Um modelo mecanobiológico multiescala para remodelamento ósseo

Abstract

Resumo: O tecido osseo é um sistema dinâmico capaz de promover reparos na sua estrutura através de estímulos biomecanicos. Grupos de celulas especializadas, como osteoblastos e osteoclastos, sao responsaveis por formar e reabsorver a matriz óssea. A simulacao computacional desse tipo de sistema biologico e frequentemente utilizada na tentativa de se entender o funcionamento e organizacao dos componentes desse sistema. Varios modelos foram elaborados nas ultimas decadas empregando diversas estrategias de modelagem. Com frequencia, modelos mecanicistas utilizam sistemas de equacoes diferenciais para descrever o comportamento local das variaveis biologicas, enquanto outros, como os fenomenologicos, tendem a utilizar equacoes que descrevem o resultado final do comportamento, sem focar tanto em como ele ocorreu. O objetivo desta dissertacao e estudar o comportamento do modelo do remodelamento osseo proposto por Lemaire em um ambiente bidimensional atraves do metodo dos elementos finitos. O sistema foi estruturado por três tipos celulares, osteoblastos responsivos, osteoblastos ativos e osteoclastos, e quatro tipos de moleculas sinalizadoras, PTH, TGF-^, RANKL e OPG. Apos sua implementacao, o sistema foi testado e seu comportamento analisado pela correspondencia aos dados experimentais e aos resultados obtidos em outros modelos. Ao ser corroborado por esses dados, o sistema desenvolvido possibilita estudos mais avancados, como na adicao de novas variaveis biologicas ou de uma abordagem em um estado tridimensional