组织工程三维多孔骨支架内部微流体流场研究①

• 作者: 卢子帅 李文雷 赵士明 赵静一 郭锐 高远
• 来源期刊: 高技术通讯
• 关键词: 骨组织工程支架 流场 微流动 流体剪应力
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 先进制造与自动化
• 页码范围: 518-525
• 页数: 8页
• 字数: 4530字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3772/j.issn.1002-0470.2020.05.011

摘要

组织工程支架作为培养组织的载体,能为组织提供各种微环境,是决定组织培养能否成功的关键.针对骨组织工程体外培养对支架内部微流体流场的要求,设计了包括仿生结构和螺旋结构的4种骨组织工程三维多孔支架.基于Navier-Stokes方程建立了骨支架内部流场的数学模型,利用ANSYS Fluent对骨组织工程支架内部营养液和骨细胞流动状态进行了数值模拟,分别得到了4种骨组织工程支架流场的压力分布云图、速度分布云图和剪应力变化曲线.研究结果表明,仿生结构骨支架主管道与哈佛管、浮克曼管的流速相差很大,而螺旋结构支架流体速度分布均匀;分析了壁面流体剪应力分布情况,仿生结构骨支架壁面流体剪应力偏大,且分布不均匀,而螺旋结构支架剪应力偏小,但分布均匀;通过调整边界条件与优化内部结构,流体压力、流速更均匀,流体剪应力达到0.2～0.3 Pa之间,满足人体组织生长的需要.这对骨组织工程支架的设计与应用提供一定的指导作用.