Multiscale design of artificial bones with biomimetic elastic microstructures | ||
| dc.conicet.fuente | individual | |
| dc.conicet.organizacion | Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales | |
| dc.conicet.organizacion | Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales | |
| dc.conicet.organizacion | Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales | |
| dc.conicet.organizacion | Instituto Radiologico Mar del Plata S.r.l.. | |
| dc.conicet.organizacion | Polish Academy of Sciences | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.paisOrganizacion | Argentina | |
| dc.conicet.produccionid | 8627285 | |
| dc.contributor.author | Colabella, Lucas | |
| dc.contributor.author | Cisilino, Adrian Pablo | |
| dc.contributor.author | Fachinotti, Victor Daniel | |
| dc.contributor.author | Capiel, Carlos Alfredo | |
| dc.contributor.author | Kowalczyk, Piotr | |
| dc.date.accessioned | 2021-09-08T23:18:53Z | |
| dc.date.available | 2021-09-08T23:18:53Z | |
| dc.date.issued | 2020-08 | |
| dc.date.updated | 2021-03-15T14:37:37Z | |
| dc.description.abstract | Cancellous bone is a highly porous, heterogeneous, and anisotropic material which can be found at the epiphyses of long bones and in the vertebral bodies. The hierarchical architecture makes cancellous bone a prime example of a lightweight natural material that combines strength with toughness. Better understanding the mechanics of cancellous bone is of interest for the diagnosis of bone diseases, the evaluation of the risk of fracture, and for the design of artificial bones and bone scaffolds for tissue engineering. A multiscale optimization method to maximize the stiffness of artificial bones using biomimetic cellular microstructures described by a finite set of geometrical micro-parameters is presented here. The most outstanding characteristics of its implementation are the use of: an interior point optimization algorithm, a precalculated response surface methodology for the evaluation of the elastic tensor of the microstructure as an analytical function of the micro-parameters, and the adjoint method for the computation of the sensitivity of the macroscopic mechanical response to the variation of the micro-parameters. The performance and effectiveness of the tool are evaluated by solving a problem that consists in finding the optimal distribution of the microstructures for a proximal end of a femur subjected to physiological loads. Two strategies for the specification of the solid volume fraction constraints are assessed. The results are compared with data of a computed tomography study of an actual human bone. The model successfully predicts the main features of the spatial arrangement of the trabecular and cortical microstructures of the natural bone. | es |
| dc.description.fil | Fil: Colabella, Lucas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina | |
| dc.description.fil | Fil: Cisilino, Adrian Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina | |
| dc.description.fil | Fil: Fachinotti, Victor Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina | |
| dc.description.fil | Fil: Capiel, Carlos Alfredo. Instituto Radiologico Mar del Plata S.r.l..; Argentina | |
| dc.description.fil | Fil: Kowalczyk, Piotr. Polish Academy of Sciences; Argentina | |
| dc.format | application/pdf | es |
| dc.identifier.citation | Colabella, Lucas; Cisilino, Adrian Pablo; Fachinotti, Victor Daniel; Capiel, Carlos Alfredo; Kowalczyk, Piotr; Multiscale design of artificial bones with biomimetic elastic microstructures; Elsevier Science; Journal of The Mechanical Behavior of Biomedical Materials; 108; 103748; 8-2020; 1-9 | es |
| dc.identifier.institucional | CONICET | |
| dc.identifier.issn | 1751-6161 | es |
| dc.identifier.repo | CONICET Digital | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11336/139961 | |
| dc.journal.ciudad | Amsterdam | es |
| dc.journal.number | 103748 | es |
| dc.journal.pagination | 1-9 | es |
| dc.journal.pais | Países Bajos | es |
| dc.journal.title | Journal of The Mechanical Behavior of Biomedical Materials | es |
| dc.journal.volume | 108 | es |
| dc.language.iso | eng | es |
| dc.publisher | Elsevier Science | es |
| dc.relation.alternativeid | info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616120303027 | |
| dc.relation.alternativeid | info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2020.103748 | |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/restrictedAccess | * |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/ | * |
| dc.subject | BONE SCAFFOLDS | es |
| dc.subject | CANCELLOUS BONE | es |
| dc.subject | MULTISCALE OPTIMIZATION | es |
| dc.subject | PARAMETERIZED MICROSTRUCTURES | es |
| dc.subject.classification | Otras Ingeniería Médica | es |
| dc.subject.classification | Ingeniería Médica | es |
| dc.subject.classification | INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS | es |
| dc.title | Multiscale design of artificial bones with biomimetic elastic microstructures | es |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/article | |
| dc.type | info:ar-repo/semantics/artículo | |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | |
Archivos
Bloque original
Cargando...
- Nombre:
- CONICET_Digital_Nro.a3534eb4-304c-4701-bbc5-be22f2c9fe18_A.pdf
- Tamaño:
- 1.99 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format