一步增加,材料的彈性模量也不再有對應(yīng)量的增加，M隨應(yīng)力增加的步伐 放緩。這提示在這一應(yīng)變及載荷范圍內(nèi)，管壁組織開始有了一定程度的毀損，直至最后完 全斷裂。由第一階段向第二階段轉(zhuǎn)變的拐點即所謂屈服點。該點所對應(yīng)的柯西應(yīng)力大小， 阿爾曼西應(yīng)變大小以及彈性模量分別記做〇y、 ey&M在應(yīng)變-應(yīng)力曲線上，屈服點之前 的應(yīng)變ε和應(yīng)力σ關(guān)系服從以Levenberg Marquardt法則行最小二乘法擬合的指數(shù)函數(shù) α = 〇 <4 ##',且Μ。= - 〇。樸。其中，Μ。和b分別是應(yīng)變-彈性模量曲線上縱軸的截距和 對應(yīng)的斜率，分別代表在沒有附加載荷的情況下或外力拉伸時，試驗樣本組織固有的僵硬 度。屈服點反映在上述公式上，即經(jīng)擬合上述函數(shù)可得到最大的相關(guān)系數(shù)R所對應(yīng)的點。相 反的，在應(yīng)力-彈性模量曲線中，應(yīng)力和彈性模量的非線性關(guān)系段始于在彈性屈服點，并終 止于所謂組織毀損點，該點所對應(yīng)的柯西應(yīng)力大小，阿爾曼西應(yīng)變大小以及彈性模量分別 記做ε f、〇f及馬，表示組織在拉伸至毀損前的極限拉伸程度，可承受的最大載荷以及毀 損時所對應(yīng)的彈性模量。在二者之間，尚存在一特征性的力學(xué)點，即在應(yīng)力-彈性模量曲線 中，非線性段組織毀損前彈性模量的絕對值到達(dá)最高的點，該點所對應(yīng)的柯西應(yīng)力大小，阿 爾曼西應(yīng)變大小以及彈性模量分別記做σ ρ、ε p及Mp。
[0057] (三）單軸拉伸試驗的實施
[0058] (1)設(shè)備：Shore Western306拉扭復(fù)合生物力學(xué)試驗機，精度為0· IN的 50NInterface拉壓力傳感器，組織夾具。
[0059] (2)具體操作步驟
[0060] 1)開啟Shore Western306拉扭復(fù)合生物力學(xué)試驗機，校零，調(diào)試設(shè)備，確保微機 上的其他參數(shù)設(shè)定合理。
[0061] 2)將預(yù)先修剪好的縱向或周啞鈴狀魚鰾及牛心包組織拉伸試樣用電子游標(biāo)卡尺 測定其中間部分的長度、寬度以及厚度，共測3次取均值，并將數(shù)據(jù)輸入微機以用于在拉伸 至組織斷裂后計算〇f &Mp等力學(xué)參數(shù)。
[0062] 3)將試樣兩端包好砂紙以防止滑脫后放于合適位置。開啟夾具，使樣本組織在非 拉伸狀態(tài)固定于上下兩個機械手臂之間，具體固定方法參照以往文獻。而后，下方機械臂靜 止不動，上方機械臂以預(yù)先設(shè)定好的5mm/min的勻速拉伸速率單軸向上拉伸試樣直至其中 間部分?jǐn)嗔?。微機將拉壓力傳感器感受到的外力大小正好大于〇的那個瞬間兩機械手臂之 間的距離默認(rèn)為試樣的初始長度。
[0063] 4)在拉伸試樣的同時，微機將實時記錄應(yīng)力-應(yīng)變曲線（Strain-stress curve) 直至試樣中間的細(xì)窄部分出現(xiàn)撕裂毀損并導(dǎo)致微機上所記錄到的應(yīng)力突然減小為標(biāo)志。在 該曲線中，橫坐標(biāo)為ε ;縱坐標(biāo)為某一時刻傳感器感受到的實際拉力的大小此時拉伸試樣 的橫截面積，即〇,其單位為MPa。
[0064] (3)主要測定參數(shù)
[0065] 微機根據(jù)記錄到的應(yīng)變-應(yīng)力曲線（S-S曲線）的實時數(shù)據(jù)，后期擬合獲得應(yīng)力_ 彈性模量曲線（Elastic modulus-stress curve)。由此計算得到某個試樣（周向和縱向的 力學(xué)試樣）在拉伸至毀損前的ε?·、σ?·及Mp等力學(xué)參數(shù)。其中，彈性模量為應(yīng)變-應(yīng)力曲 線中某一時刻曲線的斜率。
[0066] (4)、注意事項：
[0067] 1)為確保組織新鮮，所有標(biāo)本的力學(xué)拉伸試驗均應(yīng)在獲取標(biāo)本后24小時內(nèi)進行。
[0068] 2)使用Shore Western 306拉扭復(fù)合生物力學(xué)試驗機必須現(xiàn)對機器校零，并測試 拉力傳感器是否感受良好。
