Simulación del comportamiento mecánico de una célula ante distintas topologías mediante software de elementos finitos (EF)

Sainz de Mena, Diego
Gómez Benito, María José (dir.) ; Paseta Martínez, Óscar (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2018
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras

Graduado en Ingeniería Mecánica

Resumen: La mecánica celular es un campo de estudio interdisciplinar que trata de entender cómo las células reaccionan ante distintos estímulos mecánicos. Dentro de esta área hay numerosos estudios que se han centrado en la influencia de las propiedades mecánicas de la célula y el sustrato en el que se encuentra. Sin embargo, no se ha estudiado cómo la célula interpreta la topografía de la matriz extracelular y cómo reacciona a nivel interno (en términos mecánicos) ante dicha geometría. En esta línea, un grupo de investigación de la Universidad de Maastricht llevó a cabo un experimento in vitro en el cual se estudiaba el comportamiento de células mesenquimales humanas (hMSCs) en función de la geometría del sustrato en el que se encontraban. El objetivo de este trabajo es desarrollar un modelo computacional que simule el comportamiento celular ante distintas topografías, tal y como se realizó en la experimentación nombrada anteriormente, estudiando los cambios que se producen a nivel interno de la célula y contrastando los resultados con los de la experimentación in vitro. Para ello se realizaron numerosas simulaciones (tanto en 2D como en 3D) con el fin de seleccionar el modelo más adecuado (distintos métodos de cálculo, técnicas de remallado, etc.) y, una vez elegido éste, fijar los parámetros para la simulación experimental (creación de sustratos, modelos de comportamiento de los materiales, etc). Se simuló el contacto entre la célula y los sustratos mediante el método de los elementos finitos. También se simuló el contacto entre dicha célula y un sustrato plano, con el fin de comparar los resultados entre las simulaciones. A la vista de los resultados obtenidos, se aprecian diferencias importantes tanto en el estado tensional como en el campo de deformaciones de las células cuando contactan con distintos sustratos. Estas diferencias sin duda pueden estar relacionadas con procesos biológicos como la diferenciación, migración, entre otros.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado