机械加载上调Piezo1促进废用性骨质疏松小鼠的血管生成

目的:探究机械加载通过调控Piezo1对废用性骨质疏松(DOP)小鼠血管形成的影响。方法:63只SPF级雌性C57BL/6小鼠按照随机数字表法分成假手术组(Sham组,n=21)、废用性骨质疏松组(DOP组,n=21)和废用性骨质疏松机械加载组(DOPL组,n=21)。通过鼠尾悬吊方式建立DOP小鼠模型,并使用本课题组自行研制的机械加载装置对小鼠进行为期2周的力学刺激治疗(条件为1 N,5 Hz,6 min/d)。墨汁灌注和细胞免疫荧光实验观察骨血管生成情况,免疫组织化学染色和Western印迹方法检测DOP小鼠骨组织内Piezo1表达情况。通过沉默细胞内Piezo1来验证其对H血管生成的影响。结果:与Sham组相比,DOP组骨量减少(t=9.553,P<0.001),而DOPL组骨量增加(t=-9.365,P<0.001)。同Sham组相比,DOP组骨组织内血管下降(t=9.764,P<0.001);而与DOP组相比,DOPL组骨组织内血管增加(t=10.001、9.764,均P<0.001),CD31和Emcn的表达升高(t=4.453、9.223,均P<0.01)。免疫组化显示,与DOP组相比,DOPL组Piezo1表达升高(t=6.557,P<0.01);Western印迹分析结果表明,与DOP组相比,DOPL组Piezo1表达增加(t=4.803,P<0.01)。沉默Piezo1降低了机械加载对H血管相关因子CD31和Emcn表达的促进作用。结论:机械加载可以通过促进Piezo1表达促进血管生成,抑制废用性骨质疏松小鼠骨量丢失。

机械加载通过促进髌下脂肪垫干细胞迁移及软骨分化治疗骨关节炎

目的:探究机械加载对骨关节炎小鼠髌下脂肪垫干细胞(IFP-SCs)的动员作用。方法:54只雌性C57BL/6小鼠通过随机数字表法分为对照组(Sham组,n=18)、骨关节炎组(OA组,n=18)、骨关节炎机械加载组(OAL组,n=18)。采用DMM手术建立OA模型,OAL组进行2周的机械加载治疗(条件为1 N,5 Hz,6 min/d)。HE和番红O染色评估小鼠OA模型的软骨损伤程度。免疫荧光、细胞迁移实验、Western印迹等方法检测干细胞的迁移和软骨形成能力。结果:机械加载降低了OA小鼠的国际骨关节炎研究学会(OARSI)评分(t=4.025,P<0.01)。与OA组相比,OAL组IFP-SCS的迁移能力增加(t=-5.142,P<0.001),同时软骨中基质细胞衍生因子(SDF-1)和IFP-SCs中C-X-C趋化因子受体4(CXCR4)的表达增加(t=-4.403,P<0.01)。此外,机械加载使软骨分化中重要的转录因子SRY相关高迁移率族盒蛋白9(SOX9)上调,促进了IFP-SCs软骨分化(t=-11.170,P<0.01)。结论:机械加载通过促进IFP-SCs迁移和软骨分化,促进骨关节炎小鼠软骨修复。

机械加载对高脂饮食诱导的肥胖和非酒精性脂肪肝的治疗作用

目的探讨机械加载对高脂饮食诱导的肥胖和非酒精性脂肪肝的疗效。方法选用6周龄的C57BL/6雌性小鼠30只,体质量约18 g,按随机数字表法分为正常对照组(NC组)、高脂饮食组(HF组)和高脂饮食机械加载治疗组(HF+L组),每组10只,持续饮食诱导12周。高脂饮食6周后,HF+L组进行机械加载治疗6周。实验动物进行体成分分析,观测全身体脂含量的变化。收集肾周脂肪、子宫周脂肪、肠系膜脂肪、腹股沟脂肪和肝脏并称量湿质量。留取部分肝脏做组织形态学检测,油红O和HE染色分析观察肝脏的病理改变,部分肝脏用于Western blot检测内质网应激相关蛋白(eIF2α、p-e IF2α、ATF4)的表达。结果与NC组相比,高脂饮食导致HF组体质量、体脂明显增加,机械加载治疗后,HF+L组体质量、体脂较HF组明显降低(P<0.05)。肝脏组织学结果表明,高脂饮食导致一定程度的肝脏脂肪变性,通过治疗后,脂肪变性得到有效缓解(P<0.05)。Western blot分析结果表明,高脂饮食导致小鼠肝脏eIF2α、p-eIF2α和ATF4蛋白表达升高,机械加载能够抑制肝脏p-eIF2α和ATF4蛋白的表达。结论机械加载能够有效缓解高脂饮食导致的体质量、体脂增加及非酒精性脂肪肝,其治疗作用可能与肝脏内质网应激有关。

