基于非均勻壓電材料的本構(gòu)關(guān)系,幾何關(guān)系和邊界條件,利用分層法的原理進(jìn)行材料的梯度劃分,分析了力電耦合效應(yīng)下非均勻壓電材料中的斷裂問題。建立含裂紋非均勻壓電板的有限元模型,討論了力電耦合效應(yīng)下不同梯度參數(shù)、不同裂紋形狀、不同裂紋尺寸以及不同梯度函數(shù)對裂紋周圍應(yīng)力和電位移分布的變化規(guī)律。

力電刺激藥物神經(jīng)毒性篩選

BMSEED 的目標(biāo)是進(jìn)一步增強(qiáng) MEASSURE 系統(tǒng)，以減少用于藥物發(fā)現(xiàn)的動物數(shù)量，同時(shí)提高臨床前藥物開發(fā)過程的效率和有效性。成功的關(guān)鍵是提高源自人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (hiPSC) 的譜系特異性細(xì)胞的分化、成熟和維持的可重復(fù)性。hiPSCs 衍生細(xì)胞在疾病建模、再生療法和個(gè)性化醫(yī)療等生物醫(yī)學(xué)的不同領(lǐng)域具有巨大的前景。這些領(lǐng)域的具體應(yīng)用包括：器官芯片 (OoC)、藥物篩選和細(xì)胞替代療法。盡管在這些領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，但 hiPSC 分化、維持、

當(dāng)前的 hiPSC 分化方案通?；谑褂盟幬?、小分子和定制培養(yǎng)基對發(fā)育途徑的化學(xué)調(diào)節(jié)。然而，源自這些協(xié)議的細(xì)胞呈現(xiàn)出不成熟的特征，更能反映胚胎階段而不是成體細(xì)胞和組織。這些缺陷降低了 hiPSC 衍生細(xì)胞在藥物篩選和 OoC 應(yīng)用中的有效性，并限制了它們對特定治療應(yīng)用的適用性。hiPSC衍生譜系與其體內(nèi)對應(yīng)物的表型和功能差異的主要原因是分化環(huán)境（特別是心臟）中缺乏生物物理（即電或機(jī)械）線索作為調(diào)節(jié)天然組織穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因素身體。例如，努內(nèi)斯等人。證明與未受刺激的對照相比，hiPSCs 的電刺激改善了心肌細(xì)胞 (CM) 結(jié)構(gòu)、誘導(dǎo)肌節(jié)成熟和增強(qiáng)的電生理特性。圖洛赫等人。證明與未拉伸對照相比，hESC 的循環(huán)機(jī)械拉伸促進(jìn)了心肌細(xì)胞分化產(chǎn)量和基質(zhì)纖維排列增加 2 倍，心肌細(xì)胞肥大增加 2.2 倍，增殖率增加 21%。這些越來越多的證據(jù)表明，在增加電或機(jī)械刺激的情況下，從干細(xì)胞分化出來的心肌細(xì)胞更能代表成人心肌內(nèi)的天然表型。

由于對心血管疾病建模和治療的潛在影響，我們初的重點(diǎn)是從 hiPSC 中衍生心肌細(xì)胞。近的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，心臟病占全球所有死亡人數(shù)的 30%，并貢獻(xiàn)了 $318B 的總直接醫(yī)療費(fèi)用. 我們預(yù)計(jì)該項(xiàng)目的完成將對心血管疾病的技術(shù)開發(fā)、生物發(fā)現(xiàn)和臨床治療產(chǎn)生重大影響。我們特別期望電和機(jī)械刺激對 hiPSC 分化和 hiPSC 衍生心肌細(xì)胞 (hiPSC-CM) 成熟的影響會顯著改善方案，因?yàn)槊看涡奶陂g心肌會出現(xiàn)相當(dāng)大的收縮以及肌肉中的細(xì)胞外電壓很大細(xì)胞與不具有電生理活性的神經(jīng)元或其他細(xì)胞相比。