Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Modeling of cell distribution in a 3D scaffold
Other Titles: Μοντελοποίηση της κυτταρικής κατανομής μέσα σε τρισδιάστατο ικρίωμα
Authors: Μανάρα, Αικατερίνη
Keywords: Computational fluid dynamics (CFD)
Porous scaffold
Cell seeding
Keywords (translated): Υπολογιστική ρευστομηχανική
Πορώδη ικριώματα
Τροφοδότηση κυττάρων
Abstract: Three dimensional porous scaffolds have gained increasing interest in tissue engineering due to their evident advantages in providing more accurately the actual microenvironment where cells reside in tissues. Furthermore, bioreactors have proved to be crucial tools to initiate, maintain and direct cell cultures and tissue development in a three-dimensional environment. Computational methods can be used to determine cell density and spatial distribution in the 3D scaffold. Cell seeding is a critical step in tissue engineering. A high number of cells evenly distributed in scaffolds after seeding are associated with a more functional tissue culture. Furthermore, high cell densities have shown the possibility to reduce culture time or increase the formation of tissue. Experimentally, it is difficult to predict the cell-seeding process. In this study, computational methods were used to evaluate the cell seeding process in a 3D scaffold. Computational simulations were conducted changing the parameters of the bioreactor in order to optimize them and use them subsequently in experiments. The cells are treated as spherical particles dragged by the fluid media. Inlet velocity of the media, inlet number of cells inserted, and time of culture were taken into account. The optimum inlet velocity was found, and the distribution of the cells was depicted. The simulation’s results enable the design and implementation of the cell seeding process in our laboratory’s custom-made bioreactor experimentally.
Abstract (translated): Τρισδιάστατα πορώδη ικριώματα έχουν κεντρίσει το ενδιαφέρον των επιστημόνων που ασχολούνται με την ιστομηχανική εξαιτίας των αποδεδειγμένων πλεονεκτημάτων που παρέχουν στην υλοποίηση του μικροπεριβάλλοντος που κατοικούν τα κύτταρα στους ιστούς. Σε αυτά τα τρισδιάστατα περιβάλλοντα, οι βιοαντιδραστήρες έχουν αποδειχθεί πολύ σημαντικά εργαλεία για την αρχική καλλιέργεια των κυττάρων και μετέπειτα ανάπτυξη ιστών. Υπολογιστικές μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσδιοριστούν η πυκνότητα και η χωρική κατανομή των κυττάρων μέσα σε ένα τρισδιάστατο ικρίωμα. Η εναπόθεση κυττάρων παίζει σημαντικό ρόλο στην ιστομηχανική. Μια λειτουργική καλλιέργεια ιστού σχετίζεται με την ομοιόμορφη αρχική κατανομή μεγάλου αριθμού κυττάρων στην κατασκευή. Ακόμα, οι μεγάλες κυτταρικές πυκνότητες έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να μειώσουν τον χρόνο καλλιέργειας ή να αυξήσουν τη δημιουργία ιστού. Πειραματικά είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθούν οι κατάλληλες συνθήκες της διαδικασίας εναπόθεσης κυττάρων. Σε αυτή την εργασία, χρησιμοποιούνται υπολογιστικές μέθοδοι για την εκτίμηση της διαδικασίας της καλλιέργειας κυττάρων μέσα σε ένα τρισδιάστατο ικρίωμα. Αλλάζοντας τις παραμέτρους του βιοντιδραστήρα προσπαθήσαμε να βελτιστοποιήσουμε τη διαδικασία που θα χρησιμοποιηθεί αργότερα στα πειράματα που θα διεξαχθούν στο εργαστήριό μας. Τα κύτταρα αντιμετωπίστηκαν σαν στερεά σωματίδια που μετακινούνται μέσα στο μέσο καλλιέργειας. Λήφθηκαν υπόψιν οι παράγοντες της αρχικής ταχύτητας του υγρού, ο αρχικός αριθμός των κυττάρων που εναποτέθηκαν και ο χρόνος καλλιέργειας. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων θα βοηθήσουν ουσιαστικά στον σχεδιασμό και την υλοποίηση των πειραμάτων που θα διεξαχθούν στον βιοντιδραστήρα που κατασκευάστηκε στο εργαστήριό μας.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Manara_Katerina_Master_Thesis.pdf3.01 MBAdobe PDFView/Open

This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons