胃针插入的机械生物学:一项综合实验和数值研究
Sif Julie Friis1,2, Torben Strøm Hansen3, Mette Poulsen2
1Department of Biological and Chemical Engineering, Aarhus University, Gustav Wieds vej 10, 8000, Aarhus C, Denmark.
Biomechanics and modeling in mechanobiology
|August 13, 2025
概括
用于胃药物输送的针插入会影响组织力学和细胞反应. 针的几何学显著影响应力分布和机械传导,这对于设备设计至关重要.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 胃肠病学 胃肠病学
背景情况:
- 生物药物需要先进的胃给药方法.
- 微针装置提供了粘膜药物递送的潜力.
- 针插入机制影响组织和细胞行为.
研究的目的:
- 研究针插入对胃组织机制的影响.
- 告知替代胃药物输送装置的设计.
- 分析细胞机械传导响应注射针插入.
主要方法:
- 猪胃组织的实验测试 (张力,辐射压缩).
- 有限元分析 (FEA) 模型由实验数据提供信息.
- 原子力显微镜 (AFM) 用于验证FEA和评估刚度.
- 对细胞反应的对-关联蛋白-1 (YAP-1) 表达的分析.
主要成果:
- 随着从插入部位的距离 (p < 0.05) 的距离,组织硬度下降.
- 针的几何形状显著影响了刚度变化 (p < 0.05).
- FEA模型准确地预测了AFM的发现.
- 针插入诱导了应力传播,改变了细胞和核形态.
- 的针会比尖的针产生更高的局部应力.
- 在注射样本中,YAP-1表达减少,显示出取决于距离的效应.
结论:
- 一个经过验证的模型将胃组织机制和细胞对注射针的反应联系在一起.
- 针的几何是影响组织力学和机械传导的关键因素.
- 研究结果为设计有效的胃药物输送装置提供了必要的见解.