[0069] 3)試樣兩端用于夾具固定處應(yīng)報以沙皮紙，以防止組織在拉伸過程中滑脫或撕 裂。
[0070] 4)為消除生物組織的應(yīng)力松弛效應(yīng)對試驗結(jié)果的影響，在每個樣品試件在正式實 驗前，均以5mm/min的拉伸速度進行了 3次小范圍的加載拉伸和卸載松弛，以減少其應(yīng)力松 弛效應(yīng)。
[0071] 5)由于本實驗組織較薄且光滑，且組織較為脆弱；夾具對其固定有時并不十分牢 固，故有可能在拉伸過程中出現(xiàn)試樣滑脫，或因夾具固定過緊而導(dǎo)致試樣首先在夾具固定 處斷裂，從而記錄到無效的力學(xué)參數(shù)。試驗時必須記錄在拉伸過程中未發(fā)生標(biāo)本滑脫，且組 織最終從中間較窄處斷裂的標(biāo)本對應(yīng)的力學(xué)參數(shù)用于統(tǒng)計。
[0072] 6)對每一例測試的試樣，必須明確記錄其組織名稱、方向、以及中間部分的精確寬 度、厚度。
[0073] 7)在拉伸過程中必須均勻向標(biāo)本兩側(cè)噴灑PBS液或生理鹽水保持組織濕潤。
[0074] 8)每一例試樣測試完畢后均應(yīng)做好標(biāo)本的后處理工作。
[0075](二）、差示量熱掃描的實施
[0076] (1)設(shè)備：DSC204F1差示量熱掃描儀
[0077] (2)具體操作步驟
[0078] 1)開機準(zhǔn)備：打開氮氣鋼瓶閥門，調(diào)節(jié)減壓閥使工作壓力為0. 03-0. 04MPa ;開啟 儀器背后電源，待儀器左側(cè)Close綠燈亮后，按下儀器上部INIT鍵；打開計算機電源，打開 "NETZSCH Proteus"，進入"DSC 204F1 Phoenix on USBcl" 軟件操作界面。
[0079] 2)樣品準(zhǔn)備：樣品放入坩堝中，每次試驗樣品量5-1Omg ;同時按下儀器左側(cè) "open/close"按鈕和儀器右側(cè)的"safety"按鈕來控制爐體開關(guān)，放入坩堝，參比側(cè)使用空 坩堝，參比坩堝置于傳感器左邊，樣品坩堝在右側(cè)。
[0080] 3)實驗方法：選擇"文件"菜單中"新建"進入編程文件；選擇測量類型為"楊平"， 輸入樣品名稱、編號；選擇默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度校正文件，然后打開；進入"溫度程序"部分編輯 測試方法，設(shè)定溫度范圍：〇-l〇(TC，升溫速率 ：10°C /min，開啟吹掃氣和保護氣，流量分別 設(shè)定為20ml/min和60ml/min ;確認(rèn)后按"start"鍵開始測量。
[0081] (3)主要測定參數(shù)
[0082] 設(shè)定向上為放熱，記錄出現(xiàn)吸熱峰的頂點溫度為材料熱變性溫度，即熱皺縮溫度。
[0083] (4)注意事項
[0084] 1)為確保組織新鮮，所有標(biāo)本的該項試驗均應(yīng)在獲取標(biāo)本后24小時內(nèi)進行。
[0085] 2)吸水紙吸取樣本表面多余分水，裁剪合適大小。
[0086] 3)為保證試驗結(jié)果，樣本需取自不同魚鰾魚鰾。
[0087] 4)每一例試樣測試完畢后均應(yīng)做好標(biāo)本的后處理工作。
[0088] 數(shù)據(jù)統(tǒng)計
[0089] 兩組中所有數(shù)值型數(shù)據(jù)以均數(shù)土標(biāo)準(zhǔn)差表示，統(tǒng)計學(xué)處理采用獨立樣本T檢驗兩 兩比較相應(yīng)處理魚鰾及牛心包，若方差不齊，則采用t'檢驗進行比較。所有統(tǒng)計學(xué)計算均 采用Graphpad統(tǒng)計制圖軟件處理。P>0. 05認(rèn)為無統(tǒng)計學(xué)差異，P〈0. 05認(rèn)為統(tǒng)計學(xué)差異顯 著，P〈0. 01則認(rèn)為統(tǒng)計學(xué)差異十分顯著。
[0090] 一、單軸拉伸試驗
