Cuantificación del Estrés Cortante en Válvulas Cardíacas de Bioreactores de Ingeniería de Tejidos: Un Enfoque Computacional
Autores: Dave, Raj; Luraghi, Giulia; Sierad, Leslie; Migliavacca, Francesco; Kung, Ethan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Cuantificación del Estrés Cortante en Válvulas Cardíacas de Bioreactores de Ingeniería de Tejidos: Un Enfoque Computacional
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Válvulas cardíacas
Tejidos ingenierizados
Biorreactores
Estrés mecánico
Condiciones de flujo
Tensión de corte en la pared
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Las válvulas cardíacas ingenierizadas pueden crecer, repararse y remodelarse después de la implantación, presentando una solución a largo plazo más favorable en comparación con las válvulas mecánicas y porcinas. Lograr un tejido valvular ingenierizado funcional requiere la maduración de células humanas sembradas en andamios valvulares bajo condiciones de crecimiento favorables en biorreactores. El estrés y la tensión mecánica en el tejido valvular en desarrollo causados por diferentes condiciones de presión y flujo en los biorreactores son actualmente desconocidos. El objetivo de este estudio es cuantificar la magnitud del esfuerzo cortante en la pared (WSS) en prótesis de válvulas cardíacas bajo diferentes geometrías de válvula y tasas de flujo en biorreactores. Para lograr esto, este estudio utilizó simulaciones de interacción fluido-estructura para obtener las geometrías de apertura de la válvula durante la fase sistólica. Estas geometrías se utilizaron luego en simulaciones de dinámica de fluidos computacional con elementos de malla refinados cerca de la pared y rangos de tasas de flujo de entrada prescritas. Los datos obtenidos incluyeron histogramas y curvas de regresión que caracterizaron la distribución, el pico y la mediana del WSS para varias tasas de flujo y configuraciones de apertura de válvula. Este estudio también encontró que la región superior de la válvula cerca de las comisuras experimentó magnitudes de WSS más altas que el resto de la válvula.
Descripción
Las válvulas cardíacas ingenierizadas pueden crecer, repararse y remodelarse después de la implantación, presentando una solución a largo plazo más favorable en comparación con las válvulas mecánicas y porcinas. Lograr un tejido valvular ingenierizado funcional requiere la maduración de células humanas sembradas en andamios valvulares bajo condiciones de crecimiento favorables en biorreactores. El estrés y la tensión mecánica en el tejido valvular en desarrollo causados por diferentes condiciones de presión y flujo en los biorreactores son actualmente desconocidos. El objetivo de este estudio es cuantificar la magnitud del esfuerzo cortante en la pared (WSS) en prótesis de válvulas cardíacas bajo diferentes geometrías de válvula y tasas de flujo en biorreactores. Para lograr esto, este estudio utilizó simulaciones de interacción fluido-estructura para obtener las geometrías de apertura de la válvula durante la fase sistólica. Estas geometrías se utilizaron luego en simulaciones de dinámica de fluidos computacional con elementos de malla refinados cerca de la pared y rangos de tasas de flujo de entrada prescritas. Los datos obtenidos incluyeron histogramas y curvas de regresión que caracterizaron la distribución, el pico y la mediana del WSS para varias tasas de flujo y configuraciones de apertura de válvula. Este estudio también encontró que la región superior de la válvula cerca de las comisuras experimentó magnitudes de WSS más altas que el resto de la válvula.