Моделирование механических свойств биоматериалов на основе фибрилл — различия между версиями
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Kuzkin (обсуждение | вклад) |
|||
| (не показаны 4 промежуточные версии 3 участников) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
[[Файл:Fibrils.jpg|250px|thumb|right|Объект исследования]] | [[Файл:Fibrils.jpg|250px|thumb|right|Объект исследования]] | ||
| − | [[Файл:Fibrils cond.jpg|250px|thumb|right| | + | [[Файл:Fibrils cond.jpg|250px|thumb|right|Осаждение фибрилл на подложку]] |
| + | [[Файл:Fibrils cond 3.jpg|250px|thumb|right|Осаждение фибрилл на подложку (крупно)]] | ||
[[Файл:Fibrils fracture.jpg|250px|thumb|right|Разрыв материала из фибрилл]] | [[Файл:Fibrils fracture.jpg|250px|thumb|right|Разрыв материала из фибрилл]] | ||
[[Файл:A015750.jpg|250px|thumb|right|Пробивание сетки из фибрилл]] | [[Файл:A015750.jpg|250px|thumb|right|Пробивание сетки из фибрилл]] | ||
| Строка 7: | Строка 8: | ||
Аномальные (амилоидные) фибриллы являются перспективным сырьем для создания новых биологически совместимых материалов. Бурное развитие экспериментальных методов, таких как, например, атомно-силовая микроскопия, позволило подробно изучить механические свойства отдельной фибриллы. Методами атомно-силовой микроскопии и спектроскопии показано, что эти самообразованные из белка инсулина материалы имеют прочность 0,6±0,4 ГПа, сравнимую с прочностью стали (0,6–1,8 ГПа), и модуль Юнга 3,3±0,4 ГПа, сравнимый с модулем шелка (1–10 ГПа). Здесь под прочностью фибрилл понимается значение максимальных растягивающих напряжений, при которых происходит их разрыв. | Аномальные (амилоидные) фибриллы являются перспективным сырьем для создания новых биологически совместимых материалов. Бурное развитие экспериментальных методов, таких как, например, атомно-силовая микроскопия, позволило подробно изучить механические свойства отдельной фибриллы. Методами атомно-силовой микроскопии и спектроскопии показано, что эти самообразованные из белка инсулина материалы имеют прочность 0,6±0,4 ГПа, сравнимую с прочностью стали (0,6–1,8 ГПа), и модуль Юнга 3,3±0,4 ГПа, сравнимый с модулем шелка (1–10 ГПа). Здесь под прочностью фибрилл понимается значение максимальных растягивающих напряжений, при которых происходит их разрыв. | ||
| − | + | Ожидается, что материал на основе фибрилл будет обладать уникальными физико-механическими свойствами, а также будет биосовместим. | |
== Цель проекта == | == Цель проекта == | ||
| − | * | + | * Создание биосовместимого материала на основе белковых фибрилл. |
| − | * | + | * Разработка математических моделей для описания свойств материала на основе фибрилл. |
| Строка 29: | Строка 30: | ||
== Результаты моделирования == | == Результаты моделирования == | ||
| − | * | + | * Исследовано влияние начального распределения, чиcла и упорядоченности фибрилл в образце на модуль Юнга. |
| − | * | + | * Показано, что упорядочивание фибрилл в определенном направлении может привести к увеличению модуля Юнга в данном направлении до 2 раз. |
| − | * | + | * Предложены простейшие 3D модели тканей на основе фибрилл (сеток). |
| − | * | + | * Проведено моделирование осаждения фибрилл на подложку. |
| − | * | + | * Построены диаграммы деформирвоания материала на основе фибрилл в 2D и 3D. |
== Избранные публикации == | == Избранные публикации == | ||
| Строка 43: | Строка 44: | ||
* [[Виталий Кузькин | Кузькин В.А.]], [[Антон Кривцов | Кривцов А.М.]] [[Медиа: Kuzkin 2008 CCM (fibrils).pdf | Моделирование деформирования и разрушения фибриллярных структур]] // Вычисл. мех. сплош. сред. 2008. Т. 1, № 3. С. 76-84. | * [[Виталий Кузькин | Кузькин В.А.]], [[Антон Кривцов | Кривцов А.М.]] [[Медиа: Kuzkin 2008 CCM (fibrils).pdf | Моделирование деформирования и разрушения фибриллярных структур]] // Вычисл. мех. сплош. сред. 2008. Т. 1, № 3. С. 76-84. | ||
| + | |||
| + | == См. также == | ||
| + | |||
| + | [[Кафедра "Теоретическая механика"]] | ||
| + | |||
| + | |||
| + | [[Category: Научные проекты]] | ||
Текущая версия на 10:03, 16 июля 2011
Содержание
Описание проекта[править]
Аномальные (амилоидные) фибриллы являются перспективным сырьем для создания новых биологически совместимых материалов. Бурное развитие экспериментальных методов, таких как, например, атомно-силовая микроскопия, позволило подробно изучить механические свойства отдельной фибриллы. Методами атомно-силовой микроскопии и спектроскопии показано, что эти самообразованные из белка инсулина материалы имеют прочность 0,6±0,4 ГПа, сравнимую с прочностью стали (0,6–1,8 ГПа), и модуль Юнга 3,3±0,4 ГПа, сравнимый с модулем шелка (1–10 ГПа). Здесь под прочностью фибрилл понимается значение максимальных растягивающих напряжений, при которых происходит их разрыв.
Ожидается, что материал на основе фибрилл будет обладать уникальными физико-механическими свойствами, а также будет биосовместим.
Цель проекта[править]
- Создание биосовместимого материала на основе белковых фибрилл.
- Разработка математических моделей для описания свойств материала на основе фибрилл.
Участники[править]
Результаты моделирования[править]
- Исследовано влияние начального распределения, чиcла и упорядоченности фибрилл в образце на модуль Юнга.
- Показано, что упорядочивание фибрилл в определенном направлении может привести к увеличению модуля Юнга в данном направлении до 2 раз.
- Предложены простейшие 3D модели тканей на основе фибрилл (сеток).
- Проведено моделирование осаждения фибрилл на подложку.
- Построены диаграммы деформирвоания материала на основе фибрилл в 2D и 3D.
Избранные публикации[править]
- M.I. Dukov, et al, Doklady RAS, 2008, Vol. 419, 5, pp. 700 - 702.
- Кузькин В.А., Кривцов А.М. Моделирование деформирования и разрушения фибриллярных структур // Вычисл. мех. сплош. сред. 2008. Т. 1, № 3. С. 76-84.
