基于函数表示和有限体积法的组织球体融合中氧气扩散的数值建模
计算物理
2025-02-05 v3
摘要
三维细胞培养基质称为球体，是现代组织工程应用的基础实体，包括 3D 生物打印和前临床药物测试。组织球体内氧气不足会阻碍细胞代谢，最终导致细胞死亡。预防坏死对于组织工程方法的成功至关重要，而这需要估计球体内细胞的可存活性。我们提出了一种用于在球体融合期间进行扩散数值建模的新方法。该方法基于部分微分方程的数值求解，并应用函数表示 (FRep) 框架进行几何建模。我们提出了基于融合球体几何导出网格的氧气扩散建模方法、用于选择最优球体尺寸的方法，以及用于估计细胞可存活性的若干统计指标。我们的发现为理解三维细胞培养中的氧气扩散提供了见解，从而提高了采用组织球体的生物技术方法的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2501.12095,
title = {Numerical Modeling of Oxygen Diffusion in Tissue Spheroids Undergoing Fusion Using Functional Representation and Finite Volumes},
author = {Katherine Vilinski-Mazur and Bogdan Kirillov and Oleg Rogozin and Dmitry Kolomenskiy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12095},
year = {2025}
}