2.5讨论

外植体压缩系统符合获得膝关节生理力真实表现所必需的标准。该系统能够同时对6个外植体施加已知的压力，这在试图收集数据进行假设检验时非常重要。它能够施加生理水平的负荷和位移，并有能力在负荷或位移控制测试。SMI编程允许频率、持续时间、振幅和波形的灵活性。该系统足够小，可以放在一个标准的培养箱中，由能够承受高压灭菌和酒精的材料制成。该系统的一个重要特点是能够保持外植体和培养基从培养罩到培养箱的无菌。柱塞、盘和盖形成一个外壳，在不让空气和细菌感染样品的情况下便于运输。由于盖包含一个线性轴承，因此无需拆下进行测试。细菌可以杀死细胞并改变化学反应，导致数据不准确。利用系统功能和设计正确的协议将有助于保持无菌环境。

这种生物反应器能够产生比以前用于压缩外植体的系统更高的负荷和更大的位移[1，3，4，10]。生物压力系统（FLACCEELL International，Hillsborough，NC）不能承受高于0.1 MPa的压力，因为压力被空气施加到柔性底部。由于我们的系统使用线性执行器施加负载，因此可以添加高达2225N的负载。在Frank，et al，2000中，双轴组织加载装置可以在剪切和压缩中加载12个外植体〔10〕。我们的系统的一个优点是，它可以以0.4μm的分辨率产生超过10 mm的位移。Frank等人，2000产生高达100μm的位移。与Sah等人，2003中使用的±25μm相比，我们的执行器还具有±7.62μm的双向重复性。此外，该系统还可以利用位移或负载控制在正弦波形中进行1hz的循环压缩。智能电机接口的灵活性将允许测试程序的各种改变。频率、振幅和循环次数可以很容易地改变。该生物反应器可用于压缩8毫米压缩杆下和10毫米深井中的任何组织。所有的表面都被加工成光滑、无摩擦的表面，以确保样品暴露在纯无侧限压缩下。

为了证明该系统在培养箱环境中的准确性，进行了验证试验。在37°C的培养箱中进行2小时、1赫兹的位移控制试验。在培养箱中进行试验期间，位移精度在任何点都没有变化。另外还进行了试验，以证明柱塞、盘和盖组件能够保持从培养罩到培养箱和背部的无菌环境。仅使用培养基的试验方案的实践运行在培养4天后未显示细菌迹象。这证明该系统可以通过外植体的检测过程保持无菌。

生物反应器有一些需要补偿的局限性。此系统只能执行无侧限压缩。当样品被压缩时，样品的上下表面会膨胀。为了防止外植体滑向压杆的一侧，外植体的上下表面需要修剪成平行的。该设计对于直径约为6毫米的外植体是理想的。这是因为压缩棒的直径是8毫米，所以较小的外植体将留在压缩棒下，只要它是中心。每个样品在井内的位置必须准确，以确保样品位于压杆下方。一旦盖上盖子并且测试开始运行，就无法查看样本以确定它们是否被正确压缩。唯一的迹象是外植体在试验完成和移除时的方向。

另一个限制是系统中每个组件的加工。使用的最精确的加工程序可以在0.0254毫米内创建一个零件。这对于大多数应用来说是足够精确的，但是需要对生物反应器进行额外的补偿。由于该系统的位移很小，所以必须对机床误差进行测量和计算。使用车身填料的间隙测量提供了一种补偿方法。结果表明，5井的井距最小，因此产生的结果应与其他井不同。

尽管如此，上述外植体压缩系统具有有利于组织压缩实验的特点。系统在整个装配和测试过程中保持无菌环境。与组织样本直接接触的成分是由金