Computational design of hydrogel cell scaffolds.
Project goals
The main aim of the project is to create method for design of macroporous hydrogels with structure optimal for use as scaffold in cell tissue engineering using a computational method. The 3D structure of existing functioning scaffold will be restored and processed using Finite Element Method algorithm in combination with statistical-mechanical models of hydrogel materials behavior. The model will examine the response of the macroporous elements as well as of the whole structure to various kinds of external mechanical stimuli and provide structural network parameters needed to synthetize optimized scaffold. Modelling of fluxes of liquids through the pores and bulk of the material will be included. In particular, this approach will be applied to optimize the polymeric scaffold for neural tissue as to secure the best conditions for growing cells in vitro and in vivo. Mathematical and simulation models will be combined with experimental work. It is also intended to use the FEM output to control the 3D printer which will fabricate the designed hydrogel scaffolds for experimental studies.
Keywords
hydrogeltissue engineeringcell culturedeformation responsefinite element methodporositystiffnesscellular structure
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-08531S
Alternative language
Project name in Czech
Komputačně navržené hydrogelové nosiče buněk.
Annotation in Czech
Hlavním cílem projektu je vytvořit koncept pokročilého designu porézních hydrogelů pro funkci nosičů pro buňky v tkáňovém inženýrství a to s použitím výpočetních metod. 3D struktura existujícího hydrogelu bude rekonstruována pomocí obrazové analýzy dat z konfokální fluorescenční mikroskopie a použita jako vstup pro konečnoprvkové algoritmy kombinované se statisticko-mechanickým modelem deformačního chování hydrogelu. Model bude analyzovat chování mikroprostředí v okolí buňky i celé struktury hydrogelu při různých typech mechanického namáhání a poskytne strukturní parametry makromolekulární sítě užitečné pro optimalizaci charakteristik vytvářených gelových nosičů. Bude modelován též pohyb kapaliny prostředím gelu. Tento přístup bude konkrétně využit zejména pro vývoj gelových nosičů pro regeneraci nervové tkáně. Odvozené modely budou ověřovány experimentálně včetně biologických experimentů. Konečnoprvkový model bude rovněž využit k řízení 3D tiskárny za účelem fabrikace modelů navržených hydrogelových struktur.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2021
Project status
—
Latest support payment
Jun 14, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GA-R/13:1
Data delivery date
Feb 22, 2021
Finance
Total approved costs
7,462 thou. CZK
Public financial support
6,276 thou. CZK
Other public sources
1,186 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 462 CZK thou.
Public support
6 276 CZK thou.
84%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CD - Macromolecular chemistry
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2021