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Análisis de andamios en materiales compuestos para la diferenciación biomecánica de hueso
Fulchin, Edouard
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal•lúrgica; Perrault, Cécile M
Cargas mecánicas pueden influir la diferenciación celular, existe un modelo de mecano regulación que describe este fenómeno. En este proyecto se va a estudiar la diferenciación celular dentro de un andamio relleno de colágeno con células, eso con la influencia de una compresión gobernada por una deformación de un 2.5% de la altura del andamio. La primera parte del proyecto consistía en crear un modelo numérico para simular el ensayo numéricamente y ver las repuestas no sólo, del andamio sino del colágeno en especial. En esta primera fase se ha aproximado que las tensiones en el colágeno son las que sufren las células. Apoyándose en el modelo de mecano regulación ha salido que cuando se le da una deformación de 2.5% pueden diferenciarse las células en hueso maduro, inmaduro, cartílago, tejido fibroso y pocas células muertas. Los tejidos los más avanzados como los del hueso estando en la parte central del andamio, las capas superior y inferior siendo las menos avanzadas con diferenciación en tejido fibroso y unas células muertas. Con este modelo, al principio, utilizando sólo la estructura del andamio, se ha estudiado el comportamiento mecánico de esta estructura, comparándolo con unos ensayos mecánicos y unas imágenes de micro-CT, eso para llegar a la conclusión que se debía utilizar propiedades para el andamio más bajas de lo que se encontraba en la literatura, esto por culpa de los defectos observados en las imágenes micro-CT, los cuales, se supone que vienen de la fabricación y más precisamente del corte en cilindros de los andamios. La segunda parte del proyecto fue más experimental, es decir, se hizo el mismo ensayo que lo del numérico, pero en condiciones reales donde la mayor parte del tiempo fue invertida en hacer los cultivos celulares y construir un protocolo de estudio basándose en otros estudios anteriores. Se utilizaron células mesenquimales, un colágeno resultado de la mescla de colágeno tipo I y III, unos andamios en policaprolactona y una máquina de micro compresión Bose, con esto, se ha comprobado que las células pueden sobrevivir en el colágeno aún con la presencia de un andamio y se han realizado ensayos numéricos de 24h y 4 dias después de 48horas de proliferación en el colágeno. También ha sido estudiado la proliferación durante 24h, 48h, 72h y 6 días, eso sin ninguna carga. Las conclusiones fueron que, viendo por imuno fluorescencia la buena estructura de las células en el colágeno, con actina bien estirado y comparándola con imágenes de células en frascos, la presencia de colágeno y del andamio no perjudicó la supervivencia de las células. Además, se ve que aún al cabo de 72 horas las células están vivas. El ensayo con cargas mecánica de 6 días no se ha podido realizar por falta de tiempo y de material pero el protocolo está listo aunque falte que mejorar la manera de analizar el colágeno dentro de la estructura. Este proyecto abarca dos aspectos muy diferentes del punto de vista de los ensayos pero estos dos análisis se completan. No se ha podido comparar los resultados de los dos análisis porque no se ha podido llegar hasta el final por la parte experimental. Tampoco la parte numérica es completa, siempre un modelo se puede mejorar sobre todo para ver si es muy cumplidor a la realidad.
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Materials compostos
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria biomèdica::Biomecànica
Bones -- Mechanical properties
Biomechanics
Composite materials
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Ossos -- Propietats mecàniques
Biomecànica
Materials compostos
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