Mot en biologiskt inspirerad numerisk modell av ben-implantatgränssnittet med avseende på strukturell och biomekanisk utveckling

Benförankrade biomaterial, till exempel höftproteser, ökar fysisk självständighet och ger ett aktivt åldrande och är en viktig faktor för en bättre ålderdom. Detta tvärvetenskapliga projekt antar utmaningen att i detalj förstå sambandet mellan biomaterialets egenskaper och dess påverkan på vävnaden genom en kombination av biologi, medicin, fysik, och matematik. Målet är att bidra till ett stort paradigmskifte i hur biomedicinska implantat för förankring i ben designas. Detta genom att kunna fastställa specifika implantatdesigner, anpassade till den lokala skelettkapaciteten och den övergripande hälsostatusen hos individen. Projektet kommer att utveckla ett nytt verktyg baserat på simulering och modellering för att förutsäga hur benens komplexa arkitektur utvecklas i närheten av implantat, särskilt som svar på överbelastning. Remodellering – en process som förbättrar benvävnaden och dess funktion till rådande mekanisk belastning – är en samordnad aktivitet mellan de olika celltyperna osteocyter, osteoklaster, och osteoblaster. Experimentell in vivo data om detta kontinuerliga underhåll av ben kommer att introduceras i en omfattande simuleringsmodell utformad för att förutsäga kinetiken för benläkning, det vill säga den omvandling av omogen vävnad till ett biomekaniskt kompetent, hierarkiskt organiserat och adaptivt biologiskt system. Syftet är att främja vår förståelse för hur och när skadade områdena i benvävnaden koordineras för reparation och remodellering, och att kvantifiera denna process i 3D.