基底形变加载装置是目前比较常用的细胞加载方式,它包括单轴拉伸,等双轴拉伸和四点弯曲梁三种。这几种类型细胞加载装置,均可设置一定的拉伸率,黏附在加载基底材料上的细胞承受的应力情况如何,以及基底材料各个部分的应变如何,现在已经有一些报道,但是有关单轴拉伸的情形研究得比较少。研究硅胶膜在单轴加载过程中应力和位移的分布规律,可以给有关单轴拉伸应变的细胞实验提供重要的理论依据。本文首先自行设计了一套单轴拉伸装置,该装置能对体外培养的细胞施加定量的应变,。按照我们实验的设计,该装置可对应变的大小和拉伸的方式(静态拉伸、静态松弛、周期拉伸)进行调节,具有良好的无菌环境和稳定性,能进行大面积的细胞培养,满足各种生化指标的检测的要求。其次,推导出了一个应力分布数学模型,虽有一定程度的误差,但可以用作定性分析;在定量分析部分利用有限元分析软件ABAQUS6.7建立了有限元模型,得到了精确的von Mises应力分布和位移分布。结果显示:应力极大值始终出现在硅胶膜的两个约束端的端点区域(四个角),而极小值出现在两个约束端的中部。随着应变率的增大,中央区开始出现并逐渐增大,最后融合在一起,并向周围扩展,过渡区最后变成细环状环绕在中央区的外围;在拉伸率递增过程中边缘区的大小没有明显变化。位移的变化规律比较一致,均表现为由固定端向动端移动的过程中,位移逐渐增加,到动夹边缘达到最大值,位移由小到大是一个渐变的过程,等值区域呈现规则的长条形,与硅胶膜长轴垂直。细胞实验结果表明,对接种于硅胶膜上的ECV—304细胞施加10％的静态拉伸。比较静态细胞与静态拉伸后15分钟细胞长径、短径,长短经比值发现,细胞在静态拉伸后,细胞在长径方向上有一定程度的增加,短径减小,经T检验,二者之间有差异(0.05＜P＜0.1),从时间点上来看细胞骨架经历了一个减少—恢复的过程。