机械加载对慢性脑缺血大鼠学习记忆障碍的改善作用

目的探讨脉冲式机械加载对慢性脑缺血大鼠学习记忆能力的改善作用。方法 27只健康雄性SD大鼠按随机数字表法分为假手术组(Sham组)、血管性痴呆模型组(VD组)和脊柱加载治疗组(VD+L组),每组9只。Sham组仅分离双侧颈总动脉但不结扎;VD组分离双侧颈总动脉后永久性结扎建立VD模型;VD+L组建立模型后每天接受脊柱机械加载治疗,共5周。Morris水迷宫测试大鼠学习记忆能力;HE染色及尼氏染色观察大鼠大脑皮质及海马组织的病理改变;免疫组织化学技术检测神经胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达。结果与VD组相比,VD+L组大鼠逃避潜伏期明显缩短,穿越平台次数和停留平台象限时间显著增加,加载后明显改善神经元形态结构和存活状态,海马锥体细胞明显增多,并抑制了海马及皮质中GFAP的表达。结论机械加载可以明显改善慢性脑缺血后大鼠的学习记忆障碍、保护缺血后神经元,该治疗作用可能与机械加载减轻海马和皮质神经元病理损伤、抑制胶质细胞的活化有关。

机械加载对高血压大鼠心血管及肾脏损伤的疗效观察

目的:探究机械加载对高盐高脂诱导的高血压大鼠的血压及血管、心脏和肾脏的影响。方法:采用高盐高脂饮食方法,建立高血压大鼠模型,给予机械加载治疗。检测治疗后大鼠体质量、体脂含量、BMI、血压值,HE染色观察血管、心脏和肾脏损伤程度。结果:机械加载治疗后高盐高脂大鼠的收缩压、舒张压和平均尾动脉压显著低于造模组,胸主动脉血管壁面积、血管壁厚度、血管壁/血管腔比值、心室指数、心室壁厚度、心肌细胞面积和肾间质炎性细胞数含量较造模组均显著降低。结论:机械加载可以降低高盐高脂高血压大鼠的血压,同时可以改善高血压导致的血管、心脏和肾脏损伤。

膝关节机械加载改善小鼠乳腺癌肺转移的实验研究

目的:探讨脉冲式机械加载对小鼠乳腺癌肺转移的抑制作用。方法:30只4~6周龄BALB/c雌性小鼠随机分为模型组与治疗组,通过每只尾静脉注射鼠源性乳腺癌细胞(4T1),建立小鼠乳腺癌肺转移模型。治疗组小鼠每天接受膝关节机械加载治疗,治疗18 d后处死。取肺脏,解剖显微镜下计数肺部转移瘤数目,TUNEL法分析肿瘤细胞凋亡情况,墨汁灌注肺脏切片观察转移灶周围血管生成情况,免疫组化分析细胞增殖和血管生成情况。结果:与模型组相比,治疗组肺部转移瘤数目明显减少(P<0.05),TUNEL阳性细胞明显增多(P<0.01),转移灶周围血管面积明显降低(P<0.05)。结论:机械加载能够有效地抑制小鼠乳腺癌肺转移,该抑制作用可能与机械加载能够促进肿瘤细胞凋亡和抑制肿瘤血管生成有关。

