Simulación de interacción fluido-estructura y mecanoregulación de ing. de tejidos óseos

Abstract

Bone diseases are among the most important causes of mortality, eg. cancerous bone resection leaving gaps to be filled by tissue grafts or implants. To solve this problem, it seemed to tissue engineering. In this thesis, simulations for the formation of bone in a perfusion bioreactor were performed, taking into account the mechanoregulation model of Hanna Isaksson, to elucidate the parameters for future construction of a bioreactor with application to bone formation. The results indicate that for values of fluid velocity from 1 mm/s to 15 mm/s, the maximum pressure is from 0.2669 Pa, value too below the 0.15 MPa for bone tissue formation on the surface of bone regeneration, proposed by Claes and Heigelela, and thus could be formed bone. We obtained a model that allows to get the distribution of deviatoric deformation on scaffolds, and the type of neotissue formed. With this technique, we obtain an algorithm which can help to design the scaffolding structure according to the desired tissue type.

Las enfermedades óseas son una de las causas más relevantes de mortalidad, por ejemplo la resección de hueso canceroso deja vacíos que deben ser llenados por injertos de tejido o implantes. Para la solución de este problema, se ha considerado a la Ingeniería de Tejidos. En el presente trabajo, se simuló la formación de hueso en un bioreactor de perfusión, tomando en cuenta el modelo de mecanoregulación de Hanna Isaksson, para poder dilucidar los parámetros para la construcción futura de un bioreactor con aplicación a la formación de hueso. Los resultados indican que para valores de velocidad de fluido de 1 mm/s a 15 mm/s, la presión máxima es de 0.2669 Pa, muy por debajo al valor 0.15 MPa para la formación de tejido óseo en la superficie de regeneración ósea, propuesto por Claes y Heigelela, y por tanto se formaría hueso. Se obtuvo un modelo que permite obtener la distribución de la deformación deviatorica en los andamios y el tipo de tejido neoformado. Obteniéndose con esta nueva técnica, un algoritmo, que puede ayudar a diseñar la estructura de los andamios acorde al tipo de tejido deseado.