Name: finite element modelling of a cellular electric microenvironment
Uploaded: 2021-05-18T12:30:00
Duration: 8 min 23 s
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Questo lavoro è stato supportato dal programma di dottorato Wellcome Trust di 4 anni in Biologia quantitativa e biofisica

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il protocollo proposto suggerisce una soluzione di modellazione uniforme per scaffold naturali e artificiali e sottolinea la necessità di considerare la nanostruttura degli scaffold fibrosi quando si ispezionano gli effetti di EF sulle cellule seminate su tali materiali. Sebbene un'approssimazione grossolana per l'intensità EF (differenza di potenziale dell'elettrodo divisa per la distanza tra gli elettrodi) ci porterebbe ad aspettarci un'intensità di campo di 100 mV / mm, le simulazioni prevedono intensità di campo stazionarie fino al 30% più alte in diverse aree del tappetino (Figura 5). Questo risultato dovrebbe essere di interesse nella progettazione dell'esperimento ES e nell'interpretazione dei dati, poiché la morte cellulare può essere causata da EF troppo forti. L'esposizione del microambiente elettrico consentirebbe una correlazione diretta tra ES e sviluppo cellulare. Mentre diversi studi presentano analisi morfologiche dettagliate degli scaffold utilizzati33,43,59,non indagano l'interazione tra la struttura, le proprietà elettriche dei materiali e l'EF. Questo protocollo può consentire questo collegamento, in quanto parametri come il raggio della fibra, lo spessore dello strato di rivestimento, la distanza tra le fibre e le proprietà elettriche dei materiali componenti possono essere modificati in base a ciascun esperimento modificando le definizioni globali ai passaggi 1.2 e 1.3. Pertanto, è possibile eseguire previsioni personalizzate di carica e densità di corrente 3D risolte spazialmente per regimi ES sia statici che dinamici.
L'ottimizzazione della progettazione di scaffold può essere mirata attraverso i modelli RNC e RNCd con esplorazioni ad ampio intervallo di parametri, ridimensionando le morfologie proposte o parti di esse. In alternativa, altre configurazioni di scaffold possono essere studiate con il protocollo proposto modificando i tipi di Array da Lineare a Tridimensionale nella sezione 1.6.5 e adattando la Geometria dello Scaffold nella sezione 1.6.2. Tuttavia, l'ottimizzazione dell'impalcatura non può essere eseguita senza un obiettivo. Mentre ai fini dell'ingegneria tissutale l'obiettivo principale è il destino cellulare, un quadro più chiaro su quali stimoli sono i suoi principali determinanti è essenziale se si desidera il suo controllo affidabile. La densità di carica e di corrente sono buoni descrittori dei microambienti elettrici cellulari in quanto mostrano l'interazione tra l'EF e le proprietà elettriche dei diversi materiali componenti di scaffold complessi come l'ECM. Il protocollo mostra come calcolare le previsioni per tali metriche data una geometria di scaffold nanofibrosa ed evidenzia l'importanza dell'angolo di allineamento delle fibre con l'EF. Le previsioni di carica e densità di corrente potrebbero quindi essere collegate allo sviluppo cellulare e quindi i regimi di scaffold ed ES potrebbero quindi essere ottimizzati per compiti specifici.
È interessante notare che uno studio mostra che l'esposizione a EF ha generato stress meccanico più del doppio in forza in film compositi con nanofibre perpendicolari all'EF esterno rispetto ai film con allineamento parallelo60. Lo stress meccanico riportato potrebbe essere il risultato di forze di Coulomb che agiscono tra fibre cariche, previste dalle simulazioni di modelli approssimativi (RC, RNC, RNCd) (Figura 6). Mentre queste simulazioni potrebbero essere utili per indagare questa ipotesi, va notato che i risultati sperimentali riportati sono stati ottenuti in un sistema con accoppiamento capacitivo e la simulazione presenta l'accoppiamento diretto. 
Un fattore limitante verso i futuri possibili usi del protocollo per stimare un segnale di ingresso cellulare è l'incertezza dei parametri. I parametri geometrici incerti sono lo spessore dello strato di rivestimento e la distanza tra i nuclei di fibra. Il primo potrebbe essere dedotto trovando il valore che porta a un'impedenza di massa che può essere convalidata sperimentalmente. Il secondo può essere estratto da scansioni di materiali ad alta risoluzione. Anche i parametri che descrivono le proprietà fisiche dei materiali sono influenzati dall'incertezza. Tuttavia, la conduttività elettrica e la costante dielettrica dei materiali esemplificati differiscono molto più della precisione di misurazione sperimentale (Tabella 2). Pertanto, gli effetti segnalati sarebbero mantenuti nonostante errori di misurazione moderati.
I risultati mostrano come una complessità del modello insufficiente potrebbe nascondere informazioni rilevanti. È importante riconoscere che il protocollo simula una versione semplificata del fenomeno fisico in atto in quanto non tiene conto della diversa natura dei materiali coinvolti nel processo - conduttore (elettrodi), semiconduttore (rivestimento), dielettrico (nuclei di fibre) ed elettrolitico (sostanza circostante) - che sono in grado di influenzare il trasporto di carica. Questo problema può essere spiegato nelle future espansioni del modello aggiungendo ritardi di trasferimento di energia alle interfacce (cioè reazioni faradiche) e ritardi nel trasporto ionico all'interno dell'elettrolita. L'aggiunta di complessità dovrebbe tuttavia essere guidata dalla convalida sperimentale, poiché un modello semplice che riproduce la maggior parte di ciò che viene osservato è più utile di uno straordinariamente accurato che aggiunge poche informazioni in più ma è profondamente sensibile all'incertezza di molti parametri costitutivi.
Poiché l'obiettivo finale dell'ingegneria tissutale è quello di creare bioreattori che non solo imitino uno o due aspetti degli ambienti in vivo, ma replimentino e controllino tutti i segnali di sviluppo cellulare61,i modelli elettromagnetici e meccanici in silico e i modelli di trasferimento di calore tra i componenti del bioreattore dovranno essere combinati. In una successiva fase di modellazione, possono essere aggiunti anche fenomeni di accoppiamento tra quelle interazioni come il riscaldamento ohmico, il flusso del fluido elettrolitico, le deformazioni morfologiche dello scaffold in risposta alla stimolazione elettrica60 e la piezoelettricità62. Tuttavia, i modelli dovrebbero essere uniti solo dopo che ciascuno di essi è stato convalidato sperimentalmente. In questo modo, possiamo ottenere una migliore comprensione dell'influenza di ciascun componente nel microambiente cellulare e di come gli stimoli possono essere ottimizzati. 
Se il modello proposto viene convalidato sperimentalmente, può essere combinato con modelli di cellule biologiche - Figura 1. I modelli di densità di carica e le modulazioni potrebbero influenzare asimmetricamente l'attività di specifiche pompe ioniche, l'attaccamento all'impatto alla fibra delle proteine che guidano l'adesione della membrana63 e quindi guidare la migrazione, i modelli di proliferazione e la morfogenesi64. Esplorare queste ipotesi è la via da seguire per comprendere i meccanismi alla base delle risposte dei tessuti e delle cellule all'ES.

