三维细胞支架的流固耦合数值模拟

三维细胞支架作为体外骨组织细胞培养的重要一环，对三维细胞支架进行数值模拟可为体外细胞培养提供依据，当前使用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)的方法模拟流体的参数变化规律相对较多，而使用流固耦合的方法相对较少，因此，文中通过ANSYS Workbench软件，用流固耦合的方法模拟细胞体外培养中3种不同结构多孔支架的力学响应。根据流固耦合模拟的支架壁面剪切应力分布与细胞生物学研究结果进行对比，得出丝径为0.30 mm,孔隙率为91.44%的box2型多孔支架较适合细胞的生长，并通过对流体y轴方向上的压力和速度分析，得出支架结构和丝径大小与流体速度和压力间的联系，支架丝径越大，流体在支架区域y轴方向速度增幅越大，初始压力越大。研究结果可为体外细胞培养支架的选择提供依据，并通过支架表面的受力情况和流体参数的变化规律为细胞种植和培养液流速控制提供参考。