Diseño in Silico de Scaffolds Nanofibrosos Biomiméticos 3D para Ingeniería de Tejidos: Desarrollo de Geometrías Paramétricas y Validación de Modelo Hiperelástico
DOI:
https://doi.org/10.70567/mc.v41i17.89Palabras clave:
Modelado paramétrico automatizado, Matrices nanofibrosas biomiméticas, Método de los Elementos Finitos, Ensayos in-sílico, HiperelasticidadResumen
El modelado computacional multiescala permite diseñar matrices fibrosas sintéticas para reproducir el comportamiento mecánico de tejidos biológicos. El objetivo de este trabajo es desarrollar un método para obtener diseños CAD de tejidos artificiales (scaffolds) para ensayos uniaxiales in-silico automatizados. Se desarrolló un software para generar automáticamente una biblioteca paramétrica de geometrías a fin de reemplazar microestructuras de tejido complejas. Se realizaron ensayos de tracción in-sílico, se presentaron los resultados obtenidos y discusión en relación con las variaciones geométricas estudiadas.
Citas
Caballero D.E., Montini-Ballarin F., Gimenez J.M., Biocca N., Rull N., Frontini P., y Urquiza S.A. Reduced kinematic multiscale model for tissue engineering electrospun scaffolds. Mechanics of Materials, 166:104214, 2022. ISSN 0167-6636. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2022.104214
Gamma E., Helm R., Johnson R., y Vlissides J.M. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley Professional, 1 edición, 1994. ISBN 0201633612.
Geris L., Lambrechts T., Carlier A., y Papantoniou I. The future is digital: In silico tissue engineering. Current Opinion in Biomedical Engineering, 6:92-98, 2018. ISSN 2468-4511. Tissue Engineering and Regenerative Medicine / Biomaterials. https://doi.org/10.1016/j.cobme.2018.04.001
Geuzaine C. y Remacle J.F. Gmsh: a three-dimensional finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 79(11):1309-1331, 2009. https://doi.org/10.1002/nme.2579
Gierig M., Wriggers P., y Marino M. Arterial tissues and their inflammatory response to collagen damage: A continuum in silico model coupling nonlinear mechanics, molecular pathways, and cell behavior. Computers in Biology and Medicine, 158:106811, 2023. ISSN 0010-4825. https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2023.106811
Kline M. Calculus: An Intuitive and Physical Approach (Second Edition). Dover Books on Mathematics. Dover Publications, 2013. ISBN 9780486134765.
Li Y., Zhao Y., Chi Y., Hong Y., y Yin J. Shape-morphing materials and structures for energyefficient building envelopes. Materials Today Energy, 22:100874, 2021. ISSN 2468-6069. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100874
Malinen M. y Råback P. Elmer finite element solver for multiphysics and multiscale problems,volumen 19, páginas 101-113. 2013. ISBN 978-3-89336-899-0.
Montini Ballarin F., Caracciolo P., Blotta E., Ballarin V., y Abraham G. Optimization of poly(llactic acid)/segmented polyurethane electrospinning process for the production of bilayered small-diameter nanofibrous tubular structures. Materials Science and Engineering: C, 42:489-499, 2014. ISSN 0928-4931. https://doi.org/10.1016/j.msec.2014.05.074
Montini-Ballarin F., Suárez-Bagnasco D., Cymberknop L.J., Balay G., Caracciolo P.C., Negreira C., Armentano R.L., y Abraham G.A. Elasticity response of electrospun bioresorbable small-diameter vascular grafts: Towards a biomimetic mechanical response. Materials Letters,209:175-177, 2017. ISSN 0167-577X. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.07.110
OpenCascadeSAS. Open cascade technology. https:git.dev.opencascade.org/gitweb/?p=occt.git;https://dev.opencascade.org/doc/overview/html/index.html, 2024.
Salome. The Open Source Integration Platform for Numerical Simulation. Version 8.5.
OPEN CASCADE SAS, 1 place des frères Montgolfier, France. url: https://www.salomeplatform.org. 2023.
Singh C., Wong C.S., y Wang X. Medical textiles as vascular implants and their success to mimic natural arteries. Journal of Functional Biomaterials, 6(3):500-525, 2015. ISSN 2079-4983. https://doi.org/10.3390/jfb6030500
van Kampen K.A., ten Brink T., Mota C., y Moroni L. Scaffolds with a tunable nonlinear elastic region using a corrugated design. Small Structures, 5(5):2300399, 2024. https://doi.org/10.1002/sstr.202300399
Van Rossum G. Python tutorial. http://www.python.org, 1995-2024.
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