Page 79

Recerca: Biomecànica i mecanobiologia | 77

Programa de biomaterials, implants i enginyeria de teixits

Biomecànica i mecanobiologia La línia de recerca en biomecànica i mecanobiologia se centra principalment en l’estudi de les interaccions entre els paràmetres multifísics i els processos biològics; i com aquestes interaccions afecten la biomecànica funcional dels òrgans. S’usen simulacions numèriques, basades principalment (però no exclusivament) en models d’elements finits, per descriure els teixits a escala dels òrgans i les interaccions entre teixits i cèl·lules a escala tissular i cel·lular. Els conceptes numèrics creats es comparen amb dades in vivo i in vitro, la qual cosa permet la validació dels models. Es posa l’èmfasi en l’estudi de la transferència de càrrega de les condicions orgàniques a les cèl·lules o els teixits, amb simulacions de tractament o sense. Els càlculs es basen en conceptes de regulació mecànica i conceptes biofísics per predir diferents entorns cel·lulars al llarg del temps. La majoria dels models tissulars i biofísics desenvolupats fins ara s’han destinat a estudiar la columna vertebral, un dels òrgans més complexos del sistema musculoesquelètic. S’ha aconseguit un coneixement exhaustiu de la biomecànica funcional de les vèrtebres lumbars al llarg del temps en relació amb les simulacions informàtiques (J Biomech, 40, 2414-25; Biomech Model Mechanobiol, 10, 203-19). Per copsar tan bé com sigui possible la comunicació entre l’òrgan i la biomecànica tissular s’han dut a terme estudis de models tissulars avançats, pel que fa a les vèrtebres (Mater Lett, 78, 154-58), els discs intervertebrals (J Mech Behav Biomed Mater, 4, 124-41; Comput Meth Biomech Biomed Engin, en premsa) i als músculs (J Biomech, 45, S484). Concretament, aquests models van permetre identificar acuradament els paràmetres tissulars que es preveu que alterin la nutrició cel·lular en un disc intervertebral deformant (PLoS Comput Biol, 7, e1002112), i ens van portar a establir noves relacions entre la condició tissular i la viabilitat cel·lular (J Tiss Eng Regen Med, 6, 389). L’estabilitat numèrica d’aquest models és també un objectiu dels estudis realitzats pel grup (Biomaterials for spinal surgery, part I, cap. 5, 144-232, Woodhead Publishing Ltd; J Biomech, 45, S600), per garantir-ne l’aplicació a models biofísics a escala més petita. A més, els models s’han usat per a simulacions d’implants centrades en qüestions clíniques (J Appl Biomat Biomech, 4, 135-42) o de disseny (Eur Spine J, 21, S675-87). A més de l’estudi de la columna vertebral, els coneixements i el saber fer adquirits s’estan transferint a l’estudi del sistema cardiovascular, i les actuals col·laboracions clíniques contribueixen a adaptar els mètodes numèrics a l’estudi dels problemes relatius a les extremitats inferiors (J Biomech, 45, S163).

Camp de desplaçament calculat en un model d’elements finits de la columna lumbar inferior (discs intervertebrals L3 a L5-S1) sota l’acció dels fascicles musculars actius en flexió

Profile for IBEC

Memòria IBEC 2012  

Memòria 2012, Institut de bioenginyeria de Catalunya (IBEC)

Memòria IBEC 2012  

Memòria 2012, Institut de bioenginyeria de Catalunya (IBEC)

Advertisement