Моделирование механических свойств биоматериалов на основе фибрилл — различия между версиями

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
 
(не показаны 2 промежуточные версии 2 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|Конденсация фибрилл на подложку]]
+
[[Файл:Fibrils cond.jpg|250px|thumb|right|Осаждение фибрилл на подложку]]
[[Файл:Fibrils cond 3.jpg|250px|thumb|right|Конденсация фибрилл на подложку (крупно)]]
+
[[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 8: 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.
  
В настоящее время ведутся работы по созданию материала на основе фибрилл. Подобный материал представляет собой ткань, имеющую случайную структуру и состоящую из фибрилл, скрепленных между собой за счет химически активных ферментов. Ожидается, что материал будет обладать уникальными физико-механическими свойствами, а также будет биосовместим.
+
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   
+
* Создание биосовместимого материала на основе белковых фибрилл.  
  
* разработка математических моделей для описания свойств материала на основе фибрилл
+
* Разработка математических моделей для описания свойств материала на основе фибрилл.
  
  
Строка 30: Строка 30:
  
 
== Результаты моделирования ==  
 
== Результаты моделирования ==  
* исследовано влияние начального распределения, чиcла и упорядоченности фибрилл в образце на модуль Юнга
+
* 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   
+
* 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 фибриилл(сеток)
+
* Предложены простейшие 3D модели тканей на основе фибрилл (сеток).
  
* проведено моделирование осаждения фибрилл на подложку
+
* Проведено моделирование осаждения фибрилл на подложку.
  
* построены диаграммы деформирвоания материала на основе фибрилл в 2D и 3D
+
* Построены диаграммы деформирвоания материала на основе фибрилл в 2D и 3D.
  
 
== Избранные публикации ==  
 
== Избранные публикации ==  
Строка 44: 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

Объект исследования
Осаждение фибрилл на подложку
Осаждение фибрилл на подложку (крупно)
Разрыв материала из фибрилл
Пробивание сетки из фибрилл

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.

См. также[править]

Кафедра "Теоретическая механика"