机械加载促进骨质疏松大鼠种植体骨结合的实验研究

目的:利用骨质疏松实验动物模型,探讨机械加载促进种植体周围骨结合的效能。方法:12只SD雌性大鼠(12周龄)卵巢切除建立绝经后骨质疏松动物模型(OVX),另12只动物设为对照。4周后所有动物均于双侧股骨中段植入直径1.5 mm,长度4.5 mm的纯钛种植体。按术式分别随机分组如下:假手术组(sham)、假手术膝关节加载治疗组(sham+loading)、OVX模型组(OVX)和OVX膝关节加载治疗组(OVX+loading)(n=6)。种植术后第2天对双侧膝关节进行机械加载刺激(5 N,10 Hz,3 min/侧,共6 min/d,加载5 d,休息2 d,往复循环4周)。通过卵巢切除前和机械加载后测量的骨密度(BMD)和骨矿化度(BMC)、生物力学测试对治疗效果进行评估。结果:Sham+loading组与sham组相比,膝关节机械加载显著改善BMD和BMC(P<0.001)。OVX+loading组与OVX对照组相比,膝关节机械加载明显增加BMD和BMC(P<0.001)。生物力学测试表明,Sham+loading组与sham组相比,膝关节机械加载显著改善种植体最大推出力(P<0.001)。OVX+loading组与OVX对照组相比,膝关节机械加载明显增加种植体最大推出力(P<0.001)。结论:机械加载显著改善了骨质疏松动物的骨密度,促进骨质疏松大鼠种植体周围的骨结合。该研究对口腔临床种植修复开辟了新思路。

机械加载减轻骨关节炎小鼠的病理进展

目的探讨机械加载对骨关节炎(OA)模型小鼠早、晚期OA的治疗作用。方法选用8周龄的C57BL/6雌性小鼠36只,按随机数字表法分为正常对照组(Control组)、OA组和OA机械加载治疗组(O AL组),每组又分为2周和8周亚组(n= 6)。使用HE和番红O/快绿染色观察机械加载治疗对早、晚期OA小鼠软骨、滑膜和骨赘的治疗作用。结果与Control组相比,OA小鼠透明软骨(H C)厚度、全部关节软骨(TAC)厚度均变薄,国际骨关节炎研究学会(O ARSI)评分、滑膜评分、骨赘评分均升高(均P< 0.05)。机械加载治疗后,OAL组HC、TAC厚度均增加,OARSI评分、滑膜评分、骨赘评分均下降(均P< 0.05)。相对数据表明,与早期OA小鼠相比,晚期小鼠的病理变化更严重,并且机械加载对晚期OA的治疗效果更好。相关性分析表明,OA早期软骨的退化可能与滑膜炎症有关,而晚期可能与骨赘形成有关。结论机械加载可以改善OA小鼠的病理改变,可以作为一种新型的临床治疗手段。

机械加载改善高脂饮食诱导的肥胖相关骨丢失

目的探究脉冲式关节机械加载对高脂饮食诱导的肥胖小鼠骨丢失的改善作用。方法将45只雌性C57BL/6小鼠随机分为普通饮食对照组(Sham组)、高脂饮食模型组(HF组)和高脂加载治疗组(HF+L组),每组15只。HF组和HF+L组高脂饮食喂养4周后,HF+L组进行4周的机械加载治疗(加载条件为1 N,10 Hz,3 min/d,每周连续加载5 d)。治疗结束后测量3组小鼠体质量指数(BMI)、全身体脂含量和双侧股骨的骨密度。使用HE染色和MacNeal’s染色分析观察股骨的组织病理改变,使用Western blot检测成骨生成相关蛋白[碱性磷酸酶(ALP)、Runt相关转录因子2(RUNX2)]和脂肪生成相关蛋白[过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、CCAAT/增强子结合蛋白α(C/EBPα)]的表达。结果与Sham组相比,HF组小鼠的体脂含量和BMI升高,骨密度变化率和骨量变化率显著下降,骨小梁面积明显减少,骨髓脂肪细胞增多。机械加载治疗后,HF+L组的骨密度、骨小梁面积比HF组明显升高,脂肪细胞的数目和面积比HF组显著降低(P<0.05)。Western blot分析结果表明,HF+L组与HF组相比,ALP和RUNX2的表达显著升高,C/EBPα和PPARγ的表达明显降低(均P<0.05)。结论机械加载能够有效缓解由肥胖引起的低骨密度和低骨量,其治疗作用可能通过促进成骨分化和抑制脂肪生成来改善骨丢失。

螺旋滚珠式机械加载器在封闭试验台中的应用

封闭式试验台在机械制造或汽车制造的生产、教学和科研中得到广泛的应用,这是由于它可以进行各种机械式变速器和齿轮变速箱的传动效率试验、疲劳破坏试验和不同材料传动件的对比试验,甚至可以进行润滑油的性能试验等。它最大的优点是可以甩少的能耗进行大功率的试验。例如对100kw变速器进行试验,只需采用10kw左右的电机。这对于某些大功率变速器的试验或在某些产品需长时问运转试验的场合。

