СВОЙСТВА ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОГО КОСТНОГО МАТРИКСА ДЛЯ БИОИНЖЕНЕРИИ ТКАНЕЙ

The purpose. Determination of tissues of physico-mechanical properties of demineralized bone matrix of spongy and compact human bone important for bioengineering.Material and Methods.The methods for studying micromorphological, piezoelectric and transport properties, adapted for measuring the materials of potential scaffolds.Results. The results of studying the physico-mechanical properties of the demineralized bone matrix of spongy and compact human bones are presented. It is shown that the demineralized spongy bone possesses the best characteristics of the pore system for the colonization of matrix cells. The tensile strength and modulus of elasticity of samples from the demineralized heads of the femurs extracted during the initial hip arthroplasty vary widely. The modulus of elasticity varied from 50 to 250 MPa, and the ultimate strength was from 1.1 to 5.5 MPa.Conclusion. Methods for measuring micromorphological, piezoelectric and transport properties for materials of potential matrices were developed and / or adapted. It is shown that in the samples of materials from the human bone, these characteristics, as a rule, vary considerably. Proceeding from this, it becomes obvious that the development of protocols of measurement methods of the above listed properties is an important work for the creation of technology of bioengineering of tissue implants for reconstructive surgery. Цель. Определение значимых для биоинженерии тканей физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека.Материалы и методы. Перечислены методы исследования микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств, адаптированные для измерения у материалов потенциальных матриц.Результаты. Приведены результаты исследования физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека. Показано, что деминерализованная губчатая кость обладает наилучшими характеристиками поровой системы для заселения матриксов клетками. Предел прочности и модуль упругости образцов из деминерализованных головок бедренных костей, извлеченных в ходе первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, изменяются в широких пределах. Модуль упругости изменялся от 50 до 250 МПа, а предел прочности – от 1,1 до 5,5 МПа.Заключение. Были отработаны и/или адаптированы методы измерений микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств у материалов потенциальных матриц. Показано, что у образцов материалов из кости человека данные характеристики, как правило, значительно варьируют. Исходя из этого, становится очевидным, что отработка протоколов методов измерения вышеперечисленных свойств является важной работой для создания технологии биоинженерии тканевых имплантатов для восстановительной хирургии.

AN L-SYSTEM FOR MODELING OF UNIDIMENSIONALLY GROWING FLAT PLANT TISSUES

In this work, a mathematical model and its implementation are proposed for computational simulation of one-dimensional symplastic growth of tissues. We modified the formal grammar of differential L-systems, and in this grammar, we described a dynamic model of symplastic growth with regard to its biomechanics. The results of the simulation of linear leaf blade growth are compared with those for a free-growing cell population. It is shown that in the model proposed symplastic growth causes a greater deviation of the actual cell length from its isosmotic length than in freely growing cells

MODELING OF PLANT EMBRYO MORPHODYNAMICS AT EARLY DEVELOPMENTAL STAGES

Embryo morphodynamics at early developmental stages of Arabidopsis thaliana was studied. First, a pipeline was elaborated from confocal microscopy and tissue 3D reconstruction to cell lineage tree reconstruction and numerical simulation of growing embryo mechanics. Tentative results of its use are presented

Моделирование деформирования и разрушения железобетонных балок при четырехточечном изгибе

A new mathematical model for the four-point bending of reinforced concrete beams is developed and investigated. The model takes into account multi-modulus concrete behavior, nonlinear stress-strain relationships, and damage evolution. An algorithm for a numerical implementation of the model is proposed. The corresponding boundary value problem is solved by the hp-version of the least-squares collocation method in combination with an acceleration of an iterative process based on Krylov subspaces and parallelizing. Special attention is given to the influence of mathematical model parameters on the results of numerical simulation. The results are compared with experimental data and three-dimensional simulation. A satisfactory agreement is shownРазработана и исследована новая математическая модель четырехточечного изгиба железобетона с учетом разносопротивляемости бетона растяжению-сжатию, физической нелинейности и разрушения. Предложен алгоритм численной реализации модели. Соответствующая краевая задача решалась hp-вариантом метода коллокации и наименьших квадратов в комбинации с ускорением итерационного процесса, основанным на подпространствах Крылова, и распараллеливанием. Исследовано влияние параметров математической модели на результаты численного моделирования. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными и трехмерным моделированием и показано удовлетворительное согласие с ним