Flow and friction around the growing cartilage cells.

• Autorzy: Wierzcholski K. , Miszczak A.

Warianty tytułu

PL

Przepływ i tarcie wokół wzrastających komórek chrząstki.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this paper is viscous biological fluid flow in boundary layer direct near the cartilage cells surface. Presented flow is caused by the perfusion and diffusion and growth of superficial layer surface of chondrocytes in bioreactor. Analytical considerations performed in this paper are presented flow parameter such as velocity components of the fluid and friction forces arise during the flow. Results of this paper are need to the optimisation of cartilage cultivation in bioreactor and to optimize the growth of cells.

PL

Inżynieria tkankowa jest jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin biotechnologii stosowanej. Nowe metody badawcze tej nauki mogą być rozwiązane jedynie przy wzajemnej współpracy biologów, tribologów, mechaników, ortopedów klinicystów. Schorzenia chrząstki stawowej dotyczą milionów ludzi na świecie, często nawet w młodym wieku. Od kilkunastu lat z powodzeniem prowadzone są próby rekonstrukcji czrząstki stawowej oparte na dwóch różnych koncepcjach. Pierwsza z nich polega na przeszczepianiu chrząstki pobranej z innego stawu lub z nieobciążonego miejsca tego samego stawu. Druga opiera się na wykorzystaniu możliwości mnożenia się chondrocytów chrząstki w bioreaktorach i wszczepianiu ich do ubytków chrząstki (pod łatę okostnową). Jednym z licznych rezultatów badań autorów jest tribologiczny model obliczeniowy sił tarcia w tym lepkich naprężeń ścinających wywołanych gadientem profili prędkości na granicy pomiędzy powierzchnią hondrocytu a nawet większych części chrząstek stawowych a cieczą biologiczną, co umożliwia symulację i określenie procesu wzrostu komórek w bioreaktorze jak również sterowanie oraz optymalizację sił tarcia występujących na kontaktujących się powierzchniach w trakcie hodowli. Rozpatruje się opory tarcia przepływu lepkiej cieczy poprzez porowatą strukturę warstwy wierzchniej tkanki. Opisany równaniami hydrodynamiki proces odżywiania chrząstek stawowych, odbywa się dzięki wnikaniu do nich płynu z jamy stawowej, spowodowanym naciskiem na chrząstkę i jej odprężaniem zachodzącym w trakcie ruchów wykonanych w stawie. Tak więc aby wypełnić niedostatek wiedzy teoretycznej i technologicznej w zakresie hodowli tkanek, pożądane są liczne przybliżenia wsparte interdyscyplinarnymi i wielodziedzinowymi badaniami zawierającymi analityczne rozwiązania, numeryczne obliczenia oraz eksperymentalne pomiary. W pracy przedstawiono prototyp bioreaktora pracującego w Instytucie Badawczym Cienkich Biologicznych Warstw Granicznych w Karlsruhe.

Słowa kluczowe

EN

chondrocytes; growth of cartilage cells; friction forces; histo-tribology

PL

chondrocyt; wzrost komórek chrząstki; siły tarcia; histotribologia

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 41, nr 2
• Strony: 199--212

Twórcy

autor

Wierzcholski K.

autor

Miszczak A.

• Gdansk University of Technology,

Bibliografia

• [1] Fung, Y.C.: Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. Springer Verlag, New York, 1993, pp.220-241
• [2] http://www.boku.ac.at/iam/ifa/mbr.gif
• [3] http://bvt.gbf.de/zkt/tissue-engineering.html
• [4] http://www.fzk.de
• [5] Mow, V.C, Guilak, F.: Celi Mechanics and Cellular Engineering. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1994
• [6] Maurel, W., Wu, Y., Thalmann, D.: Biomechanical Models for Soft Tissue Simulation. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 1998
• [7] Pioletti, D.P.: Viscoelastic Properties of Soft Tissues: Application to Knee Ligaments and Tendons, ph.d. thesis, Epfl-Lausanne Univ., 1997
• [8] Poole'a, CA., Flinta, M.H., Beaumonta, B.W.: J. Orthop. Res., 1988, 6, pp.408-419
• [9] Truesdell, C: A First Course in Rational Continuum Mechanics, John Hopkins University Baltimore, Maryland, 1972