ES è l'uso di EF con l'obiettivo di controllare cellule e tessuti biologici. Il suo meccanismo si basa sullo stimolo fisico trasdotto alla cellula quando le biomolecole all'interno e intorno ad essa sono esposte a un gradiente di tensione generato esternamente. Le particelle cariche sono impegnate in un moto organizzato governato dalla legge di Coulomb, generando forze di trascinamento sulle particelle non cariche. Il flusso di fluido risultante e la distribuzione della carica alterano le attività e le funzioni cellulari come adesione, contrazione, migrazione, orientamento, differenziazione e proliferazione1 mentre la cellula tenta di adattarsi al cambiamento delle condizioni microambiente.
Poiché gli EF sono controllabili, non invasivi, non farmacologici e hanno dimostrato di avere un impatto efficace sul comportamento cellulare essenziale, l'ES è uno strumento prezioso per l'ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa. È stato utilizzato con successo per guidare lo sviluppo neurale2,scheletrico3,muscolo cardiaco4,osso5 e pelle6. Inoltre, poiché migliora la ionoforesi7, viene utilizzato come trattamento alternativo o complementare a quelli farmacologici convenzionali. La sua efficienza nella gestione del dolore è ancora dibattuto in quanto si attendono studi clinici di qualità superiore8,9,10. Tuttavia, non sono stati segnalati effetti avversi e ha il potenziale per migliorare il benessere deipazienti 11,12,13,14,15.
Mentre solo gli studi clinici possono dare un verdetto definitivo per l'efficacia di una procedura, i modelli in vitro e in silico sono tenuti a informare la progettazione di un trattamento ES prevedibile in quanto offrono un controllo più forte su una gamma più ampia di condizioni sperimentali. Gli usi clinici studiati di ES sono la rigenerazione ossea16,17,il recupero dei muscoli denervati18,19,la rigenerazione assonale dopo l'intervento chirurgico20,21,il sollievo dal dolore22,la guarigione delleferite 23,24,25 e la somministrazione di farmaci ionoforetici26. Affinché i dispositivi ES siano ampiamente introdotti su tutte le possibili applicazioni target, gli studi clinici devono ancora stabilire prove più forti per un trattamento efficiente. Anche in settori in cui sia gli studi in vivo sugli animali che sull'uomo riportano costantemente risultati positivi, il gran numero di metodi segnalati insieme a una guida troppo scarsa su come scegliere tra loro e l'alto prezzo di acquisizione scoraggia i medici dall'investire in dispositivi ES27. Per ovviare a questo, il tessuto bersaglio non può più essere trattato come una scatola nera (limite degli esperimenti in vivo) ma deve essere visto come una complessa sinergia di più sottosistemi (Figura 1).
Molteplici esperimenti ES sono stati condotti in vitro nel corso degli anni28,29,30,31,32,33,34. La maggior parte di questi caratterizza l'ES solo attraverso la caduta di tensione tra gli elettrodi divisa per la distanza tra loro - un'approssimazione approssimativa della grandezza del campo elettrico. Tuttavia, il campo elettrico stesso influenza solo le particelle cariche, non direttamente le cellule. Inoltre, quando più materiali sono interposti tra il dispositivo e le celle, l'approssimazione approssimativa potrebbe non reggere.
Una migliore caratterizzazione del segnale di ingresso richiede una visione chiara di come lo stimolo viene trasdotto alla cellula. I principali metodi di erogazione di ES sono l'accoppiamento diretto, capacitivo e induttivo35,36. I dispositivi per ciascun metodo differiscono per tipo di elettrodo (asta, planare o avvolgimento) e posizionamento rispetto al tessuto bersaglio (a contatto o isolato)35. I dispositivi utilizzati in vivo per trattamenti più lunghi devono essere indossabili, quindi gli elettrodi e la maggior parte delle volte la fonte di energia vengono impiantati o attaccati alla pelle come medicazioni per ferite o cerotti elettroattivi. Il gradiente di tensione generato sposta le particelle cariche nell'area di trattamento.
