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Modelado por Elementos Finitos de Células Viscoelásticas Durante Estrés Cíclico de Alta Frecuencia

Autores: Milner, Jaques S.; Grol, Matthew W.; Beaucage, Kim L.; Dixon, S. Jeffrey; Holdsworth, David W.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2012

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Acceso abierto

Artículo científico
2012

Modelado por Elementos Finitos de Células Viscoelásticas Durante Estrés Cíclico de Alta Frecuencia


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales para aplicaciones biomédicas

Palabras clave

Mecanotransducción
Células
Fuerzas
Tejido
Alta frecuencia
Estrés

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La mecanotransducción se refiere a los mecanismos por los cuales las células sienten y responden a cargas y fuerzas locales. El proceso de mecanotransducción desempeña un papel importante tanto en el mantenimiento de la viabilidad del tejido como en la remodelación para reparar daños; además, puede estar involucrado en la iniciación y progresión de enfermedades como la osteoartritis y la osteoporosis. Comprender los mecanismos por los cuales las células responden a las matrices de tejido circundantes o a biomateriales artificiales es crucial en la medicina regenerativa y en la influencia de la diferenciación celular. Estudios recientes han demostrado que algunas células pueden ser más sensibles a la estimulación mecánica de baja amplitud y alta frecuencia (1-100 Hz). Los avances en la modelización por elementos finitos han hecho posible simular la carga mecánica de alta frecuencia en las células. Hemos desarrollado un modelo viscoelástico por elementos finitos de una célula osteoblástica (incluyendo fibras de estrés de actina del citoesqueleto), unida a una membrana elastomérica que experimenta una deformación radial isotrópica cíclica con un valor máximo de 1,000 microstrain. Los resultados indican que las células experimentan una amplificación significativa del estrés y la deformación al someterse a una deformación de alta frecuencia, con valores máximos de deformación citoplasmática cinco veces más altos a 45 Hz que a 1 Hz, y el estrés de Von Mises en el núcleo aumentó por un factor de dos. La amplificación focal del estrés y la deformación en células sometidas a estimulación mecánica de alta frecuencia puede desempeñar un papel importante en la mecanotransducción.

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