Aktivierung des Pulses von Herzclustern durch mechanische Belastung und Untersuchung von Synchronisationsmechanismen

• Antragsteller: Professor Dr. Valentin L. Popov
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423918021

Dies ist die zweite Phase eines Kooperationsprojekts, das die Reaktion von Herzzellclustern auf mechanische Belastung untersucht. Der Fokus der zweiten Phase des Projekts liegt auf dem Verständnis und der Modellierung von Synchronisationsmechanismen von Zellen eines einzelnen Clusters unter mechanischer Belastung, von zwei Clustern (Cardiac Spheroids) mit mechanischer Kommunikation sowie drei und mehr Clustern. Weiterhin wird die mögliche Synergie von elektrischer und mechanischer Kommunikation aufgeklärt und in ein entsprechendes Mehrfeldmodell des aktiven Mediums implementiert. Experimentell und theoretisch wird die Rolle der Schädigung der Kommunikation zwischen Zellen und der Regeneration untersucht, wobei letzteres ein wichtiges Ziel für medizinische Anwendungen darstellt.Die experimentelle Studie wird an der Yokohama National University und die theoretische Modellierung an der TU Berlin durchgeführt. Die Modellierung erfolgt mit der Methode der Dimensionsreduktion. Der Vergleich beider Studien dient der Validierung des Modells und der Parameteridentifikation. Anhand einer Modifikation des Versuchsaufbaus wird der Zusammenhang zwischen mechanischer Belastung von Clustern und möglicherweise auftretenden elektrischen Feldern untersucht und zunächst in einem Kontinuumsmodell des Mediums formuliert, welches anschließend in ein Kontaktmodell implementiert wird. Ein weiteres wichtiges Arbeitspaket widmet sich irreversiblen Änderungen der Eigenschaften des Mediums – sowohl Schädigungen als auch Regeneration, die experimentell, theoretisch und numerisch mit der Boundary-Elemente-Methode (TU Berlin) und der Finite-Elemente-Methode (Yokohama National University) untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Kooperationspartner: Professor Dr. Ken Nakano; Professor Dr. Shingo Ozaki