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Crecimiento de una Sección de Hueso Largo Basado en Cristales Inorgánicos de Hidroxiapatita como Autómatas Celulares

Autores: Acosta, César Renán; Martín, Irma; Rivadeneyra, Gabriela

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Crecimiento de una Sección de Hueso Largo Basado en Cristales Inorgánicos de Hidroxiapatita como Autómatas Celulares


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas aplicadas

Palabras clave

Exploración
Componente mineral esquelético
Ensamblaje de cristales de hidroxiapatita
Hueso
Biomaterial tripásico
Paradigma de autómatas celulares

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este trabajo explora la morfogénesis del componente mineral esquelético, con un énfasis específico en el ensamblaje de cristales de hidroxiapatita (HAp). El hueso es fundamentalmente un biomaterial tripásico, que consiste en una fase mineral inorgánica, una matriz orgánica y un componente acuoso. La fase inorgánica (hidroxiapatita) se caracteriza por su estructura nanocristalina prismática hexagonal. Aprovechamos un paradigma de autómatas celulares (CA) para simular computacionalmente el proceso de mineralización, lo que lleva a la formación del marco de hidroxiapatita del hueso. Este modelo considera exclusivamente los aspectos fisicoquímicos de la formación ósea, excluyendo intencionadamente las interacciones biológicas que rigen el desarrollo esquelético in vivo. Para optimizar la eficiencia computacional, se modela un segmento anatómico simplificado de un hueso largo (por ejemplo, el fémur). Esta simplificación geométrica abarca un límite cilíndrico elipsoidal exterior (envoltura periosteal), una superficie elipsoidal interior que define la interfaz entre el hueso cortical y el hueso esponjoso, y un lumen cilíndrico circular central que representa la cavidad medular, que alberga la médula ósea y la vasculatura primaria. La metodología CA se aplica para generar la microarquitectura interna del hueso, omitiendo deliberadamente el diseño de canales vasculares secundarios más pequeños.

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