[0091 ] 魚鰾在周、縱向的纖維分布不同，牛心包纖維排列方向性不明顯，通過單軸拉伸試 驗得出其S-S曲線，如圖1所示，最終得到各魚鰾樣本周向、縱向以及牛心包向心方向力學(xué) 參數(shù)，即斷裂時最大拉伸程度ef、斷裂強度〇f及斷裂時所對應(yīng)的彈性模量Mp，見表1-1、表 1-2、表1-3、表1-4。對比分析新鮮及交聯(lián)處理后魚鰾組周、縱向的力學(xué)差異，如圖1-8所示， 以及對比交聯(lián)后魚鰾和交聯(lián)后牛心包力學(xué)差異如圖3所示。結(jié)果顯示：（1)無論新鮮或是戊 二醛交聯(lián)后魚鰾在周向的三個力學(xué)結(jié)果均高于縱向。（2)戊二醛處理后魚鰾周向的 〇f、MP 均高于同方向的新鮮魚鰾，兩者ef無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。（3)戊二醛交聯(lián)后魚鰾縱向~大 于同方向新鮮魚鰾，兩者〇 f、MP無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。（4)戊二醛處理后牛心包〇f、MP均高 于新鮮牛心包，兩者無統(tǒng)計學(xué)差異。（5)兩材料經(jīng)戊二醛處理后，魚鰾周向及縱向 〇f、 MP均低于牛心包，ε f顯著高于牛心包。
[0092] (一）、新鮮及交聯(lián)后魚鰾的ε f在周、縱向的力學(xué)測試結(jié)果，如表1-1所示
[0093] (1)新鮮魚鰾周、縱向的ε f測試結(jié)果
[0094] 單軸拉伸力學(xué)測試結(jié)果顯示新鮮魚鰾在拉伸至毀損前的周向ε f為 53. 37±5. 03(% )，高于縱向值30. 25±2. 23(% ) (P〈0. 001)，提示新鮮魚鰾在周向具有更 好的可拉伸性及擴張儲備力。
[0095] (2)戊二醛交聯(lián)處理后魚鰾周、縱向的ε f測試結(jié)果
[0096] 經(jīng)戊二醛交聯(lián)的魚鰾，周向的最大拉伸程為51.20±9.61(%)高于縱向值 40. 45±3· 56(% ) (Ρ〈0· 05)。
[0097] (3)新鮮魚鰾、交聯(lián)后魚鰾周向的ε f測試結(jié)果
[0098] 新鮮及交聯(lián)兩組魚鰾在周向的ε f并無統(tǒng)計學(xué)差異。提示戊二醛處理對該方向的 可拉伸性并無顯著影響。
[0099] (4)新鮮魚鰾、交聯(lián)后魚鰾縱向的ε f測試結(jié)果
[0100] 兩組魚鰾在縱向的ε f存在統(tǒng)計學(xué)差異。
[0101] (二）新鮮及交聯(lián)后魚鰾的Of在周、縱向的力學(xué)測試結(jié)果，見表1-2
[0102] (1)新鮮魚鰾周、縱向的〇 f測試結(jié)果
[0103] 單軸拉伸力學(xué)測試結(jié)果顯示新鮮魚鰾的周向極限斷裂強度為8. 72±1. 25MPa高 于縱向5. 84±0. 99MPa(P〈0. 01)，提示新鮮魚鰾在周向具有更大力學(xué)強度，表明膠原纖維主 要在周向分布排列。
[0104] (2)戊二醛交聯(lián)處理后魚鰾周、縱向的〇 f測試結(jié)果
[0105] 在戊二醛交聯(lián)后的魚鰾中，周向的極限斷裂強度為13. 14±1.68MPa高于縱向值 7. 27± I. 31MPa(P〈0. 001)。提示戊二醛處理后，周向、縱向這一差異更明顯。
[0106] (3)新鮮魚鰾、交聯(lián)后魚鰾周向的〇 f測試結(jié)果
[0107] 處理后魚鰾周向極限斷裂強度高于處理前，可見戊二醛加固了該方向上排列的纖 維，進一步正式該方向排列以膠原纖維為主。
[0108] (4)新鮮魚鰾、交聯(lián)后魚鰾縱向的σ f測試結(jié)果
[0109] 本組結(jié)果顯示，魚鰾縱向處理前后并無統(tǒng)計學(xué)差異。可見戊二醛交聯(lián)對該方向的 纖維力學(xué)強度影響不大。
[0110] (三）新鮮及交聯(lián)后魚鰾的MP在周、縱向的力學(xué)測試結(jié)果，見表1-3
[0111] (1)新鮮魚鰾周、縱向的Mp測試結(jié)果
[0112] 如圖2所示，通過擬合計算出Mp值，結(jié)果顯示新鮮魚鰾的周向模量 Mp34. 66±6. 75MPa高于縱向值24. 30±4. 23 (P < 0. 05)，提示新鮮魚鰾在周向上剛性更大， 具有更大的抗彈性形變能力。
[0113] (2)戊二醛交聯(lián)處理后魚鰾周、縱向的Mp測試結(jié)果
[0114] 如圖2所示，在戊二醛交聯(lián)后的魚鰾中，周向的Mp52. 93±3. 57MPa高于縱向 28. 29±3. 43MPa(P < 0. 001)。表明戊二醛處理后，周向剛度仍大于縱向。
[0115] (3