Vliv tuhosti komponent buňky na výsledky simulace zkoušky průniku

INFLUENCE OF CELL COMPONENTS´ STIFFNESS ON THE RESULTS OF THE SIMULATED INDENTATION TEST

conference paper

Czech

Je známo, že mechanické zatížení významně ovlivňuje procesy, probíhající v živých tkáních. Dochází zde k přeměně mechanických signálů na signály biochemické (mechanotransdukce). Jako příklad lze uvést vyztužování cévní stěny v reakci na zvýšený krevní tlak, nebo řídnutí kostí při dlouhodobém pobytu kosmonautů ve vesmíru v důsledku absence gravitace. Porozumění mechanismům, kterými dochází k této přeměně a možnosti využití těchto poznatků v klinické praxi při léčení některých závažných onemocnění, je v současné době předmětem mnoha výzkumů. Mezi závažná onemocnění, která zřejmě úzce souvisí s mechanickým namáháním patří onemocnění kardiovaskulárního systému. Vlivem změny zatížení tkání cévní stěny (např. při hypertenzi, ateroskleróze, použití cévních náhrad) dochází k jejich remodelaci, při které jsou mj. tvořena a reorganizována výztužná vlákna v tkáni. Tato remodelace tkání probíhá na úrovni buněk hladkého svalstva cévní stěny, proto se pozornost výzkumu v poslední době zaměřuje právě na tyto buňky.

Mechanical stimuli represent a very important factor influencing cellular processes and functions. The knowledge about mechanical properties of cells is necessary for understanding how cells response to mechanical load. A 3D finite element model of adherent cell for computational simulation of indentation test is presented in this paper. Our model considers all significant structural cellular components, i.e. actin cortex, deep cytoskeleton, cytoplasma and nucleus. The geometry model is based on experimental observations of a spreading fibroblast. Actin cortex was modelled as a thin membrane meshed with 4-node shell elements, cytoplasma and nucleus was modelled as linear isotropic homogeneous continuum, meshed with 8-node hexahedral solid elements and deep cytoskeleton was created as a six-struts tensegrity structure, consisting of six compression struts and twenty four tension cables, representing microtubules and microfilaments, respectively. We carried out a sensitivity analysis of influence of each cellular component on results of the computational simulation. Young´s modulus of each cellular component was alternated in the range 50% - 200% of original values.

zkouška průniku,hladká svalová buňka

indentation test, smooth muscle cell

LEBIŠ, R., BURŠA, J.

2005

11. 5. 2005

Svratka

80-85918-93-5

Engineering Mechanics 2005

195

196

2