Abstract

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 chrząstki 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 gradientem profili prędkości na granicy pomiędzy powierzchną chondrocytu 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 wykonywanych 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.

Authors (2)