An in silico study of scaffold architecture effects on bone regeneration and scaffold degradation
İskele mimarisi etkilerinin kemik rejenerasyonu ve iskele bozunumu üzerine in silico bir çalışma
- Tez No: 1005476
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLLÜ KIZILTAŞ ŞENDUR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Biyomühendislik, Engineering Sciences, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bir iskele yapısının iç geometrisi, hem kemik rejenerasyonunu hem de biyobozunur polimerik implantların bozunma davranışını belirleyici biçimde etkilemektedir. Üçlü periyodik minimal yüzey mimarileri; elverişli yüzey özellikleri, birbirine bağlı gözeneklilik yapıları ve eklemeli imalat teknikleriyle uyumlulukları nedeniyle önemli ölçüde ilgi görmektedir. Ancak, mekanik olarak düzenlenen kemik adaptasyonu ile çoklu mekanizmalara dayalı iskele bozunması arasındaki zamana bağlı karşılıklı etkileşim, TPMS geometrileri için birleşik bir hesaplamalı çerçeve içerisinde henüz yeterince incelenmemiştir. Bu çalışmada, iskele mimarisinin fizyolojik yükleme koşulları altında kemik oluşumu ve iskele bozunmasının eşzamanlı evrimini nasıl etkilediğini nicel olarak değerlendiren mekanobiyolojik temelli bir sayısal çerçeve geliştirilmiştir. ANSYS Mechanical APDL ortamında kurulan sonlu eleman modeli ile elde edilen şekil değiştirme enerji yoğunluğu alanları, mekanostat kuramına dayalı kemik adaptasyonunu yönlendirmektedir. Eşzamanlı olarak MATLAB tabanlı bir model; kütlesel hidroliz, yüzey erozyonu ve stokastik etkileri içerecek şekilde polimer bozunmasını temsil etmektedir. Önerilen yaklaşım, eşdeğer gözeneklilik koşullarında çubuk tabanlı ve TPMS iskele mimarilerinin karşılaştırılmasına olanak sağlamakta ve kemik büyümesi, iskele rezorpsiyonu ile etkin mekanik performansın zamana bağlı öngörülerini sunmaktadır. Sonuçlar, gyroid ve primitive TPMS yapıların kübik kafeslere kıyasla daha elverişli bir rejenerasyon–bozunma dengesi sağladığını ve mimariye bağlı ödünleşimleri ortaya koyduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The internal geometry of a scaffold governs both bone regeneration and the degradation of biodegradable polymeric implants. Triply periodic minimal surface (TPMS) architectures have attracted interest due to favorable surface characteristics, interconnected porosity, and compatibility with additive manufacturing. However, the coupled, time-dependent interaction between mechanoregulated bone adaptation and multi-mechanism scaffold degradation has not been explored within a unified computational framework for architected TPMS geometries. The objective of this work is to develop and apply a mechanobiologically informed numerical framework to quantify how scaffold architecture influences the simultaneous evolution of bone formation and scaffold degradation under physiological loading. A coupled simulation pipeline is established in which strain energy density (SED) fields, computed using a finite element model in ANSYS Mechanical APDL, drive time-dependent bone adaptation based on mechanostat theory. Concurrently, a MATLAB-based model captures polymer degradation through bulk hydrolysis, surface erosion, and stochastic effects, enabling element-wise updates of material properties over time. The proposed framework enables direct comparison of strut-based and TPMS scaffold architectures at matched porosity and provides time-resolved predictions of bone growth, scaffold resorption, and effective mechanical performance. The results indicate that gyroid and primitive TPMS structures achieve a more favorable regeneration--degradation balance than a cubic lattice, highlighting architecture-dependent trade-offs between structural decay and biological integration.
Benzer Tezler
- Devrelerin büyük işaret cevaplarının bilgisayar yardımıyla bulunması
Başlık çevirisi yok
NÜKHET GÜNEYİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU
- Ulaş Sağlık Ocağı merkezinde nüfusun bazı niteliklerine ve konutların durumuna ilişkin bir çalışma
An Investigation carried out at the Ulaş Public Health Centre concerning some characteristics of the population and housing conditions in the district of Ulaş
EROL ŞANLI
Doktora
Türkçe
1985
Halk SağlığıCumhuriyet ÜniversitesiHalk Sağlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERVET ÖZGÜR
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Diyabetus mellitus'da gözlenen mikrovasküler komplikasyonların prostaglandinler ile olan ilişkisi
The Relation of microvaskular complications observed in diabetes mellitus with prostoglandins
CANAN NEBİGİL
Doktora
Türkçe
1985
Eczacılık ve FarmakolojiCumhuriyet ÜniversitesiFarmakoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF SARIOĞLU
- Pik demiri ve karbon çeliğinin sulu çözeltiler içindeki korozyon hızının tayini
Determination of the rate of corrosion of the cast iran and carbon steel in the aqueous solutions
EMİNE NAZAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİ YALÇIN