Mechanik, Fachgebiet Systemdynamik und Reibungsphysik

Prof. Valentin L. Popov und Prof. Ken Nakano erhalten Excellent Paper Award der 9th International Tribology Conference, Fukuoka 2023

Prof. Valentin Popov und Prof. Ken Nakano erhalten Excellent Paper Award der International Tribology Conference Fukuoka 2023. Das Paper ist Ergebnis einer Kooperation zwischen der TU Berlin und der Yokohama National University und ist dem Thema

"Contact Mechanics of an Unstable Viscoelastic Medium with Retardation as a Model for Mechanical Activation and Synchronization of Cardiac Speroids"

gewidmet. Der Vortrag wurde als Paper in Special Issue on ITC Fukuoka 2023, Tribology Online, Vol. 18, No. 6 (2023) veröffentlicht: https://doi.org/10.2474/trol.18.319

Das Paper widmet sich den mechanischen Eigenschaften von Herzzell-Clustern, die aus menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen gezüchtet und von Nakano et al. experimentell untersucht wurden. Experimente haben gezeigt, dass Einwirkung einer Kraft auf den Cluster zu regelmäßigen Schlägen mit beträchtlicher Amplitude und einer Frequenz von 60 Schlägen pro Minute verursacht. Eine weitere Krafterhöhung führt zu einer Erhöhung der Schwingungsamplitude und ihrer Frequenz. Überschreitet die Kraft den zweiten kritischen Wert, kommt es zu einem Zusammenbruch mit intermittierendem Flimmern und einzelnen Stößen. Die experimentellen Ergebnisse werden im Rahmen eines Modells von Herzgewebe als instabilem Medium mit Retardierung interpretiert. Die Kontakteigenschaften dieses aktiven Mediums werden im Rahmen der erweiterten Methode der Dimensionsreduktion behandelt. Es wird gezeigt, dass die Aktivierung des Schlagens nicht alleine auf die auf ein Cluster ausgeübte Last zurückzuführen ist, sondern auch auf die Flexibilität der Ladeeinheit. Die Verstärkung des Schlagens ist das äußere Erscheinungsbild der Synchronisierung der Schläge von Myozyten innerhalb des stark deformierten Volumens eines Herzsphäroids. Sowohl die experimentellen Ergebnisse als auch das vorgeschlagene theoretische Modell können wichtige medizinische Implikationen haben.