三维骨软骨支架细胞接种过程营养物质输运与分布数值模型研究  

作　　者：刘子钰[1] 黄皓 樊瑜波[1] 

机构地区：[1]北京航空航天大学医学科学与工程学院,北京100191

出　　处：《医用生物力学》2024年第S01期411-411,共1页Journal of Medical Biomechanics

基　　金：国家自然科学基金项目,12302397

摘　　要：目的营养素和氧气在组织工程过程中起着至关重要的作用。研究发现骨组织在支架的中间不能很好地生长,因为营养很难能输运到支架结构的中间位置。对于支架结构设计,营养物质在其中输运和分布非常重要,然而目前研究人员无法通过任何技术观察这些过程。方法本文建立了一个与VOF和物质输运相结合的数值模型,用于模拟对手术植入支架初期后氧气和葡萄糖在支架中的分布。采用VOF模型求解血液流入植入后支架的过程。当支架植入之前,水枪持续冲洗骨软骨缺损位置,模拟从支架被压入缺损且停止冲洗后,血液和营养物质的输送开始计算。结果根据之前动物实验图像分析,发现松质骨在支架边缘的再生比在中心的再生多,从支架底部比顶部松质骨再生多。再生组织在支架空间结构的分布与氧气在支架空间结构的分布趋势相似而与葡萄糖分布相关性小。结论考虑到营养物质的运输,该数值模型可用于更好地理解支架中的营养物质运输,并有助于更好地了解支架中的组织形成。并可以帮助研究人员减少优化骨软骨支架结构的动物和细胞试验次数。但是该模型仅可用于预测实验初期的营养运输,因为血液不久后就会开始凝固。在这个过程之后,营养物质的运输方法只取决于扩散,因此后续模型需进一步探索。

关 键 词：营养物质 中间位置 物质输运 再生组织 VOF模型 试验次数 细胞接种 松质骨 

分 类 号：R318.08[医药卫生—生物医学工程]