基于非均勻壓電材料的本構關系,幾何關系和邊界條件,利用分層法的原理進行材料的梯度劃分,分析了力電耦合效應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 的目標是進一步增強 MEASSURE 系統(tǒng)，以減少用于藥物發(fā)現(xiàn)的動物數(shù)量，同時提高臨床前藥物開發(fā)過程的效率和有效性。成功的關鍵是提高源自人類誘導多能干細胞 (hiPSC) 的譜系特異性細胞的分化、成熟和維持的可重復性。hiPSCs 衍生細胞在疾病建模、再生療法和個性化醫(yī)療等生物醫(yī)學的不同領域具有巨大的前景。這些領域的具體應用包括：器官芯片 (OoC)、藥物篩選和細胞替代療法。盡管在這些領域取得了重大進展，但 hiPSC 分化、維持、

當前的 hiPSC 分化方案通?；谑褂盟幬?、小分子和定制培養(yǎng)基對發(fā)育途徑的化學調(diào)節(jié)。然而，源自這些協(xié)議的細胞呈現(xiàn)出不成熟的特征，更能反映胚胎階段而不是成體細胞和組織。這些缺陷降低了 hiPSC 衍生細胞在藥物篩選和 OoC 應用中的有效性，并限制了它們對特定治療應用的適用性。hiPSC衍生譜系與其體內(nèi)對應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（即電或機械）線索作為調(diào)節(jié)天然組織穩(wěn)態(tài)的關鍵因素身體。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胞 (CM) 結構、誘導肌節(jié)成熟和增強的電生理特性。圖洛赫等人。證明與未拉伸對照相比，hESC 的循環(huán)機械拉伸促進了心肌細胞分化產(chǎn)量和基質(zhì)纖維排列增加 2 倍，心肌細胞肥大增加 2.2 倍，增殖率增加 21%。這些越來越多的證據(jù)表明，在增加電或機械刺激的情況下，從干細胞分化出來的心肌細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，我們初的重點是從 hiPSC 中衍生心肌細胞。近的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，心臟病占全球所有死亡人數(shù)的 30%，并貢獻了 $318B 的總直接醫(yī)療費用. 我們預計該項目的完成將對心血管疾病的技術開發(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械刺激對 hiPSC 分化和 hiPSC 衍生心肌細胞 (hiPSC-CM) 成熟的影響會顯著改善方案，因為每次心跳期間心肌會出現(xiàn)相當大的收縮以及肌肉中的細胞外電壓很大細胞與不具有電生理活性的神經(jīng)元或其他細胞相比。