結合細胞自動機與計算流體力學以探討組織工程細胞支架的體外培養---建模、模擬與實驗; A Comprehensive Study on Cell Culture in Tissue-Engineering Constructs by a Hybrid Method Combining Cellular Automata and Computational Fluid Dynamics---Modeling, Simulation and Experiment

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Title:	結合細胞自動機與計算流體力學以探討組織工程細胞支架的體外培養---建模、模擬與實驗;A Comprehensive Study on Cell Culture in Tissue-Engineering Constructs by a Hybrid Method Combining Cellular Automata and Computational Fluid Dynamics---Modeling, Simulation and Experiment
Authors:	鍾志昂;黃幸宜;曾清秀
Contributors:	機械工程學系
Keywords:	組織工程;計算流體力學;格狀自動機;生物反應器;Tissue engineering;computational fluid dynamics;cellular automata;bioreactor;機械工程類
Date:	2008-07-01
Issue Date:	2010-12-28 14:35:36 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	組織工程學是涉及生物學、醫學與工程等方面的交叉學科，可應用在重建組織器官，修補、維護或強化人體的組織與器官功能。由於單層培養的細胞呈現型態的去分化，無法長成三維立體形狀的組織，因此必須將細胞種植培養於三維立體支架。靜態培養將細胞支架靜置於培養皿，養分如葡萄糖或氧氣等無法有效傳輸至細胞支架內部，而細胞代謝產物如乳酸鹽亦無法有效排除，已被證實無法培養出足夠的細胞數量。本計畫擬對注流系統對細胞體外培養的效益進行詳實的探討。計畫內容分成三部份，第一部份為細胞生長模型建立，以細胞格狀自動機模型進行，此法將細胞視為離散的個體，藉由規範個別細胞的行為以探討細胞聚落整體的生長、移動與增殖現象，預測細胞在支架中的分佈與數目。第二部份以計算流體力學方法分析培養液對流效應，將培養液於細胞支架內的流動模擬為多孔介質流。由於細胞在支架中的分佈與數目將影響多孔介質流的局部滲透度，進而影響流速，而流速則影響養分分佈進而調節細胞的生長與增殖行為，因此這是細胞生長與培養液流動與養分傳輸的耦合系統。第三部份將製作注流系統之生物反應器，與國泰醫院醫學中心合作進行細胞在注流系統的體外培養實驗。本計畫將在三年內完成各項分析工作以及注流培養系統的設計與製作，希冀經由理論與實驗的相互印證，建立細胞體外培養注流系統的最佳化設計，加速組織工程的進步。研究期間：9608 ~ 9707
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
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