|
|
Výpočtové modelování mechanického chování živé buňky
Wojtek, Lukáš ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Jadrná, Lucie (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá strukturou živočišných buněk a jejich mechanickou odezvou na zatěžování. Mechanicky významnou komponentou při tvorbě výpočtového modelu buňky je její cytoskelet. Ten se skládá z aktinových vláken, intermediárních filament a mikrotubulů. Práce se zaměřuje na zjištění tuhosti mikrotubulů a její vliv na celkovou tuhost buňky. Kvůli rozdílným vlastnostem mikrotubulů v tahu a tlaku byl nalezen efektivní modul pružnosti za využití výpočtového modelování. Vliv nově zjištěného modulu pružnosti na celkovou mechanickou odezvu buňky byl zjišťován pomocí simulace mechanické zkoušky přilnuté buňky v tlaku. Ta byla realizována pomocí hybridního výpočtového modelu buňky zahrnujícího kromě cytoskeletu i kontinua buňky – jádro, cytoplasmu a cytoplasmatickou membránu. Výsledky této práce by měly sloužit jako podklad pro další výzkum vlivu tuhosti cytoskeletu na mechanickou odezvu buňky.
|
|
|
Určování elastických parametrů pro modely izolovaných buněk
Krbálek, Jaroslav ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek buněk. Cílem je vytvořit model buňky a simulovat na něm tlakovou zkoušku. Pokud to bude nutné, upravit model tak, aby jeho chování odpovídalo chování reálné buňky. Byl vytvořen strukturní model buňky, který zohledňuje cytoplasmu, jádro, membránu a cytoskelet buňky. Cytoskelet byl modelován jako tensegritní struktura. Poté byla na tomto modelu simulovaná tlaková zkouška. Chování modelu buňky a reálné buňky bylo porovnáváno na základě zatěžovací síly. Křivky zatěžovací síla – deformace buňky pro model buňky a reálnou buňku se výrazně lišily. Proto byl upraven model materiálu cytoplasmy. Po této úpravě byl rozdíl křivek přijatelný. Výpočty bylo dále zjištěno, že se model cytoskeletu minimálně podílí na přenosu zatížení. Toto nerespektuje chování reálné buňky, proto je použitý model považován za nevhodný k simulaci tlakové zkoušky.
|
|
|
Využití tensegritních struktur pro modelování mechanického chování hladkých svalových buněk
Bauer, David ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek hladkých svalových buněk. Hlavním cílem je vytvořit výpočtový model buňky, simulovat na něm jednoosou tahovou zkoušku a upravit model tak, aby více odpovídal reálné mechanické odezvě buňky. Model buňky zahrnuje cytoplasmu, jádro, buněčnou membránu a cytoskelet, který je modelován jako tensegritní struktura. Na modelu byla simulována tahová zkouška pro případ celé buňky a buňky s rozrušeným cytoskeletem. Křivka síla-protažení, která je získána ze simulace, je porovnána s experimentálně zjištěnými daty získanými z literatury. Při tahové zkoušce zde byly experimentálně měřeny čerstvě izolované buňky hladkého svalstva z aorty krysy, buňky z buněčné kultury a buňky, ve kterých byla po aplikování cytochalasinu D rozrušena aktiniová vlákna. Bylo zjištěno, že vliv cytoskeletu na přenos zatížení ve výpočtovém modelu byl menší než u reálné buňky, a proto byl model upraven změnou materiálových vlastností geometrie tak, aby odpovídal jednotlivým experimentálně měřeným typům buněk.
|
|
|
Computational models of mechanical tests of cells
Ančík, Zdeněk ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
This work introduces the problem of the biomechanics of cell and its computational modelling and testing. Further the work briefly describes the basic notions of biology and mechanical engineering. The aim is the research of available information sources and classification of the level of computational modelling and cell testing.
