Технология регенерации костной ткани в ротационном биореакторе: моделирование течения жидкости и лазерная флюоресцентная диагностика
Е.О. Цибульская1, Н.А. Маслов1, П.М. Ларионов2, В.Л. Ганимедов1
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
euglenaria@gmail.com
2Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия
ptrl@mail.ru
Ключевые слова: математическое моделирование, вычислительный алгоритм, ротационный биореактор, вихри Тейлора, уравнения Навье - Стокса, ламинарный режим течения, касательное напряжение, скаффолд, лазерно-индуцированная флюоресценция, метод главных компонент, mathematical modeling, computational algorithm, rotational bioreactor, Taylor vortices, Navier-Stokes equations, laminar flow regime, shear stress, scaffold, laser-induced fluorescence, principal component method
Страницы: 109-121
Аннотация
Разработана технология выращивания костной ткани на тонком скаффолде в ротационном биореакторе. Для отработки метода определен оптимальный режим культивирования клеточного материала и разработан оптический метод диагностики развития костной ткани в процессе ее выращивания. Проведено численное моделирование течения жидкости в биореакторе, позволившее значительно упростить проведение медицинского эксперимента и выбрать оптимальные значения частоты вращения и касательных напряжений, действующих на размещенный на скаффолде клеточный материал. Оптическая диагностика образцов скаффолда в процессе динамического культивирования в биореакторе проведена с помощью метода лазерно-индуцированной флюоресценции. С использованием алгоритма на основе метода главных компонент проведен анализ спектральных данных, позволивший вычислить спектры возбуждения и флюоресцентного излучения основных флюоресцирующих веществ в образце (аминокислот тирозина и триптофана, структурного белка коллагена и флюоресцирующих структур поликапролактона). Установлено, что в процессе динамического культивирования в образцах увеличивается вклад компоненты, соответствующей коллагену, что свидетельствует об эффективном формировании внеклеточного матрикса кости.
DOI: 10.15372/PMTF20200512 |
