Questo metodo aiuta a prevedere il microambiente elettrico di una cellula seduta su un'impalcatura di fibre, come la matrice extracellulare. Ci sono due vantaggi principali che derivano dalla modellazione insilico. La previsione delle condizioni sperimentali è 3D, mentre l'ottimizzazione è abilitata dalla facilità di modifica dei parametri.
La stimolazione elettrica aiuta la rigenerazione di più tessuti. Questo modello in modelli insilico simili aiuterà l'ottimizzazione dei parametri di stimolazione. Per iniziare, aprire il software COMSOL e selezionare il modello vuoto.
In Model Builder, fare clic con il pulsante destro del mouse sulle definizioni globali, selezionare i parametri e aggiungere i parametri in base alla tabella uno nel manoscritto di testo. Puoi aggiungerli uno per uno o caricarli da un file di testo. Nel generatore di modelli in base alle definizioni globali, fare clic con il pulsante destro del mouse sul materiale e selezionare il materiale vuoto per aggiungere i materiali.
Per aggiungere le proprietà del materiale, vai alle impostazioni del materiale appena aggiunto, quindi espandi le proprietà del materiale e seleziona la conduttività elettrica dalle proprietà di base. Premere il simbolo più per aggiungere la proprietà. Ripetere questo processo per una permittività relativa.
Compilare le proprietà attuali del materiale, secondo la tabella due del manoscritto di testo. Quindi, fai clic con il pulsante sinistro del mouse su aggiungi componente dalla scheda Home e seleziona 3D per aggiungere un nuovo nodo componente nel generatore di modelli. Anche in questo caso, fate clic con il pulsante destro del mouse sulla geometria, fate clic con il pulsante sinistro del mouse su Inserisci sequenza (Insert sequence).
Quindi fate doppio clic sul modello completo e selezionate la sequenza appropriata. Sotto il nodo del componente corrente nel generatore di modelli, fare clic con il pulsante destro del mouse su Materiali e selezionare il collegamento Materiale. Associare i materiali per ciascun componente in questo ordine, la sostanza circostante, i rivestimenti e le anime.
Nella scheda delle impostazioni per la sostanza circostante, espandere l'elenco di selezione per scegliere la selezione dei supporti. Espandi le impostazioni del collegamento e scegli il materiale appropriato come i supporti di coltura dall'elenco a discesa. Per visualizzare i domini all'interno del blocco dei supporti di coltura, attivare il pulsante di trasparenza nella scheda Grafica.
Configurare gli altri collegamenti ai materiali nello stesso modo. Nel generatore di modelli, fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul componente corrente, selezionare Aggiungi fisica, quindi espandere il modulo AC/DC per selezionare il modulo di corrente elettrica e fare clic su Aggiungi al componente. Per definire le condizioni al contorno, selezionate la vista XY nella scheda Grafica.
Vai di nuovo al costruttore di modelli, fai clic con il pulsante destro del mouse sul nodo delle correnti elettriche e seleziona terra. Quindi, mantenere attivo l'interruttore di selezione per la selezione dei limiti. Fate clic con il pulsante sinistro del mouse sulla faccia della sostanza circostante più alta parallela al piano XZ e aggiungete il limite cinque nella casella di selezione del limite.
Nel generatore di modelli, fare clic con il pulsante destro del mouse sul nodo della corrente elettrica e selezionare il terminale. Mantenendo attiva la selezione del limite, fare clic con il pulsante sinistro del mouse sulla faccia della sostanza circostante più bassa parallela al piano XZ e aggiungere anche il limite nella casella di selezione del limite. Quindi, espandendo la selezione del terminale, selezionare una tensione nell'elenco a discesa del tipo di terminale e inserire V zero per la tensione.
In Definizioni globali in Model Builder, fare clic con il pulsante sinistro del mouse su parametri e modificare il theta dei parametri con l'angolo di orientamento della fibra desiderato per la simulazione. Espandere il nodo dei componenti per ogni componente nel generatore di modelli, quindi fare clic con il pulsante destro del mouse sulla geometria e selezionare Costruisci tutto. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul nodo radice del modello nel generatore di modelli e aprire la scheda Aggiungi studio.
Selezionare studio stazionario e fare clic con il pulsante destro del mouse su Aggiungi studio. Sotto lo studio appena aggiunto, fai clic con il pulsante sinistro del mouse sul primo passaggio, espandi le estensioni dello studio, seleziona la casella di perfezionamento della mesh adattiva e fai clic su Calcola per ottenere la mesh raffinata. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul nodo radice del modello nel generatore di modelli e aprire la scheda Aggiungi studio, selezionare Studio stazionario e fare clic con il pulsante destro del mouse su Aggiungi studio.
Sotto lo studio appena aggiunto, fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul primo passaggio, espandere la selezione della mesh e selezionare la mesh generata nello studio di perfezionamento adattivo della mesh. Procedere facendo clic con il pulsante destro del mouse sul pulsante di calcolo. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul nodo dei risultati nel generatore di modelli e selezionare il gruppo di plottaggio 3D per modificare le impostazioni.
Modificare l'etichetta in densità di carica e selezionare il set di dati di studio parametrico espandendo il set di dati dall'elenco a discesa. Quindi, nella legenda dei colori, seleziona le caselle per mostra legende e mostra valori massimi e minimi. Sempre sotto il nodo dei risultati, fare clic con il pulsante destro del mouse sulla densità caricata per selezionare il volume e procedere alla modifica della scheda delle impostazioni.
Espandi la scheda dei dati, quindi seleziona da genitore e compila EC. RHOQ nella casella dell'espressione. Selezionare la casella dell'intervallo di colori manuale dalla scheda Intervallo e impostare il minimo e il massimo rispettivamente su meno 0,3 e 0,3. Espandi la colorazione e lo stile e imposta la colorazione sulla tabella dei colori e la tabella dei colori su wave.
Selezionare la casella della legenda dei colori e l'intervallo di colori delle simmetrie. Fare clic con il pulsante destro del mouse su Generatore di volumi e modelli e selezionare filtro. Vai alla scheda impostazioni e inserisci l'espressione logica per l'inclusione.
Fate clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante di stampa per visualizzare i risultati nell'area grafica. In questa analisi vengono visualizzate cinque diverse fasi di complessità geometrica che hanno influenzato il risultato della simulazione. Una mesh troppo grossolana può nascondere informazioni rilevanti.
Utilizzando il perfezionamento adattivo della mesh, si ottiene una mesh con elementi più piccoli, in quanto è necessaria per risultati accurati. A diversi livelli di complessità per il modello opaco fibroso, la forza del campo elettrico è stata influenzata dall'allineamento delle fibre rispetto al gradiente potenziale. Inoltre, l'allineamento della fibra angolato al gradiente potenziale elettrico influisce sulla densità carica dello spazio nei mezzi di coltura cellulare circostanti.
Nello studio sull'orientamento delle fibre dell'impalcatura, le previsioni del modello RNC dello stato dello studio sono state illustrate quando le fibre erano parallele o perpendicolari al campo elettrico. La densità di carica e la densità di corrente sono state influenzate dall'allineamento delle fibre dell'impalcatura rispetto al campo elettrico. Questo protocollo può essere utilizzato per studiare l'impatto delle variazioni dei parametri sulla densità di carica attorno a un segmento di impalcatura in fibra.
È importante ricordare che modificando i parametri del modello, come i dati o le proprietà del materiale, l'intervallo di densità di carica risultante può cambiare in modo significativo. Per una migliore visualizzazione, l'intervallo deve essere ottimizzato in modo tale da poter osservare la massima variabilità nella densità carica.
