Development and Modeling of a Polymer Construct for Perfusion Imaging and Tissue Engineering.
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Notice bibliographique
Résumé
The physical and computational modeling of distributed fluid flow to vascular beds remains a challenging issue. The computational resources required, and the complexity of capillary networks makes modeling infeasible. The resolution limits of manufacturing techniques make physical models difficult to fabricate and manipulate under experimental conditions. As such, an in vitro polymer construct was developed with structural properties of small arteries and the bulk flow characteristics of capillary beds. Rapid prototyping and scaffolding techniques were used to fabricate vascular trees amendable to scaffold compartments. Several scaffold architectures were evaluated to achieve target fluid flow characteristics for implementation in a dynamic contrast-enhanced computed tomography (DCE-CT) imaging phantom and endothelial cell bioreactor, respectively. Experimental flow measurements were compared to measurements from computational simulations. In addition, the flow-induced shear stress across the construct was modeled to identify the optimal settings within the bioreactor. In addition, the cytocompatibility of the polymer construct was optimized. Vascular trees were reliably fabricated to achieve arteriole-like flow. Rapid prototyped polycaprolactone (PCL) scaffolds produced distinct differential flow ranges, marked by a decrease in flow rate across the network. The construct served as a viable dynamic flow phantom capable of generating signals typical of organs imaged with DCE-CT. Furthermore, simulations of the construct as a bioreactor provided guidance on the boundary conditions required for stimulatory shear stress within the scaffolds. Under static conditions, endothelial cells were cultured on PCL scaffolds modified with extra-cellular matrix mimicking biological and chemical agents. All surface modifications exhibited similar cell proliferation and function. However, the Arg-Gly-Asp (RGD) surface-modified constructs exhibited an optimal spatial distribution for future endothelial cell bioreactor investigations. This work demonstrates a method for modeling and physically simulating a bifurcating vascular tree adjoined to scaffold compartments with tunable flow, for application to perfusion imaging and in vitro tissue engineering (tissue and tumors).
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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