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Modelo de Dinámica de Fluidos Computacional Basado en Geometría para Predecir el Comportamiento Biológico de Andamios para la Ingeniería de Tejidos Óseos

Autores: Omar, Abdalla M.; Hassan, Mohamed H.; Daskalakis, Evangelos; Ates, Gokhan; Bright, Charlie J.; Xu, Zhanyan; Powell, Emily J.; Mirihanage, Wajira; Bartolo, Paulo J. D. S.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Modelo de Dinámica de Fluidos Computacional Basado en Geometría para Predecir el Comportamiento Biológico de Andamios para la Ingeniería de Tejidos Óseos


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales para aplicaciones biomédicas

Palabras clave

Biocompatible
Biodegradable
Andamios porosos
Ingeniería de tejidos
Dinámica de flujo de fluidos
Dinámica de Fluidos Computacional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El uso de andamios porosos biocompatibles y biodegradables producidos a través de la fabricación aditiva es uno de los enfoques más comunes en la ingeniería de tejidos. El diseño geométrico de los andamios de ingeniería de tejidos (por ejemplo, tamaño de poro, forma de poro y distribución de poros) tiene un impacto significativo en su comportamiento biológico. La dinámica del flujo de fluidos es importante para entender el flujo sanguíneo a través de una estructura porosa, ya que determina el transporte de nutrientes y oxígeno a las células y la eliminación de desechos tóxicos. El objetivo de este estudio es investigar el impacto de la arquitectura del andamio, el tamaño y la distribución de los poros en su rendimiento biológico utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Diferentes velocidades de flujo sanguíneo (BFV) inducen tensiones de corte en la pared (WSS) en las células. Los valores de WSS superiores a 30 mPa son perjudiciales para su crecimiento. En este estudio, se consideraron dos diseños de andamios: andamios rectangulares con poros cuadrados uniformes (300, 350 y 450 um), y andamios circulares diseñados anatómicamente con una estructura similar a la del hueso y un gradiente de tamaño de poro (476-979 um). Los andamios diseñados anatómicamente proporcionaron las mejores condiciones de flujo de fluidos, sugiriendo una mejora del 24.21% en el rendimiento biológico en comparación con los andamios rectangulares. Las observaciones numéricas están alineadas con las de estudios biológicos reportados anteriormente.

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