细胞材料这种软东西,它在力学方面有个挺关键的秘密,就是它会慢慢变形状,这就是蠕变和应力松弛。特别是像水凝胶、做软组织的支架和植入体这些材料,它们能不能长时间保持稳定,能不能跟着时间变化一点点变样子,直接决定了能不能用在临床上。这篇文章咱们就好好唠唠这两个测试,看看这些材料在身体里头到底是咋表现的。 先说这两个实验,那是了解生物材料特性的两大法宝。蠕变测试就是给材料使劲儿拉一拉,固定个大小的力让它一直受力,然后看看它能被拉长多少,这就能看出材料时间长了是不是会越来越软。反过来应力松弛测试就是先把材料给它拉长到一定程度然后不动了,再看需要用多大的力才能让它保持这个形状不回缩,这就是看材料里面的劲儿是怎么一点点放掉的。 为了让实验准一点,做的时候我们得用平板流变仪或者力学试验机,最好还给它们弄个恒温的湿润腔,这样模拟身体里的环境才像那么回事。做蠕变的时候是突然给一个固定的剪切力或者压缩力,然后让时间跑起来盯着看它怎么变;做应力松弛的时候是先把材料拉长到固定的长度固定住,再看维持这个长度需要的力怎么慢慢变小。用的那些高级设备像旋转流变仪、动态力学分析仪啥的,温湿度控制都特别准,保证数据没啥错。分析数据的时候还用软件做模型拟合找参数呢。 这次第三方检测下来发现,这块材料在一直受力的情况下确实是越变越长,也就是柔量越来越大;而在固定被拉长的情况下,里面的劲儿是按照指数规律慢慢放掉的。这些发现就像给医生开了一个说明书,告诉他们这材料在身体里头能不能长期用得住、寿命长不长、靠不靠谱。 以后再做这类研究的时候,可以参考一下国外的标准,像ASTMD2990-17还有ISO899-1:2017。现在关于细胞跟材料长在一起的那种新东西可能还没有专门的国标吧?不过照老规矩结合点生物学条件来做实验应该也行得通。 总而言之,这两个测试不光是搞生物材料研究必须干的活儿,也是设计东西和保证质量的重要依据。只要咱们不停地去琢磨透它们的力学特性,以后在医学上用起来就能更放心、更顺手。