Poiché influisce sul flusso di particelle cariche risultante nelle vicinanze delle celle, la struttura dell'impalcatura è della massima importanza nella progettazione dei protocolli ES. Diverse configurazioni di trasporto della carica si verificano se il materiale della piattaforma, la tecnica di sintesi, la struttura o l'orientamento rispetto al gradiente di tensione cambiano. In vivo, la disponibilità e il movimento delle particelle cariche è influenzato non solo dalle cellule, ma anche dalla rete di collagene e dal fluido interstiziale che compone l'ECM di supporto. Gli scaffold ingegnerizzati sono sempre più utilizzati per ricreare al meglio i microambiente cellulari naturali in vitro1,35. Allo stesso tempo, l'ECM è un'impalcatura naturale complessa.
Gli scaffold artificiali sono a base di metalli, polimeri conduttori e carbonio, progettati con particolare attenzione al bilanciamento della biocompatibilità con le prestazioni elettrochimiche e la stabilità a lungo termine36. Un tipo di impalcatura versatile è il tappetino fibroso elettrofilato che offre una topografia su scala nanometrica controllabile. Questo può essere progettato per assomigliare all'ECM, fornendo così segnali meccanici simili che aiutano la rigenerazione di una vasta gamma di tessuti37. Per avere un impatto significativo su ES, i tappetini devono essere conduttivi in una certa misura. Tuttavia, i polimeri conduttivi sono difficili da elettrofilare e la miscelazione con supporti isolanti limita la conduttività delle fibre risultanti38. Una soluzione è la polimerizzazione di un monomero conduttivo sulla superficie di una fibra dielettrica, con conseguente buona resistenza meccanica e proprietà elettriche del prodotto finale38. Un esempio è il rivestimento di fibre elettrodrosse di seta con il semiconduttivo PEDOT-PSS39. La combinazione di segnali meccanici ed elettromagnetici accelera significativamente la crescita dei neuriti40,41,42. I neuriti seguono l'allineamento delle fibre degli scaffold e si allungano di più dopo l'esposizione a un EF parallelo alle fibre che a uno verticale43. Allo stesso modo, l'allineamento degli scaffold fibrosi all'EF promuove anche la maturazione miogenica33.
L'ECM è composto principalmente da proteine fibrose44, tra quelle di collagene di tipo I che sono il principale costituente in tutti i tessuti animali ad eccezione della cartilagine (ricca di collagene di tipo II)44. Il tropocollageno (TC), tripla conformazione elicoidale dei fili polipeptidici, è il motivo strutturale delle fibrille di collagene45. Le immagini al microscopio elettronico a trasmissione e alla microscopia a forza atomica delle fibrille di collagene mostrano un modello a bande D-periodico46 spiegato dal modello47 di Hodge & Petruska come matrici regolari di lacune TC e sovrapposizioni45. I tendini sono composti da una matrice fibrillare collagenosa allineata schermata da una matrice proteoglicanica altamente idrofila non collagenosa48,49. Decorin è un piccolo proteoglicano ricco di leucina (SLRP) in grado di legare le regioni gap delle fibrille di collagene e connettersi con altre SLLP attraverso le loro catene laterali glicosaminoglicano (GAG)49. Studi condotti sui tendini mostrano che le loro proprietà elettriche cambiano significativamente quando idratati50,51,meccanismo di trasporto della carica che cambia da protonico a ionico quando il livello di idratazione aumenta51. Ciò suggerisce che la conduzione elettrica lungo una fibrilla di collagene di tipo I potrebbe essere abilitata da un rivestimento Decorin-acqua, con regioni gap e sovrapposte con diverse conduttività elettriche e costanti dielettriche.
