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Problemas de diseño de biorreactores hepáticos relacionados con el flujo de fluidos y la zonación, la fibrosis y la mecánica: una perspectiva computacional

Autores: Rezania, Vahid; Coombe, Dennis; Tuszynski, Jack

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Problemas de diseño de biorreactores hepáticos relacionados con el flujo de fluidos y la zonación, la fibrosis y la mecánica: una perspectiva computacional


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales para aplicaciones biomédicas

Palabras clave

Ingeniería de tejidos
Desarrollo del hígado
Flujo de fluidos
Biomecánica
Fibrosis
Biorreactor.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La ingeniería de tejidos, con el objetivo de reparar o reemplazar tejidos y órganos dañados, ha continuado haciendo avances dramáticos basados en la ciencia desde sus orígenes a finales de la década de 1980 y principios de la de 1990. Tales avances son siempre de naturaleza multidisciplinaria, desde biología y química básica hasta física y matemáticas, así como en diversos campos de la ingeniería y la informática. Esta revisión se centrará en dos temas críticos para el desarrollo de ingeniería de tejidos en el hígado: (a) flujo de fluidos, zonación y cribado de fármacos, y (b) biomecánica, rigidez del tejido y fibrosis, todo dentro del contexto de estructuras 3D. Primero, se ofrece una visión general de varios diseños de biorreactores desarrollados para investigar el transporte de fluidos y la biomecánica del tejido. Esto incluye una mención de los métodos de dinámica de fluidos computacional utilizados para optimizar y validar estos diseños. A continuación, se esboza la perspectiva proporcionada por simulaciones por computadora del flujo, el transporte reactivo y las respuestas biomecánicas a escala del lobulillo hepático y el tejido hepático, además de cómo se pueden utilizar las propiedades medidas en biorreactores en estos modelos. Aquí, se destacan los problemas fundamentales de tortuosidad y escalado, así como el papel de la enfermedad y la fibrosis en estos problemas. Se proporcionan algunas simulaciones idealizadas de los efectos de la fibrosis en el transporte de fármacos en el lobulillo y las respuestas mecánicas para ilustrar aún más estos conceptos. Esta revisión concluye con un esbozo de algunas aplicaciones prácticas de los avances en ingeniería de tejidos y cómo técnicas eficientes de escalado computacional, como el modelado de doble continuo, podrían utilizarse para cuantificar la transición de los resultados de los biorreactores a la escala completa del hígado.

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