生物制造器官规模合成血管系统的快速模型引导设计

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 生物工程是生物工程.
• 计算生物学 计算生物学

背景情况:

• 血管化和输液是生产人类规模生物制造器官的关键限制.
• 为复杂的组织几何形状设计和打印足够的血管结构仍然是一个重大挑战.

研究的目的:

• 引入一个以模型为导向的设计管道,用于快速生成和模拟合成血管树.
• 为了实现生物制造应用的复杂几何形状的血管网络的3D打印.

主要方法:

• 用于合成血管树生成和计算血液动力学模型的加速优化.
• 开发了算法进步,使复杂形状的局部隐性函数和防水网络的创建成为可能.
• 综合计算流体动力学 (CFD) 用于血液动力学分析和3D制造适用性.

主要成果:

• 与标准方法相比,在合成血管生成中实现了超过230倍的加速.
• 在几分钟内成功生成和模拟器官规模的状血管网络.
• 使用两种生物打印技术,演示了管道在 perfusing 各种工程和解剖模型的应用,包括心脏和gyri.

结论:

• 开发的管道使血管模型的快速,可扩展生成和生物制造组织的流体分析成为可能.
• 这种方法解决了血管化的关键障碍,以便在未来扩大规模和生产工程器官.
• 该方法支持复杂的几何形状和多种生物打印方式,推进组织工程能力.