Poiché la ricreazione identica dell'ECM da parte di scaffold artificiali è improbabile, la sinergia che produce conoscenze tra in vivo e in vitro abilitata da risultati traducibili sembra essere in un vicolo cieco. La modellazione in silico non solo consente la traduzione tra i due, ma aggiunge anche importanti vantaggi nel caratterizzare i processi sconosciuti coinvolti nell'ES. Il confronto delle osservazioni in vivo con quelle in vitro può portare informazioni sulla forza di accoppiamento tra il tessuto bersaglio e il resto dell'organismo, ma non rivela gli attuali limiti di conoscenza. L'ignoto può essere esposto osservando la differenza tra ciò che ci si aspetta che accada in base alle conoscenze attuali e ciò che accade. Esperimenti in silico basati sulla modellizzazione matematica consentono di suddividere il processo in sottoprocessi noti e sconosciuti. In questo modo, i fenomeni non contabilizzato nel modello vengono alla luce quando le previsioni in silico vengono confrontate con esperimenti in vitro e in vivo.
La formazione e la verifica di ipotesi riguardanti i meccanismi sottostanti di come le cellule e i tessuti sono influenzati dai campi elettrici è ostacolata dal gran numero di parametri52 che devono essere testati separatamente. Per definire condizioni sperimentali rappresentative, il processo ES deve essere suddiviso in sottoprocessi (Figura 1) e devono essere identificati i segnali di ingresso dominanti che influenzano il comportamento delle cellule. I modelli che rappresentano gli effetti fisici fondamentali di ES sulle cellule descrivono il dominio che accoppia l'EF con la cella - quello delle particelle cariche53. Il comportamento delle particelle esterne alla cellula dipende dal microambiente e può essere studiato separatamente dalla cellula. Il segnale di ingresso dominante per la cella è il sottoinsieme delle uscite del dispositivo ES che causa il maggior grado di variabilità nella risposta cellulare. Il sottoinsieme più piccolo dei parametri sperimentali completi in grado di generare variazioni in tutti i segnali di ingresso delle celle dominanti può essere utilizzato per ridurre la dimensione dello spazio dei parametri e il numero di casi di test.
L'input del modello target biologico ES deve essere un sottoinsieme dei segnali di uscita prodotti dal dispositivo ES che sono utili per descrivere gli effetti fisici di ES sulle cellule. Un semplice bioreattore ad accoppiamento diretto ha la stessa struttura delle celle elettrochimiche elettrolitiche. I modelli di questi mostrano la distribuzione della densità di corrente primaria (che tiene conto della resistenza della soluzione), secondaria (che tiene conto anche delle reazioni faradiche) o terziaria (che tiene conto anche della diffusione degli ioni). Poiché la complessità si traduce in costi computazionali, il modello più semplice è più adatto per le esplorazioni spaziali dei parametri. Le simulazioni di compositi fibrosi motivate dalle proprietà dei materiali54 si concentrano sulle proprietà dei materiali sfusi come risultato di una complessa micro-architettura, quindi non possono descrivere gli effetti locali dell'esposizione ai raggi EF. I modelli esistenti in silico, motivati da ES, si concentrano sul campione biologico, sia esso una singola cellula immersa in un mezzo omogeneo55,56,57,o tessuti complessi con spazio extracellulare omogeneo58. La densità di carica e di corrente (Figura 2) può fungere da segnali di interfaccia tra i modelli del dispositivo ES e il campione biologico o tra diversi componenti del dispositivo ES. Il protocollo basato su FEM proposto utilizza le equazioni descritte nella Figura 2 ed è stato utilizzato per studiare come i parametri dipendenti dallo scaffold possono essere utilizzati per modulare questi due segnali, indipendentemente dall'EF generato da una configurazione di accoppiamento diretto. I risultati sottolineano che è necessario tenere conto delle proprietà elettriche dell'impalcatura o dell'ECM quando si studia come eS influisce sulle cellule bersaglio.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Comsol multiphysics 5.2 AC/DC module</td>
			<td>COMSOL</td>
			<td>-</td>
			<td>FEM modelling software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