机械加载对大鼠薄型子宫内膜的修复作用

目的探究脉冲式机械加载对薄型子宫内膜的疗效。方法 30只雌性SD大鼠随机分成假手术组(Sham组)、薄型子宫内膜模型组(TE组)和机械加载治疗组(TE+L组),每组10只。在动情期采用95%乙醇宫腔注射法建立薄型子宫内膜模型,Sham组宫腔注射生理盐水,TE+L组造模次日接受机械加载,加载力为5N,频率为15Hz,时间为5min/d,连续治疗15d。 HE染色观察子宫内膜组织形态变化,测量子宫内膜厚度、子宫内膜面积和腺体数目,免疫组化染色法检测血管内皮生长因子(V EGF)和细胞增殖核抗原(K i-67)的表达。结果子宫组织学结果显示,TE组子宫内膜厚度、子宫内膜面积和腺体数目较Sham组明显减少(P< 0.05),而 TE+L组子宫内膜厚度、子宫内膜面积和腺体数目较TE组明显增加(P< 0.05)。免疫组化染色结果显示,TE组子宫内膜中VEGF和Ki-67蛋白的阳性表达率较Sham组显著降低(P< 0.05)。经过机械加载治疗后,TE+L组子宫内膜中VEGF和Ki-67蛋白的阳性表达率较TE组显著升高(P< 0.05)。结论机械加载能够有效修复大鼠薄型子宫内膜,该作用可能与机械加载促进子宫内膜的细胞增殖和血管生成有关。

机械加载通过激刺骨祖细胞和巨噬细胞分泌骨膜素来缓解β2-肾上腺素受体激动剂特布他林对骨再生的抑制作用

目的评估机械加载对β2-肾上腺素受体激动剂特布他林诱导的骨再生变化的影响,并确定其作用机理。方法将48只C57BL/6J小鼠随机分为两组,特布他林组和生理盐水组。小鼠灌胃4周后,对其胫骨进行单面皮质骨缺损手术。术后第5~8 d对小鼠左胫骨施加力学刺激。所有小鼠均在术后第10 d处死。利用Micro-CT检测骨再生组织的形态。深层免疫荧光成像检测特布他林和机械加载对前成骨细胞,细胞外基质蛋白和血管的影响。

机械加载可改善心肌梗死大鼠的心肌损伤

目的探讨机械加载对心肌梗死大鼠心肌损伤的改善作用。方法选用8周龄Wistar雄性大鼠30只,体质量约200g,按随机数字表法分为假手术对照组(Sham组)、心肌梗死组(M I组)和心肌梗死机械加载治疗组(M I+L组),每组10只,心肌梗死建模后1d开始膝关节机械加载治疗2周。检测治疗后大鼠心电图Ⅱ导联ST段、心脏质量指数(H MI)、左心室质量指数(LVMI)、心脏质量/胫骨长度,2, 3, 5-三苯基氯化四氮唑(TTC)染色检测左室舒张末内径(LVEDD)和梗死范围;HE染色检测炎性细胞数;Masson染色检测胶原容积分数(CVF);免疫组织化学染色检测核因子(N F)-κBp65亚基、白细胞介素(IL)-6和基质金属蛋白酶(M MP)-9蛋白的表达。结果与Sham组相比,心肌梗死导致MI组心电图Ⅱ导联ST段抬高,HMI、LVMI、LVEDD、心脏质量/胫骨长度和梗死范围明显增加;机械加载治疗后,MI+L组Ⅱ导联ST段抬高幅度下降,HMI、LVMI、LVEDD、心脏质量/胫骨长度和梗死范围较MI组明显降低(P<0.05)。心脏组织学结果表明,心肌梗死导致炎性细胞数和CVF增加,通过加载治疗后,炎性细胞数和CVF明显改善(P<0.05)。免疫组化染色结果表明,心肌梗死导致大鼠心肌NF-κBp65、 IL-6和MMP-9蛋白表达升高,机械加载能够抑制3种蛋白的表达。相关性分析结果表明,NF-κBp65、 IL-6和MMP-9三者之间表达呈正相关,三者与心室重构指标(LVEDD、HMI、LVMI和心脏质量/胫骨长度)呈正相关。结论机械加载可以明显改善心肌梗死大鼠心肌损伤,该治疗作用可能与机械加载减轻心肌梗死后炎症反应和抑制心室重构有关。

一种新型节能冲击加载传力机构

目前广泛应用于岩土工程领域的气动冲击加载机械能量利用率低的主要原因之一为:冲击机构产生的应力波形不适用于岩土类介质。为提高这类机械的能量利用率,本文提出了一种新型节能的冲击加载传力机构。数值计算结果表明:使用这种简单实用的新型冲击机构后,其气动冲击加载机械的能量利用率可提高8%左右。

