使用人类皮肤组织,对基尔文-沃伊格特和麦克斯韦尔模型之间的相互转换进行实验验证

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 机械生物学 机械生物学
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 生物系统的机械性质提供了对功能和疾病的洞察.
• 粘性,结合了类似流体 (粘度) 和类似固体 (弹性) 的行为,对于研究生物材料,细胞和组织至关重要.
• 现有的数学模型 (例如,凯尔文-沃伊格特,麦克斯韦尔) 在模型中具有较差的参数可转移性.

研究的目的:

• 为了证明广义化的麦克斯韦和广义化的凯尔文-沃伊格特模型之间的数学等价性.
• 解决可转移性差的挑战,并使模型之间的参数相互转换成为可能.
• 为在各种粘弹性模型中准确客观地分析机械性能提供基础.

主要方法:

• 采用了两种不同的方法:基于麦克斯韦模型的间接凯尔文-沃伊格估计和基于曲线拟合的直接凯尔文-沃伊格估计.
• 使用人类黑色素瘤皮肤组织进行参数估计.
• 应用了Prony系列来估计粘弹性特性.

主要成果:

• 在这两种估计方法之间,估计参数和粘弹性特性没有显著差异.
• 两位研究患者之间没有显著差异.
• 提供了第一个数学相互转换在一般化的麦克斯韦和凯尔文-沃伊格特模型之间的实验验证.

结论:

• 一般化麦克斯韦和凯尔文-沃伊格特模型之间的等价性经过实验验证.
• 这种经过验证的相互转换能够准确客观地分析和比较不同粘弹性模型中的机械性能.
• 促进一种统一的方法来理解生物组织的机械行为.