Bioengineering
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Summary May 18th, 2021
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本文提出了构建暴露在电场 （EF） 中的纤维导电材料的有限元素模型的策略。这些模型可用于估计在此类材料中播种的细胞接收到的电气输入，并评估改变脚手架的成分材料属性、结构或方向的影响。
Transcript
这种方法有助于预测坐在光纤支架上的细胞的电微环境，如细胞外矩阵。insilico 建模有两个主要优势。实验条件的预测是3D的，而优化则通过参数变化的易用性来实现。
电刺激有助于多个组织的再生。这种模型在类似的硅基模型将有助于优化刺激参数。首先，打开 COMSOL 软件并选择空白型号。
在模型构建器中，右键单击全球定义，根据文本手稿中的表一选择参数并添加参数。您可以逐个添加它们，或从文本文件中加载它们。在全球定义下的模型构建器中，右键键材料并选择空白材料添加材料。
要添加材料属性，请转到新添加材料的设置，然后扩展材料属性并从基本属性中选择导电性。按加号添加属性。重复此过程以获得相对许可性。
根据文本手稿中的表二填写当前材料属性。接下来，请左键单击主页中的添加组件，然后选择 3D 在模型构建器中添加新的组件节点。再次，右键单击几何形状，左键单击插入序列。
然后双击完整型号并选择适当的序列。在模型构建器中的当前组件节点下，右键单击材料并选择材料链接。按此顺序、围绕物质、外衣和内核的每个组件的关联材料。
在周围物质的设置选项卡中，扩展选择列表以选择媒体选择。扩展链接设置，从下拉列表中选择适当的材料，如文化媒体。要查看文化介质块中的域，请激活图形选项卡中的透明度按钮。
以相同方式配置其他材料链接。在模型构建器中，左单击当前组件，选择添加物理，然后扩展交流/直流模块以选择电流模块并单击添加到组件。要定义边界条件，请在图形选项卡中选择 XY 视图。
再次前往模型构建器，右键单击电流节点并选择地面。接下来，保持边界选择的选址开关活动。左键单击与 XZ 平面平行的最高周围物质面，并在边界选择框中添加边界五。
在模型构建器中，右键单击电流节点并选择终端。保持边界选择的活跃性，左键单击与 XZ 平面平行的周围物质面，并在边界选择框中添加边界。然后，通过扩展终端选择，在终端类型下拉列表中选择电压，并填充 V 零以获得电压。
根据模型构建器的全球定义，左键单击参数并将参数 tta 更改为模拟所需的光纤方向角度。扩展模型构建器中每个组件的组件节点，然后右转，单击几何形状并选择所有组件。左键单击模型构建器中的模型根节点，然后打开添加学习选项卡。
选择静止学习，右键单击添加学习。在新增加的研究中，左键单击第一步，扩大学习扩展，检查自适应网格改进框，单击计算以获得精制网格。左键单击模型构建器中的模型根节点，打开添加学习选项卡，选择静止学习，右单击添加学习。
在新增加的研究中，左键单击第一步，扩展网格选择，并选择自适应网格精炼研究中生成的网格。通过右键单击计算按钮进行操作。右键单击模型构建器中的结果节点，然后选择 3D 绘图组来编辑设置。
更改标签以充电密度，并通过从下拉列表中扩展数据集来选择参数研究数据集。然后在颜色图例中，检查显示图例的框，并显示最大值和最小值。再次在结果节点下，右键单击带电密度以选择音量并继续编辑设置选项卡。
扩展数据选项卡，然后从父级选择并填写 EC。表达框中的 RHOQ。从范围选项卡中检查手动颜色范围框，并将最小和最大值分别设置为负 0.3 和 0.3。扩大着色和风格，将着色设置为色表和色表挥手。
检查颜色图例框和对称颜色范围。右键单击音量和模型构建器并选择筛选器。转到设置选项卡并填写逻辑表达以进行包含。
左键单击绘图按钮，可视化图形窗口中的结果。在此分析中，显示了影响模拟结果的五个不同的几何复杂级。网格太粗，可以隐藏相关信息。
使用自适应网格改进，获得具有较小元素的网格，因为准确的结果需要这些网格。在纤维哑光模型的不同复杂度下，电场的强度受到纤维与潜在梯度对齐的影响。此外，光纤对齐角度与电位梯度会影响周围细胞培养介质的空间带电密度。
在脚手架光纤方向研究中，当纤维与电场平行或垂直时，该研究说明了 RNC 模型预测。电荷密度和电流密度受脚手架光纤对齐相对于电场的影响。此协议可用于调查参数变化对光纤脚手架段周围的电荷密度的影响。
请务必记住，通过更改模型参数（如数据或材料属性），由此产生的电荷密度范围可能会发生显著变化。为了获得最佳可视化，必须优化范围，以便观察到带电密度的最大变异性。
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