生物活性多孔组织支架的晶格与连续建模
摘要：通过将细胞种植到多孔生物材料支架上，并在灌注生物反应器中培养，促进营养物质向生长细胞的传输，是一种培育人工组织的当代方法。组织工程应用中的典型细胞生长模型使用空间均匀或空间连续的方程来模拟细胞生长、培养液流动、营养物质传输及相互作用。物理多孔支架的网络结构通常通过这些模型中的参数来加以考虑，可以是现象学的方式，也可以是数学均匀化等技术。我们在一个方形网格格点上推导出一个模型，以展示明确模拟多孔支架网络结构的重要性，并将这个模型的结果与文献中的修改连续模型的结果进行比较。我们采用双向耦合的方法来捕捉细胞生长和流体流动之间的关系，通过允许细胞阻塞孔隙以及允许流体剪切应力影响细胞生长和死亡。我们对两种模型的一系列参数进行探索，并展示了这些方法的预测之间的定量和定性差异，包括仅在方格模型中存在的空间模式形成和局部细胞密度的振荡。这些差异表明，在一些参数范围内，对应于特定细胞类型和支架几何形状的情况下，方格模型给出的定性模型预测与典型连续模型有所不同。我们的研究结果为生物活性多孔组织支架的模型选择提供了参考，有助于成功开展组织工程实验和最终临床成功的技术的发展。
作者：Andrew L. Krause, Dmitry Beliaev, Robert A. Van Gorder, Sarah L. Waters
论文ID：1702.07711
分类：Tissues and Organs
分类简称：q-bio.TO
提交时间：2018-05-01