Anwendung biomechanischer Modelle zur Verbesserung der Vaskularisierung in künstlich hergestellten Geweben

Fortschritte im Tissue Engineering konzentrieren sich auf die Entwicklung von funktionellen Geweben für medizinische Anwendungen. Eine zentrale Herausforderung ist die Förderung der Gefäßbildung, um das Überleben und die Integration von Gewebe zu gewährleisten. Die Anwendung biomechanischer Modelle hilft, die Kräfte zu verstehen und zu optimieren, die die Bildung von Blutgefäßen in technisch hergestellten Geweben beeinflussen.

Rolle der biomechanischen Kräfte bei der Vaskularisierung

Mechanische Reize wie Scherspannung, Spannung und Druck beeinflussen das Verhalten von Endothelzellen signifikant. Diese Kräfte beeinflussen die Zellproliferation, Migration und die Bildung neuer Blutgefäße. Das Verständnis dieser Wechselwirkungen ermöglicht eine bessere Gestaltung von Gewebegerüsten und Bioreaktoren.

Anwendung biomechanischer Modelle

Biomechanische Modelle simulieren die physikalische Umgebung in technisch hergestelltem Gewebe. Sie helfen, vorherzusagen, wie sich Kräfte über Gerüste verteilen und das Gefäßwachstum beeinflussen. Computermodelle können Parameter wie Flussraten und Gerüststeifigkeit optimieren, um die Gefäßbildung zu verbessern.

Strategien zur Verbesserung der Vaskularisierung

• Dynamische Perfusion: Mit Bioreaktoren kontrollierte Strömung anzuwenden verbessert Gefäßbildung.
• Gerüstdesign: Durch das Einbinden von Kanälen und unterschiedlicher Steifigkeit wird das Gefäßwachstum geleitet.
• Mechanische Stimulation: Die Anwendung von zyklischem Druck oder Druck fördert die Angiogenese.
• Wachstumsfaktorabgabe: Die Kombination von mechanischen Signalen mit biochemischen Signalen verbessert die Ergebnisse.