
Computergestützte Mechanobiologie
Die Gewebe des Bewegungsapparates sind exquisit designed und verfügen über hervorragende mechanische Eigenschaften. Die Gewebe sind auch in der Lage, sich an wechselnde mechanische Bedingungen anzupassen. Die Gruppe Computational Mechanobiology konzentriert sich darauf, diese beiden spannenden Aspekte zu verstehen. Mit Hilfe von Computermodellierungstechniken versuchen wir, das mechanische Verhalten von Geweben und ihre adaptive und regenerative Reaktion auf mechanische Reize in den verschiedenen Zeit- und Längenskalen zu verstehen.
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Mechanische Regulierung der Knochenheilung
Obwohl der Knochen in der Lage ist, sich selbst zu reparieren, ist seine Regenerationsfähigkeit in vielen Situationen beeinträchtigt, was zu Verzögerungen oder ausbleiben der Heilung führt. Es ist bekannt, dass der Heilungsprozess von vielen Faktoren beeinflusst wird; unter ihnen haben sich mechanische Signale als grundlegend erwiesen. In der Gruppe Computergestütze Mechanobiologie sind wir daran interessiert, die mechanischen "Regeln" zu verstehen, die die Knochenregenerationsprozesse antreiben. Wir entwickeln Computermodelle zur Simulation der mechanischen Regulation der Zellaktivität und ihrer Folgen auf Gewebeebene.
Von links nach rechts: Histologisches Bild mit neu gebildetem Knochen (hellschwarz) innerhalb der Kallus einer extern stabilisierten Osteotomie beim Schaf. Mechanische Dehnungen im Kallusbereich unmittelbar nach dem Bruch (rot: hohe Dehnungen; blau: niedrige Dehnungen). Diagramm, das den Ursprung der Zellen in einem Computermodell des Knochenheilungsprozesses zeigt. Vorhersage der Knochengewebsbildung innerhalb der Hornhaut im Schafosteotomiemodell nach zweiwöchiger Heilung.
Publikationen
- Autoren:Borgiani E, Duda G, Willie B, Checa S
Zeitschrift (Journal):Facta Universitatis-Series Mechanical Engineering Jahr:2015; Jahrgang (Volume):13Ausgabe (Issue):(3):Seiten (Pages):217-227.
Titel:Bone Healing in Mice: Does It Follow Generic Mechano-Regulation Rules? - Autoren:Mehta M, Checa S, Lienau J, Hutmacher D, Duda GN
Zeitschrift (Journal):Eur Cell Mater Jahr:2012; Jahrgang (Volume):24:Seiten (Pages):358-71; discussion 371.
Titel:In vivo tracking of segmental bone defect healing reveals that callus patterning is related to early mechanical stimuli - Autoren:Checa S, Prendergast PJ, Duda GN
Zeitschrift (Journal):J Biomech Jahr:2011; Jahrgang (Volume):44Ausgabe (Issue):(7):Seiten (Pages):1237-45.
Titel:Inter-species investigation of the mechano-regulation of bone healing: comparison of secondary bone healing in sheep and rat - Autoren:Checa S, Prendergast PJ, Duda GN
Zeitschrift (Journal):J Biomech Jahr:2011; Jahrgang (Volume):44Ausgabe (Issue):(6)
Titel:Variability observed in mechano-regulated in vivo tissue differentiation can be explained by variation in cell mechano-sensitivity. - Autoren:Khayyeri H, Checa S, Tägil M, Prendergast PJ
Zeitschrift (Journal):J Orthop Res Jahr:2009; Jahrgang (Volume):27Ausgabe (Issue):(12)
Titel:Corroboration of mechanobiological simulations of tissue differentiation in an in vivo bone chamber using a lattice-modeling approach. - Autoren:Checa S, Prendergast PJ
Zeitschrift (Journal):Ann Biomed Eng Jahr:2009; Jahrgang (Volume):37Ausgabe (Issue):(1):Seiten (Pages):129-45.
Titel:A mechanobiological model for tissue differentiation that includes angiogenesis: a lattice-based modeling approach.
