Análisis de matrices 3D con arquitectura regular para ingeniería de tejidos

Abstract

Los estímulos mecánicos en las células son uno de los factores relacionados con la actividad celular. Estos estímulos mecánicos se estudian para la regeneración de tejido dañado dentro de la disciplina de ingeniería de tejidos. En los recientes estudios, las células son soportadas por una estructura 3D (andamios) que actúa como sustituto a la matriz extracelular y permite el mejor control de los estímulos mecánicos que sufren las células. Parámetros como la porosidad, el tamaño de poro y morfología juegan un papel importante en las propiedades mecánicas, la conducción de nutrientes, así como en la magnitud de los estímulos provocados en bioreactores. El presente proyecto pretende evaluar los estímulos mecánicos y las propiedades mecánicas de dos morfologías de andamios regulares con vista a su posible utilización como sustitutos de zonas dañadas de un hueso. Se analizan estructuras regulares con diferentes porosidades y formas. En el proyecto se evalúan las respuestas mecánicas bajo compresión pura y el comportamiento con la perfusión de fluido Para tal estudio, se utilizará el programa de MEF (método de elementos finitos) de MSC Software Marc Mentat 2007 para la reconstrucción y análisis de los modelos. Los modelos se reconstruyen en dos fases separadas de sólido y fluido. El polímero con el que se trabaja es el D,L-PLA (Polímero de ácido poliláctico). Algunos de los andamios evaluados tienen capacidad de resistir los requerimientos mecánicos existentes en las zonas de reparación ósea. Los resultados de la simulación de los andamios bajo compresión muestran una clara deformación en la zona de unión de los poros. La deformación mayoritaria dentro de la estructura es de compresión. Se observaron valores de deformación suficientes para la diferenciación celular. La simulación de la perfusión del fluido dentro de estos andamios provoca unos niveles de estimulo alto para una velocidad de 1mm/s en la entrada del andamio. El proyecto se lleva a cabo en el Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) en la línea de investigación en biomecánica y mecanobiología. Representa una porción de una investigación o tesis de uno de sus miembros, Andy Luis Olivares Miyares, tutorizado por el Dr. Damien Lacroix. Esta investigación forma parte de un proyecto donde colaboran la Universidad de Twente (Holanda), Universidad Hospital de Basel (Suiza) y la Universidad de Nápoles (Italia).