测试数控系统可靠性的负载实现

通过分析数控系统可靠性需求现状,结合数控系统可靠性测试功能要求,搭建了一套包括数据采集和存储的数控系统可靠性测试系统。从测试现场数据采集及其在通信网络中的传输和被测信号的监控管理两方面,获取反映数控系统可靠性的运行现场数据。通过对数控系统可靠性测试的负载进行计算和现场实验,采用机械式加载方法,依据惯量匹配原则设计负载盘模拟所需的负载惯量,并进行可靠安装,保证了所需载荷条件。通过采集各个轴测试运行过程中的角速度、角加速度等参数实现数控系统可靠性测试的完全加载。

蠕变时效成形工装设计分析

蠕变时效成形技术是利用金属蠕变特点,通过将人工时效和加工成形技术相结合的方式,提高金属材料力学性能。基于蠕变时效成形技术原理和优势,分析成型工装设计重点,介绍了机械加载式和气压加载式两种蠕变时效成形工装设计方式,并根据各自实验设计特点和实验结果为工装设计提供参考数据,以期推动蠕变时效成形技术在成型工装设计中的应用和发展。

煤矿用称重传感器自动测试系统的研制

近几年,煤矿用称重传感器已在我国得到广泛使用,其为我国煤炭产量的准确计量、煤矿的安全生产、财税的正确征收做出了重大贡献。本文针对目前在我国煤矿使用量较大的螺纹管及S式称重传感器,研制出一种煤矿用称重传感器的自动测试系统,其准确度满足煤矿行业要求,解决了当前测试装置结构复杂,操作不便,效率低下等诸多问题。

保障水电厂安全运行的插装式组合阀研究

针对目前传统组合阀难以满足大型水电厂高压、大流量要求的现状,提出了一种新型插装式组合阀,含电加载插装式组合阀和机械加载插装式组合阀,在对其特性、结构、工作原理、技术优势以及实际应用案例进行详细阐述的基础上,分析得出插装式组合阀不仅可以满足水电厂压力油罐大流量快速充油和平稳建压的要求,同时也可以保证压力油罐、油泵电机组以及调速系统的安全可靠运行,进而保障整个电厂的安全平稳运行。该插装式组合阀技术优势明显,具有较强的推广应用价值。

砂质海床上海底管道侧向失稳试验研究

[目的]海洋环境具有复杂性及不可预测性,敷设于砂质海床上的海底管道易发生侧向失稳,但目前对海底管道侧向失稳的成因尚不明晰,亟需探究海流荷载作用下砂质海床上管道侧向失稳过程中的水动力荷载、管土相互作用等多种影响因素的耦合机制。[方法]采用自主设计搭建的机械加载试验装置开展多类型模型试验,在管道两端防止滚动与自由运动两种约束条件下,探究海底管道侧向失稳的物理机制,分析海底管道水下重力、管土摩擦因数、管道初始嵌入深度比、不同砂质土壤、端部约束条件等对极限侧向土阻力、侧向土阻力系数的影响。[结果]侧向土阻力随海底管道水平位移的增加而逐渐增大,并最终达到极限值;侧向土阻力系数随管道水下重力的增加而逐渐减小,最终趋于稳定值;防滚管道的侧向土阻力系数随摩擦因数的增大而增大,自由管道的摩擦因数对侧向土阻力系数的影响较小;防滚管道的侧向土阻力系数远大于管道两端自由的工况;防滚管道的初始嵌入深度比对管道出现最大沉降量及发生极限侧向土阻力的位置具有重要影响。[结论]海流作用下的管土相互作用是海流-管道-海床之间的动力耦合,明确了海流荷载作用下管道侧向失稳过程中极限侧向土阻力发展规律,可为海底管道的设计、敷设及安全运行提供技术支撑。(图11,表1,参31)

蠕变时效成形工装设计研究

蠕变时效成形技术在航空航天器件中大型复杂整体壁板类零件的制造上具有独特优势,被认为是大型飞机重要的金属成形工艺之一。介绍了蠕变时效成形工装的技术要求,针对蠕变时效成形时的特点,结合成形工装的设计要求,设计制造了基于机械加载式成形工装和基于气压加载且自备加热系统的成形工装,两种工装既简单又实用,特别是后者具有较强的工程应用价值。经蠕变时效成形后的零件材料力学性能有所提高。