组织工程三维多孔骨支架内部微流体流场研究

发布时间：2022-01-06 03:04

　　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0.2～0.3 Pa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。 

【文章来源】：高技术通讯. 2020,30(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

仿生支架2内流体压力分布云图

仿生支架3内流体压力分布云图

螺旋支架4内流体压力分布云图

【参考文献】：
期刊论文
[1]微流体驱动与控制系统的研究进展[J]. 赵士明,赵静一,李文雷,王立亚,郭锐.  制造技术与机床. 2018(07)
[2]组织工程骨支架内部微流体流场研究进展[J]. 赵士明,赵静一,李文雷,张晓华,丁志尹.  机床与液压. 2017(15)
[3]生理水平流体剪应力对三维多孔支架中成骨细胞力学敏感性及黏附、分化的影响[J]. 张寅星,崔玉红,黄啸,周瑾,易彩霞,范艺娟,李文娇,潘君.  医用生物力学. 2014(02)
[4]骨组织工程支架内微管孔结构的研究现状[J]. 赵静一,禹娜娜,邓平平.  机床与液压. 2011(06)
[5]基于快速成型的组织工程中的微流体现象[J]. 赵静一,李侃.  液压与气动. 2005(08)
[6]基于细胞沉积的人工骨微管设计及三维流场分析[J]. 徐尚龙,李涤尘,卢秉恒.  机械工程学报. 2005(04)

硕士论文
[1]人工骨支架内孔系结构设计及内部流场的CFD分析[D]. 禹娜娜.燕山大学 2011



本文编号：3571597