Diseño Basado en Modelos para Mejorar la Formación de Neotejidos en Andamios Basados en Calcio-Fosfato Fabricados por Adición
Autores: Liang, Bingbing; Sadeghian Dehkord, Ehsan; Van Hede, Dorien; Barzegari, Mojtaba; Verlée, Bruno; Pirson, Justine; Nolens, Grégory; Lambert, France; Geris, Liesbet
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño Basado en Modelos para Mejorar la Formación de Neotejidos en Andamios Basados en Calcio-Fosfato Fabricados por Adición
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Biomaterial
Ingeniería de tejidos óseos
Fabricación aditiva
Andamios a base de fosfato de calcio
Modelado in silico
Crecimiento de neot tejidos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En la ingeniería de tejidos óseos basada en biomateriales, la optimización de la estructura y composición del andamiaje sigue siendo un campo activo de investigación. La fabricación aditiva ha permitido la producción de diseños personalizados en una variedad de materiales. Este estudio tiene como objetivo mejorar el diseño de andamiajes fabricados aditivamente a base de fosfato de calcio, el material de elección en la regeneración ósea oral, utilizando una combinación de herramientas in silico e in vitro. Los modelos computacionales se utilizan cada vez más para ayudar en la optimización del diseño al proporcionar una forma racional de fusionar diferentes requisitos en un solo diseño. El punto de partida de este estudio fue un modelo in silico desarrollado internamente que describe la formación in vitro de neot tejido, es decir, células y la matriz extracelular que produjeron. Se aplicó el método de nivel conjunto para simular la interfaz entre el neot tejido y el espacio vacío dentro de los poros del andamiaje. Para calibrar el modelo, se produjo un andamiaje en forma de disco personalizado con canales prismáticos de diferentes geometrías (círculo, hexágono, cuadrado, triángulo) y diámetros internos (0.5 mm, 0.7 mm, 1 mm, 2 mm). Los discos se produjeron con tres biomateriales (hidroxiapatita, fosfato tricálcico y una mezcla de ambos). Después de sembrar con células progenitoras esqueléticas y un cultivo celular durante hasta 21 días, se analizó la extensión del crecimiento del neot tejido en los canales de los discos utilizando microscopía de fluorescencia. Los resultados demostraron claramente que en presencia de materiales a base de fosfato de calcio, se mantuvo el principio de crecimiento basado en la curvatura. Se utilizó optimización bayesiana para determinar los parámetros del modelo para los diferentes biomateriales utilizados. Posteriormente, se utilizó el modelo calibrado para predecir el crecimiento del neot tejido en una estructura de giroides 3D. Los resultados predichos estaban en línea con los obtenidos experimentalmente, demostrando el potencial del modelo calibrado para ser utilizado como una herramienta en el diseño y optimización de biomateriales a base de fosfato de calcio impresos en 3D para la regeneración ósea.
Descripción
En la ingeniería de tejidos óseos basada en biomateriales, la optimización de la estructura y composición del andamiaje sigue siendo un campo activo de investigación. La fabricación aditiva ha permitido la producción de diseños personalizados en una variedad de materiales. Este estudio tiene como objetivo mejorar el diseño de andamiajes fabricados aditivamente a base de fosfato de calcio, el material de elección en la regeneración ósea oral, utilizando una combinación de herramientas in silico e in vitro. Los modelos computacionales se utilizan cada vez más para ayudar en la optimización del diseño al proporcionar una forma racional de fusionar diferentes requisitos en un solo diseño. El punto de partida de este estudio fue un modelo in silico desarrollado internamente que describe la formación in vitro de neot tejido, es decir, células y la matriz extracelular que produjeron. Se aplicó el método de nivel conjunto para simular la interfaz entre el neot tejido y el espacio vacío dentro de los poros del andamiaje. Para calibrar el modelo, se produjo un andamiaje en forma de disco personalizado con canales prismáticos de diferentes geometrías (círculo, hexágono, cuadrado, triángulo) y diámetros internos (0.5 mm, 0.7 mm, 1 mm, 2 mm). Los discos se produjeron con tres biomateriales (hidroxiapatita, fosfato tricálcico y una mezcla de ambos). Después de sembrar con células progenitoras esqueléticas y un cultivo celular durante hasta 21 días, se analizó la extensión del crecimiento del neot tejido en los canales de los discos utilizando microscopía de fluorescencia. Los resultados demostraron claramente que en presencia de materiales a base de fosfato de calcio, se mantuvo el principio de crecimiento basado en la curvatura. Se utilizó optimización bayesiana para determinar los parámetros del modelo para los diferentes biomateriales utilizados. Posteriormente, se utilizó el modelo calibrado para predecir el crecimiento del neot tejido en una estructura de giroides 3D. Los resultados predichos estaban en línea con los obtenidos experimentalmente, demostrando el potencial del modelo calibrado para ser utilizado como una herramienta en el diseño y optimización de biomateriales a base de fosfato de calcio impresos en 3D para la regeneración ósea.