赵士明,李文雷,赵静一,郭锐,高远,卢子帅.组织工程三维多孔骨支架内部微流体流场研究[J].高技术通讯(中文),2020,30(5):518~525 |
组织工程三维多孔骨支架内部微流体流场研究 |
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DOI: |
中文关键词: 骨组织工程支架; 流场; 微流动; 流体剪应力 |
英文关键词: |
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作者 | 单位 | 赵士明 | | 李文雷 | | 赵静一 | | 郭锐 | | 高远 | | 卢子帅 | |
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中文摘要: |
组织工程支架作为培养组织的载体,能为组织提供各种微环境,是决定组织培养能否成功的关键。针对骨组织工程体外培养对支架内部微流体流场的要求,设计了包括仿生结构和螺旋结构的4种骨组织工程三维多孔支架。基于Navier Stokes方程建立了骨支架内部流场的数学模型,利用ANSYS Fluent对骨组织工程支架内部营养液和骨细胞流动状态进行了数值模拟,分别得到了4种骨组织工程支架流场的压力分布云图、速度分布云图和剪应力变化曲线。研究结果表明,仿生结构骨支架主管道与哈佛管、浮克曼管的流速相差很大,而螺旋结构支架流体速度分布均匀;分析了壁面流体剪应力分布情况,仿生结构骨支架壁面流体剪应力偏大,且分布不均匀,而螺旋结构支架剪应力偏小,但分布均匀;通过调整边界条件与优化内部结构,流体压力、流速更均匀,流体剪应力达到0.2~0.3Pa之间,满足人体组织生长的需要。这对骨组织工程支架的设计与应用提供一定的指导作用。 |
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