Numerical Simulation of the Diffusion of Electroactive Molecule in Biosimilar Hydrogel Media

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Based on experimental data of cyclic voltammetry, the values of the diffusion coefficients for toluidine blue in alginate hydrogel, gelatine hydrogel and alginate-gelatine hydrogels were obtained. Using the experimental values of the coefficients in a numerical model, the values of the recovery of flows have been calculated showing them consistent with what was the experimental. It is proposed to use the period in time during which the value of the flow force reaches the value of steady state flow force as an indicator of the diffusion properties of the hydrogel medium. The findings of this study can be used for the development of methods for the evaluation of the diffusion properties of hydrogel media: bioinks and tissue-engineered structures.

Sobre autores

I. Cherenkov

Udmurt State University

Email: ivch75@yandex.ru
Izhevsk, 426034 Russia

M. Krivilev

Udmurt State University; Udmurt Federal Research Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Izhevsk, 426034 Russia; Izhevsk, 426067 Russia

M. Ignat'eva

Udmurt State University

Izhevsk, 426034 Russia

A. Emel'yanova

Udmurt State University

Izhevsk, 426034 Russia

V. Sergeev

Udmurt State University

Izhevsk, 426034 Russia

Bibliografia

  1. Giuseppe M. D., Law N., Webb B., Macrae A. R., Liew L. J., Sercombe T. B., Dilley R. J., and Doyle B. J. Mechanical behaviour of alginate-gelatin hydrogels for 3D-bioprinting. J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 79, 150– 157 (2018). doi: 10.1016/j.jmbbm.2017.12.018
  2. Jia J., Richards D. J., Pollard S., Tan Y., Rodriguez J., Visconti R. P., Trusk T. C., Yost M. J., Yao H., Markwald R. R., and Mei Y. Engineering alginate as bioink for bioprinting. Acta Biomater., 10 (10), 4323–4331 (2014). doi: 10.1016/j.actbio.2014.06.034
  3. Sonaye S. Y., Ertugral E. G., Kothapalli C. R., and Sikder P. Extrusion 3D (bio)printing of alginate-gelatinbased composite scaffolds for skeletal muscle tissue engineering. Materials (Basel), 15 (22), 7945 (2022). doi: 10.3390/ma15227945
  4. Shams E., Barzad M. S., Mohamadnia S., Tavakoli O., and Mehrdadfar A. A review on alginate-based bioinks, combination with other natural biomaterials and characteristics. J. Biomater. Appl., 37 (2), 355–372 (2022). doi: 10.1177/08853282221085690
  5. Pahlevanzadeh F., Mokhtari H., Bakhsheshi-Rad H. R., Emadi R., Kharaziha M., Valiani A., Poursamar S. A., Ismail A. F., RamaKrishna S., and Berto F. Recent trends in three-dimensional bioinks based on alginate for biomedical applications. Materials (Basel), 13 (18), 3980 (2020). doi: 10.3390/ma13183980
  6. Sales F. C., Iost R. M., Martins M. V., Almeida M. C., and Crespilho F. N. An intravenous implantable glucose/dioxygen biofuel cell with modified flexible carbon fiber electrodes. Lab. Chip., 13 (3), 468–474 (2013). doi: 10.1039/c2lc41007a
  7. Schaetzle O., Barrière F., and Baronian K. Bacteria and yeasts as catalysts in microbial fuel cells: electron transfer from micro-organisms to electrodes for green electricity. Energy Environ. Sci., 1 (6), 607–620 (2008). doi: 10.1039/B810642H
  8. Katz E., Shipway A. N., and Willner I. Biochemical fuel cells. In Handbook of fuel cells – fundamentals, technology and applications. Ed. by W. Vielstich, H. A. Gasteiger, and A. Lamm (John Wiley & Sons, New York, N.Y., 2003), vol. 1, pp. 355–381.
  9. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика (Институт компьютерных исследований, М.−Ижевск, 2016).
  10. Burla F., Sentjabrskaja T., Pletikapic G., van Beugen J., and Koenderink G. H. Particle diffusion in extracellular hydrogels. Soft Matter., 16 (5), 1366–1376 (2020). doi: 10.1039/c9sm01837a
  11. Черенков И. А., Кривилев М. Д., Игнатьева М. М., Вахрушева Е. В. и Сергеев В. Г. Биоэлектрохимическое моделирование диффузии толуидинового синего в гидрогеле в присутствии пероксидазы и трипсина. Биофизика, 66 (5) 865–870 (2021). doi: 10.31857/S0006302921050045, EDN: NUKQSU
  12. Hrbac J., Halouzka V., Trnkova L., and Vacek J. eL-Chem Viewer: A freeware package for the analysis of electroanalytical data and their post-acquisition processing. Sensors (Basel), 14 (8), 13943–13954 (2014). doi: 10.3390/s140813943
  13. Электроаналитические методы. Под ред. Ф. Шольц (БИНОМ. Лаборатория знаний, М., 2010).
  14. G oudie M. J., Ghuman A. P., Collins S. B., Pidaparti R. M., and Handa H. Investigation of diffusion characteristics through microfluidic channels for passive drug delivery applications. J. Drug Deliv., 2016, 7913616 (2016). doi: 10.1155/2016/7913616
  15. Новаковская М. В., Игнатьева М. М., Черенков И. А. Влияние липополисахарида сальмонеллы на диффузию толуидинового синего в альгинатном гидрогеле. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 7 (3), 458–461 (2022). doi: 10.29039/rusjbpc.2022.0544, EDN: PTNZPN

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».