|
|
|
Výpočtové modelování mechanických zkoušek izolovaných buněk
Sůkal, Petr ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek izolovaných buněk, konkrétně jednoosou tahovou zkouškou. Cílem je především napodobení reálného deformovaného tvaru, který známe z experimentu. Nejprve je zpracován popis struktury jednotlivých prvků buňky a jejich analýza z hlediska významu pro mechanické chování. Dále je uveden přehled základních mechanických zkoušek, které jsou prováděny na buňkách. Pro modelování je vytvořen strukturní výpočtový model, který zahrnuje z mechanického hlediska důležité komponenty. Těmi jsou jádro, cytoplazma, membrána a cytoskelet. Kvůli problémům s konvergencí byl model rozdělen na dvě části. V první je řešen zvlášť tvar cytoskeletu a v druhé zvlášť tvar spojitých částí (jádra, cytoplazmy a membrány). U obou těchto dílčích modelů se podařilo dosáhnout deformací odpovídajících experimentu.
|
|
|
Využití tensegritních struktur pro modelování mechanického chování hladkých svalových buněk
Bauer, David ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek hladkých svalových buněk. Hlavním cílem je vytvořit výpočtový model buňky, simulovat na něm jednoosou tahovou zkoušku a upravit model tak, aby více odpovídal reálné mechanické odezvě buňky. Model buňky zahrnuje cytoplasmu, jádro, buněčnou membránu a cytoskelet, který je modelován jako tensegritní struktura. Na modelu byla simulována tahová zkouška pro případ celé buňky a buňky s rozrušeným cytoskeletem. Křivka síla-protažení, která je získána ze simulace, je porovnána s experimentálně zjištěnými daty získanými z literatury. Při tahové zkoušce zde byly experimentálně měřeny čerstvě izolované buňky hladkého svalstva z aorty krysy, buňky z buněčné kultury a buňky, ve kterých byla po aplikování cytochalasinu D rozrušena aktiniová vlákna. Bylo zjištěno, že vliv cytoskeletu na přenos zatížení ve výpočtovém modelu byl menší než u reálné buňky, a proto byl model upraven změnou materiálových vlastností geometrie tak, aby odpovídal jednotlivým experimentálně měřeným typům buněk.
|
|
|
Určování elastických parametrů pro modely izolovaných buněk
Krbálek, Jaroslav ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek buněk. Cílem je vytvořit model buňky a simulovat na něm tlakovou zkoušku. Pokud to bude nutné, upravit model tak, aby jeho chování odpovídalo chování reálné buňky. Byl vytvořen strukturní model buňky, který zohledňuje cytoplasmu, jádro, membránu a cytoskelet buňky. Cytoskelet byl modelován jako tensegritní struktura. Poté byla na tomto modelu simulovaná tlaková zkouška. Chování modelu buňky a reálné buňky bylo porovnáváno na základě zatěžovací síly. Křivky zatěžovací síla – deformace buňky pro model buňky a reálnou buňku se výrazně lišily. Proto byl upraven model materiálu cytoplasmy. Po této úpravě byl rozdíl křivek přijatelný. Výpočty bylo dále zjištěno, že se model cytoskeletu minimálně podílí na přenosu zatížení. Toto nerespektuje chování reálné buňky, proto je použitý model považován za nevhodný k simulaci tlakové zkoušky.
|
|
|
Výpočtové modelování mechanických zkoušek izolovaných buněk
Sůkal, Petr ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek izolovaných buněk, konkrétně jednoosou tahovou zkouškou. Cílem je především napodobení reálného deformovaného tvaru, který známe z experimentu. Nejprve je zpracován popis struktury jednotlivých prvků buňky a jejich analýza z hlediska významu pro mechanické chování. Dále je uveden přehled základních mechanických zkoušek, které jsou prováděny na buňkách. Pro modelování je vytvořen strukturní výpočtový model, který zahrnuje z mechanického hlediska důležité komponenty. Těmi jsou jádro, cytoplazma, membrána a cytoskelet. Kvůli problémům s konvergencí byl model rozdělen na dvě části. V první je řešen zvlášť tvar cytoskeletu a v druhé zvlášť tvar spojitých částí (jádra, cytoplazmy a membrány). U obou těchto dílčích modelů se podařilo dosáhnout deformací odpovídajících experimentu.
|
|
|
Computational models of mechanical tests of cells
Ančík, Zdeněk ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
This work introduces the problem of the biomechanics of cell and its computational modelling and testing. Further the work briefly describes the basic notions of biology and mechanical engineering. The aim is the research of available information sources and classification of the level of computational modelling and cell testing.
|
host ::
RSS.