Soft Tissue Biomechanics | ZHAW Institut für Mechanische Systeme IMES

Das Gebiet Soft tissue biomechanics beschäftigt sich mit der Mechanik von weichen biologischen Geweben und biomedizinischen Materialien und Strukturen. Es ist das jüngste Forschungsgebiet im Schwerpunkt Biomechanical Engineering und befindet sich im Aufbau.

Methodik

Mehrskalenexperimente zur mechanischen Charakterisierung von mikrostrukturbasierten Materialien (biologische Gewebe, Textilien, etc.) - (Abbildung 1, 2)
Experimentelle Kontinuumsmechanik zur Evaluation und Analyse von lokalen Deformationen mittels Digital Image Correlation (DIC) - (Abbildung 1-3)
Numerische Simulationsmodelle zur Strukturanalyse auf verschiedenen Längenskalen - (Abbildung 2)

Ziele

Erarbeitung von Kriterien zur Beurteilung der mechanische Biokompatibilität von biomedizinischen Materialien und Strukturen - (Abbildung 1, 4)
Erforschung der Mechanobiologie von biomedizinischen Materialien und Strukturen, i.e. des Zusammenspiels zwischen Mechanik und Zellverhalten
Entwicklung standardisierter Protokolle für die mechanische Beurteilung von weichen biomedizinischen Materialien (Implantatmaterialien, Scaffolds für Tissue Engineering Anwendungen, etc. (Abbildung 1,4)

Abbildung 1 Digitale Bildkorrelation: Aufbau für uniaxiale Zugversuche an Polymermembranen: Die lokale Dehnungsanalyse erfolgt durch digitale Bildkorrelation (DIC)

Abbildung 2 Experimentelle Analysen und numerische Simulation: a) Versuchsaufbau für planare Zugversuche unter Verwendung eines Systems für digitale Bildkorrelation (DIC), b) soft solid liquid composite Probe, c,d) experimentelle e),f) numerische lokale Dehnungsverteilung bei 10% globaler Nenndehnung

Abbildung 3 Unkonventionelle Testaufbauten: Aufbau für Organinsufflationstests: eine Schweineniere wird mit physiologischer Lösung insuffliert; der Druck im Organ wird bei kontrollierten Insufflationsvolumina gemessen

Abbildung 4 Mechanische Biokompatibilität und Mechanobiologie von Beckenbodennetzen: a) Anatomie des weiblichen Beckenbodens mit einer repräsentativen Netzimplantationsstelle (blau), b) repräsentative Form eines Beckenbodennetzes; c) während es sich bei den derzeitigen Netzen hauptsächlich um grossporige Polypropylennetze handelt, zielt diese Forschung auf neue nanofaserige Materialien ab

Projekte

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Publikationen

Cauquil, Eléonore; Kiener, Luca; Hofmann, Jonas; Spano, Fabrizio; Röhrnbauer, Barbara,

2023.

A combined experimental and numerical method for tailoring the multi-scale mechanical properties of soft solid liquid composites [Poster].

In:

33rd Annual Conference of the European Society for Biomaterials (ESB), Davos, Switzerland, 4-8 September 2023.

ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften.

Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-30272
Röhrnbauer, Barbara,

2023.

Mechanical properties of pelvic implants : interaction between implants and tissue

.

In:

Brieu, Mathias; Cosson, Michel; Nielsen, Poul, Hrsg.,

Biomechanics of the Female Reproductive System: Breast and Pelvic Organs.

Academic Press.

S. 247-272.

Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823403-7.00021-X