Липин Тан, профессор биоинженерии инженерного колледжа UT в Арлингтоне, и Цзяньчжун Су, председатель и профессор математического факультета Арлингтонского колледжа UT, работают вместе над способом прогнозирования реакций на инородные тела в медицинских учреждениях.Работа стала результатом сотрудничества исследовательских групп, финансируемых Национальным институтом здравоохранения, во главе с Липингом Тангом, профессором биоинженерии инженерного колледжа Арлингтона штата Вашингтон, и Цзяньчжун Су, председателем и профессором математического факультета Арлингтонского научного колледжа штата Вашингтон.Результаты их вычислительной модели реакций инородных тел на имплантаты соответствовали биологическим моделям в лабораторных испытаниях. Новая статья с описанием результатов была принята к публикации в Journal of Immunological Methods.
«Наши усилия превратили сложные и динамические биологические взаимодействия и пути в упрощенную математическую формулу», — сказал Тан. «Эта модель позволит нам улучшить биосовместимость медицинских устройств и определить время и дозировку лечения при возникновении реакций».Другими соавторами исследования были Джичен Янг, приглашенный ученый-математик в UT Arlington, Ларрисса Оуэнс, аспирант и научный сотрудник Национального научного фонда GK-12 по математике, и Акиф Ибрагимов, профессор кафедры математики и статистики Техасский технический университет.
Согласно исследованию, почти все медицинские имплантаты в той или иной степени вызывают реакцию на инородное тело, что может вызвать серьезное воспаление и образование фиброзных капсул в окружающих тканях. Эти условия могут снизить эффективность устройства. Тяжесть реакции во многом определяется поведением микрофагов, клеток, которые могут быстро изменяться в ответ на сигналы организма и его иммунной системы.Исследовательская группа разделила микрофаги на три типа в зависимости от их функций.
Затем они построили ряд математических уравнений, основанных на кинетических характеристиках микрофагов и фибробластов или соединительной ткани. Су сказал, что просмотр результатов заживления ран, особенно на поверхности кожи, помог повысить точность их расчетов.
«Реакции на инородные тела очень сложны, в них задействовано множество клеток, белков и других биологических элементов. Данные экспериментальных измерений действительно скудны, чтобы охватить весь процесс», — сказал Су. «Мы преодолеваем эту трудность, извлекая уроки из того, что происходит при заживлении ран, аналогичном биологическом процессе».По словам Кэролайн Кейсон, вице-президента UT Arlington по исследованиям, междисциплинарное сотрудничество между Су и Тангом — это вид усилий, необходимых для далеко идущих научных достижений.
«Исследовательские университеты, такие как UT Arlington, проявляют себя наилучшим образом, когда они объединяют вместе великих мыслителей и поощряют их выходить за пределы своей академической разрозненности для решения научных вопросов», — сказал Кейсон.Су и Тан планируют продолжить свои исследования, обращаясь к некоторым из биологических состояний, уникальных для пациентов, которые могут повлиять на заживление ран и взаимодействие с инородными телами.
По их словам, эти расчеты могут сделать их модель более надежной.