中文摘要：

当前软骨组织工程被认为是一种永久修复关节软骨缺损的理想方法，但其发展还受到很多挑战。总结当前各种载荷对软骨培养的结果，分析关节结构和运动功能，我们首次提出滚压载荷的软骨培养力学环境，研制了可进行滚压加载的生物反应器。其包括滚动控制系统和压缩调节系统，对培养物提供了滚压的力学条件，使培养物处于动态压缩变形和剪切变形的两种加载过程，实现了软骨培养物滚压加载的仿生力学环境。生物学实验表明滚压载荷生物反应器可以有效促进BMSCs-琼脂糖复合体中BMSCs向软骨细胞诱导分化。在结合TGF-β1后这种促进作用更加明显；滚压载荷可以有效提高软骨细胞Ⅱ型胶原及蛋白聚糖基因表达及蛋白合成，降低I型胶原蛋白合成，维持软骨细胞表型稳定；采用硫氰酸葡聚糖和四甲基罗丹明作为荧光示踪剂表明，滚压加载能够促进大分子、小分子在软骨组织中的传质过程。另外，利用有限元仿真探索了组织工程修复软骨缺损时人工软骨弹性模量、压缩量、载荷速度和缺损大小各因素对缺损处应力分布的影响规律。滚压载荷生物反应器提供了研究力学条件、软骨细胞生长，间充质干细胞力学影响的技术平台，为进一步研究工程化培养中载荷与功能性生长关系提供很好的工作基础。