finite element modelling of a cellular electric microenvironment

Studi clinici dimostrano che la stimolazione elettrica (ES) è una potenziale terapia per la guarigione e la rigenerazione di vari tessuti. Comprendere i meccanismi di risposta cellulare quando esposti a campi elettrici può quindi guidare l'ottimizzazione delle applicazioni cliniche. Gli esperimenti in vitro mirano ad aiutare a scoprirli, offrendo il vantaggio di intervalli di input e output più ampi che possono essere valutati eticamente ed efficacemente. Tuttavia, i progressi negli esperimenti in vitro sono difficili da riprodurre direttamente in contesti clinici. Principalmente, ciò è dovuto al fatto che i dispositivi ES utilizzati in vitro differiscono significativamente da quelli adatti all'uso da parte del paziente e il percorso dagli elettrodi alle cellule bersaglio è diverso. Tradurre i risultati in vitro in procedure in vivo non è quindi semplice. Sottolineiamo che la struttura e le proprietà fisiche del microambiente cellulare svolgono un ruolo determinante nelle effettive condizioni di test sperimentali e suggeriamo che le misure di distribuzione della carica possono essere utilizzate per colmare il divario tra in vitro e in vivo. Considerando questo, mostriamo come la modellazione agli elementi finiti (FEM) in silico possa essere utilizzata per descrivere il microambiente cellulare e i cambiamenti generati dall'esposizione al campo elettrico (EF). Evidenziamo come l'EF si accoppia con la struttura geometrica per determinare la distribuzione della carica. Mostriamo quindi l'impatto degli input dipendenti dal tempo sul movimento della carica. Infine, dimostriamo la rilevanza della nostra nuova metodologia modello in silico utilizzando due casi di studio: (i) scaffold in vitro fibroso Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) e (ii) collagene in vivo in matrice extracellulare (ECM).

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Finite Element Modelling of a Cellular Electric Microenvironment

Questo documento presenta una strategia per la costruzione di modelli agli elementi finiti di materiali conduttivi fibrosi esposti a un campo elettrico (EF). I modelli possono essere utilizzati per stimare l'input elettrico che le cellule seminate in tali materiali ricevono e valutare l'impatto della modifica delle proprietà, della struttura o dell'orientamento del materiale costitutivo dell'impalcatura.

Modellazione agli elementi finiti di un microambiente elettrico cellulare

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the ...

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.

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