셀룰러 전기 미세 환경의 유한 요소 모델링

이 방법은 세포외 매트릭스와 같은 섬유 스캐폴드에 앉은 세포의 전기 미세 환경을 예측하는 데 도움이 됩니다. insilico 모델링에서 발생하는 두 가지 주요 장점이 있습니다. 실험 조건의 예측은 3D이며, 최적화는 매개 변수 변경의 용이성에 의해 활성화됩니다.

전기 자극은 다중 조직의 재생을 돕습니다. 유사한 insilico 모델의 이 모델은 자극 매개 변수를 최적화하는 데 도움이 됩니다. 시작하려면 COMSOL 소프트웨어를 열고 빈 모델을 선택합니다.

모델 빌더에서 전역 정의를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 매개 변수를 선택하고 텍스트 원고의 표에 따라 매개 변수를 추가합니다. 하나씩 추가하거나 텍스트 파일에서 로드할 수 있습니다. 전역 정의의 모델 빌더에서 마우스 오른쪽 단추로 재질을 클릭하고 빈 재질을 선택하여 재질을 추가합니다.

재료 특성을 추가하려면 새로 추가된 재질의 설정으로 이동한 다음 재료 특성을 확장하고 기본 특성에서 전기 전도도를 선택합니다. 플러스 기호를 눌러 속성을 추가합니다. 상대적 허용성을 위해 이 프로세스를 반복합니다.

텍스트 원고에서 표 2에 따라 현재 재질 속성을 채웁니다. 다음으로 홈 탭에서 구성 요소를 추가하고 3D를 선택하여 모델 빌더에 새 구성 요소 노드를 추가합니다. 다시, 지오메트리를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭, 삽입 시퀀스를 왼쪽 클릭.

그런 다음 전체 모델을 두 번 클릭하고 적절한 시퀀스를 선택합니다. 모델 빌더의 현재 구성 요소 노드에서 재료를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 재질 링크를 선택합니다. 이 순서로 각 구성 요소에 대한 재료를 연결, 주변 물질, 코트와 코어.

주변 물질에 대한 설정 탭에서 선택 목록을 확장하여 미디어 선택을 선택합니다. 링크 설정을 확장하고 드롭다운 목록에서 문화 미디어와 같은 적절한 자료를 선택합니다. 문화권 미디어 블록 내의 도메인을 보려면 그래픽 탭의 투명도 단추를 활성화합니다.

다른 재질 링크를 동일한 방식으로 구성합니다. 모델 빌더에서 왼쪽 클릭 전류 구성 요소를 클릭하고 물리학을 추가한 다음 AC/DC 모듈을 확장하여 전류 모듈을 선택하고 구성 요소에 추가를 클릭합니다. 경계 조건을 정의하려면 그래픽 탭에서 XY 뷰를 선택합니다.

모델 빌더로 다시 이동하여 전류 노드를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 접지를 선택합니다. 다음으로 경계 선택에 대한 선택 스위치를 활성 상태로 유지합니다. XZ 평면과 평행한 가장 높은 주변 물질 면을 클릭하고 경계 선택 상자에 경계 5를 추가합니다.

모델 빌더에서 전류 노드를 마우스 오른쪽 으로 클릭하고 터미널을 선택합니다. 경계 선택을 활성 상태로 유지하면 XZ 평면과 평행하게 가장 낮은 주변 물질 면을 클릭하고 경계 선택 상자에 경계도 추가합니다. 그런 다음 단말 선택을 확장하여 단말 유형 드롭다운 목록에서 전압을 선택하고 전압에 대한 V 0을 채웁니다.

모델 빌더의 전역 정의에서 매개 변수를 클릭하고 매개 변수 를 시뮬레이션에 원하는 섬유 방향 각도로 변경합니다. 모델 빌더의 각 구성 요소에 대한 구성 요소 노드를 확장한 다음 오른쪽에서 형상을 클릭하고 빌드를 모두 선택합니다. 모델 빌더에서 모델 루트 노드를 왼쪽 단추로 클릭하고 스터디 추가 탭을 엽니다.

고정 된 스터디를 선택하고 마우스 오른쪽 클릭 추가 스터디를 클릭합니다. 새로 추가된 연구에서 1단계를 왼쪽 단추로 클릭하고, 스터디 확장을 확장하고, 적응형 메시 구체화 상자를 확인하고, 계산을 클릭하여 세련된 메시를 얻습니다. 모델 빌더에서 모델 루트 노드를 왼쪽 단추로 클릭하고 스터디 추가 탭을 열고 고정 된 스터디를 선택하고 오른쪽 클릭으로 스터디를 추가합니다.

새로 추가된 스터디에서 1단계를 왼쪽 클릭하고, 메시 선택을 확장하고 적응 형 메시 개선 연구에서 생성된 메시를 선택합니다. 계산 버튼을 마우스 오른쪽 으로 클릭하여 진행합니다. 모델 빌더의 결과 노드를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 설정을 편집하기 위해 3D 플롯 그룹을 선택합니다.

레이블을 사용하여 밀도를 충전하고 드롭다운 목록에서 데이터 집합을 확장하여 파라메트릭 스터디 데이터 집합을 선택합니다. 그런 다음 색상 범례에서 표시 범례에 대한 상자를 확인하고 최대 값과 최소 값을 표시합니다. 결과 노드에서 다시 충전된 밀도를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 볼륨을 선택하고 설정 탭을 편집합니다.

데이터 탭을 확장한 다음 상위에서 선택하고 EC를 채웁니다. 표현식 상자에 RHOQ. 범위 탭에서 수동 색상 범위 상자를 확인하고 최소 및 최대값을 각각 마이너스 0.3 및 0.3으로 설정합니다. 색칠과 스타일을 확장하고 색칠표를 색테이블과 색상 테이블로 설정하여 웨이브합니다.

색상 범례 상자와 대칭 색상 범위를 확인합니다. 볼륨 및 모델 빌더를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 필터를 선택합니다. 설정 탭으로 이동하여 포함을 위한 논리적 표현식을 채웁니다.

플롯 버튼을 왼쪽 단추를 클릭하여 그래픽 창에서 결과를 시각화합니다. 이 분석에서는 시뮬레이션 결과에 영향을 주는 5가지 기하학적 복잡성 단계가 표시됩니다. 너무 거친 메시는 관련 정보를 숨길 수 있습니다.

적응형 메시 세련미를 사용하여 정확한 결과를 위해 필요한 대로 작은 요소가 있는 메시를 얻습니다. 섬유매트 모델에 대한 다양한 수준의 복잡성에서, 전기장의 강도는 잠재적인 그라데이션에 대하여 섬유의 정렬에 의해 영향을 받았다. 또한, 전기 전위 그라데이션에 기울어진 섬유 정렬은 주변 세포 배양 매체의 공간 충전 밀도에 영향을 미칩니다.

스캐폴드 섬유 지향 연구에서, 연구 상태 RNC 모델 예측은 섬유가 전기장에 평행하거나 수직일 때 설명되었다. 전하 밀도 및 전류 밀도는 전기장에 비해 스캐폴드 섬유 정렬에 의해 영향을 받았다. 이 프로토콜은 섬유 스캐폴드 세그먼트 주위의 전하 밀도에 대한 매개 변수 변경의 영향을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.

데이터 또는 재료 특성과 같은 모델 매개 변수를 변경하면 결과 충전 밀도 범위가 크게 변경될 수 있음을 기억하는 것이 중요합니다. 최상의 시각화를 위해서는 충전된 밀도의 최대 가변성을 관찰할 수 있도록 범위를 최적화해야 합니다.