS 7563
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血液流动和内皮的耦合是重要的生物医学问题,引起了学者们的广泛兴趣.目前已知流场剪应力对内皮细胞的形态和功能有重要影响,流体剪应力被认为是引起内皮细胞重建的始发信号.所以,了解流体剪应力与内皮细胞之间的相互作用机制是十分重要的.建立了一个理论模型来模拟流场剪应力与内皮细胞之间的相互作用.根据二维计算流体动力学方法研究了流体剪应力作用下内皮细胞表面的应力、压力分布.模拟结果表明:(1)内皮细胞的变形随α(对应于流体作用于细胞表面的剪应力)的变化而变化.当α很小时(＜0.02),流场剪应力对细胞变形的影响很小;随着α的增大,细胞的变形也相应增大;当α达到0.20以上时,细胞的变形变化很小,即细胞的形态保持相对稳定.(2)流动引起了细胞表面应力和压力分布的不均匀,从而导致了细胞的变形,但内皮细胞的最大应力总是位于细胞的顶点.同时,用流室系统提供剪切流动,测量了不同剪应力作用下培养的人主动脉内皮细胞的变形,所得到的实验结果与数值模拟结果吻合.结果提示,由于剪切流动引起细胞表面应力分布的不均一,可能在细胞激活和细胞功能的调节(如细胞骨架的调节、粘附分子的表达与分布等)机制上具有特殊的作用.为应用流体动力学理论研究细胞(内皮细胞、白细胞等)变形以及细胞-基质粘附问题提供了新思路.
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