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Mechanical adaptation on the microstructural components of biological tissues

生物组织微观结构成分的机械适应

基本信息

批准号：
15360062
负责人：
YAMAMOTO Noritaka
金额：
$ 9.15万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

Tendons and ligaments have such hierarchical structures as collagen fascicles (the diameter of about 100μm), fibers (the diameter of about 1μm), fibrils (the diameter of 50-500nm), and molecules. The fascicles consist of fibers and fibrils embedded in ground substances such as proteoglycans. Thin sheaths called endotenon surround the fascicles. The basic knowledge of their structure and mechanical properties is essential to the biomechanics of tendons and ligaments.In this study, the fascicles obtained from mouse tail tendons were stirred in a saline solution, and ground substances were removed from the fascicles. These specimens were stretched to failure and their microstructure was observed with a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The fibrils separated from the fascicles were stretched to failure. We studied the effects of the ground substances on the mechanical properties of the fascicles and the mechanical relationships between the fibrils and fascicles.The stirring of fascicles in a saline solution removed ground substances from the fascicles and decreased their tensile strength and tangent modulus. It is clear that ground substances act as a cementlike substance between collagen fibrils and are a basic component to determine the tensile properties of fascicles. The tensile strength of fibrils (86.3±8.2 MPa (Mean±S.E.)) was 3.3 times larger than that of fascicles. Therefore, fibrils did not fail but ground substances failed at the failure of fascicles.

肌腱和韧带具有胶原束（直径约100μm）、纤维（直径约1μm）、原纤维（直径50-500nm）和分子等层次结构。束由嵌入蛋白聚糖等基质中的纤维和原纤维组成。束周围有称为腱内膜的薄鞘。肌腱和韧带的结构和机械性能的基本知识对于肌腱和韧带的生物力学至关重要。在这项研究中，将从小鼠尾部肌腱获得的束在盐水溶液中搅拌，并从束中除去研磨物质。这些样品被拉伸至失效，并用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察其微观结构。与束分离的原纤维被拉伸至断裂。我们研究了研磨物质对束的机械性能的影响以及原纤维和束之间的机械关系。在盐水溶液中搅拌束会从束中除去研磨物质并降低其拉伸强度和切线模量。很明显，研磨物质充当胶原原纤维之间的水泥状物质，并且是确定束拉伸特性的基本成分。原纤维的拉伸强度（86.3±8.2 MPa（平均值±SE））是束的3.3倍。因此，原纤维没有失效，但基质在束失效时失效。

项目成果

期刊论文数量（35）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Mechanical Properties of Collagen Fibrils Obtained from Mouse Tail Tendons

从小鼠尾腱获得的胶原原纤维的机械特性

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Transactions of the Japanese Society for Medical and Biological Engineering 44(Suppl.1)
影响因子：
0
作者：
Noritaka Yamamoto;Kazunari sugiura
通讯作者：
Kazunari sugiura

海井直樹, 山本憲隆: "ラット膝蓋腱の力学的強度に及ぼすジャンプ運動の影響"日本機械学会第16回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 283-284 (2004)

Naoki Kaii、Noritaka Yamamoto：“跳跃运动对大鼠髌腱机械强度的影响”第 16 届日本机械工程师学会生物工程会议论文集 283-284 (2004)。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

S.Arimoto: "Intelligent control of multi-fingered hands"Preprints of the 7th IFAC Symp.on Robot Control. 3-12 (2003)

S.Arimoto：“多指手的智能控制”第七届 IFAC Symp.on 机器人控制预印本。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

マウス膝蓋腱の微細構造と力学的性質

小鼠髌腱的显微结构与力学性能

DOI：
发表时间：
2003
期刊：
第30回日本臨床バイオメカにクス学会
影响因子：
0
作者：
山本憲隆;豊嶋弘人
通讯作者：
豊嶋弘人

Microstructure and Mechanical Properties of Mouse Patellar Tendon

小鼠髌腱的显微结构和力学性能

DOI：
发表时间：
2003
期刊：
The 30^<th> Annual Meeting of the Japanese Society for Clinical Biomechanics 147
影响因子：
0
作者：
Noritaka Yamamoto;Hiroto Toyoshima
通讯作者：
Hiroto Toyoshima