Micro – Meso scale based biomechanical models to assist the design and fabrication of scaffolds for Cardiac Tissue Regeneration

Abstract

Questo lavoro presenta una strategia di modellazione strutturale basata su dati di micro-architettura finalizzata a: (A) guidare fabbricazione e progetto di scaffold per ingegneria di tessuto, (B) studiare la risposta cellulare meccanica alle deformazioni strutturali. Applicazioni cliniche ideali per la metodologia proposta sono le valvole cardiache e il patch di miocardio. Custom software di analisi d’immagine e’ stato utilizzato per caratterizzare la morfologia dei campioni. Le topologie dei materiali individuate sono state impiegate per generare equivalenti modelli a rete. Il comportamento meccanico alla macro scala e’ stato studiato mediante prove di carico biassiale. Questa messe sperimentale ha alimentato un modello agli Elementi Finiti in grado di prevedere la risposta meccanica a livello macro (curva stress vs. stretch) ed a livello meso - micro (curva aspect ratio nucleare vs. strain per le cellule incorporare nello scaffold). L’approccio generalista sviluppato correla i parametri di fabbricazione, la micro-architettura e la risposta meccanica a livello organo (cm) ed a livello cellulare (μm).