| Название НИОКТР |
Гидромеханика перфузионных биореакторов с функционально-градиентными свойствам
|
| Аннотация |
Проект направлен на теоретическое изучение особенностей гидродинамических течений в биореакторах, где жидкостьвступает в контакт с твердыми стенками со сложным рельефом и с живыми клетками, которые адаптируются к непривычной для себя среде. В центре внимания находится перфузионный биореактор проточного типа, который включает пористый скаффолд заданной топологии. Под скаффолдом понимается сложная интегральная многофункциональная система, основной задачей которой является обеспечение оптимальных условий для регенеративного процесса клеточной ткани.
Так как процессы переноса в перфузионном биореакторе относятся к междисциплинарной тематике, то их исследование должно включать комплексный подход в рамках механики жидкости, деформируемого твердого тела и биомеханики. На первом этапе, проект включает разработку геометрических моделей пористых матриц с контролируемыми морфометрическими параметрами на основе трижды периодических минимальных поверхностей (TPMS). Работы включают разработку алгоритма для генерирования разных TPMS как формальных, так и с возможностью привязки к параметрам костной ткани, а также с функционально градиентными свойствами. Аналитическое задание топологии скаффолда позволяет обойти проблему "черного ящика" при изучении процессов роста клеток в скаффолдах. На следующем этапе проект включает проведение микроскопического исследования фильтрации раствора через разработанные TPMS-матрицы как однородной, так и функциональноградиентной структуры; изучение процесса деградации пористого материала под действием течения, а также процесса десорбции факторов роста клеток со стороны матрицы. Кроме того, будет разработана математическая модель клеточного кластера, которая будет интегрирована в общую модель фильтрации. В подмодели каждая клетка будет задаваться деформируемым телом с учетом процессов деления и интеркаляции клеток. Будут исследованы эффекты взаимодействия клеток с твердыми стенками TPMS-материала и потоком жидкости в каналах. Макроскопическое моделирование тех же самых процессов будет организовано в рамках осредненных уравнений фильтрации несжимаемой жидкости. Приближение сплошной среды будет включать описание растущей в порах скаффолда клеточной ткани как отдельной фазы. Будут численно изучены вопросы динамического изменения проницаемости перфузионного биореактора, динамика поля скорости и касательных напряжений, а также полей концентрации факторов роста, выделяемых твердой матрицей. Дополнительно планируется рассмотреть задачу о конвективной полимеразной цепной реакции (ПЦР) ДНК на основе многофазных моделей. Будут опробованы подходы Эйлера и Лагранжа для описания движения в среде. Полученные результаты будут сравниваться с традиционно используемой гомогенной моделью конвективной ПЦР.
Актуальность проекта определяется необходимостью разработки технологий, которые позволили бы синтезировать (выращивать, собирать по частям, печатать и т.д.) живые ткани организма. Использование скаффолдов (каркасов), как направляющих для структурирования клеточных кластеров, является магистральным направлением в тканевой инженерии.
Основная проблема в этой области заключается в преимущественно эмпирических попытках двигаться вперед в условиях недостатка точного знания о микроскопических процессах внутри скаффолдов. Живые клетки в каркасах неизбежно вступают в контакт с текущей жидкой средой и твердыми телами. Проведение исследований в этой области сталкивается с необходимостью совместной работы специалистов в области механики жидкости, твердого тела и биомеханики. Научная новизна проекта обусловлена постановкой большинства задач на микроскопическом уровне и работой вместе междисциплинарной команды, состоящей из специалистов в указанных выше областях исследований.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
21000.0
|
| Дата начала |
2025-05-28
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-11-0338
|
| Дата контракта |
2025-05-28
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
532.546 533.15
|
| Количество просмотров |
16
|
| Руководитель работы |
Брацун Дмитрий Анатольевич
|
| Руководитель организации |
Петроченков Антон Борисович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
—
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-07-03 11:07:54 UTC, 2025-07-03 11:07:54 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области медицинских наук
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
гидромеханика функционально-градиентных пористых материалов; проектирование скаффолдов для выращивания тканей; перфузионные биореакторы; математическое моделирование роста клеточной ткани; трижды периодическая минимальная поверхность
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
30.51.31 - Движение жидкостей и газов в пористых средах
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Прикладная механика
|
| Приоритеты научно-технического развития |
в) переход к персонализированной, предиктивной и профилактической медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных) и использования генетических данных и технологий;
|
| Регистрационные номера |
ikrbs: {'card_list': [{'id': 'ILQ73G25YCKLOUTG8EQ3BZL1'}]}
|
