In this thesis, we develop a new computational method using Voronoi vertex model and energy to describe the cell-cell interaction among the epithelial tissue. Several studies and simulations will be showed such as equilibrium states, wound closure process, and abnormal growth. We also perform analysis on circular epithelial wound closure process.

In this thesis, we develop a new computational method using Voronoi vertex model and energy to describe the cell-cell interaction among the epithelial tissue. Several studies and simulations will be showed such as equilibrium states, wound closure process, and abnormal growth. We also perform analysis on circular epithelial wound closure process.

O tratamento anti-HIV conhecido como HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy) se tornou comum por volta de 1996, e utiliza 3 ou 4 diferentes medicamentos em combinação - geralmente dois inibidores de transcriptase reversa + 1 ou 2 inibidores de protease. A introdução desse tipo de tratamento trouxe um grande impacto na morbidade e mortalidade de indivíduos infectados pelo HIV. Os inibidores de protease (PIs) são uma boa alternativa às falhas terapêuticas observadas com o uso dos inibidores de transcriptase reversa, no entanto também são associados a vários efeitos tóxicos, como desconforto abdominal, vômito, diarréia, dor de cabeça, tontura, lipodistrofia, hipercolesterolemia, hipertrigliceridemia e hiperglicemia. Em função da existência de efeitos adversos e da condição do ritonavir como protótipo desse tipo de medicação, nosso objetivo é avaliar o efeito desse medicamento sobre os epitélios de revestimento e glandular relacionados à cavidade bucal, de forma a identificar a possibilidade da existência de complicações bucais relacionadas ao uso de inibidores de protease. Ratos albinos (Wistar) foram tratados com Ritonavir (10mg/Kg) por períodos de 4 e 8 semanas. Foram avaliadas as taxas séricas de triglicérides e colesterol (total, HDL, LDL, VLDL). Ao final dos períodos de tratamentos propostos, os animais foram sacrificados, e as peças utilizadas no estudo foram colhidas, (sangue, pele, língua, palatos e glândulas salivares). O sangue coletado foi imediatamente centrifugado sendo o plasma foi utilizado para avaliação das lipoproteínas. Os tecidos colhidos foram fixados, descalcificados quando necessário, processados para inclusão em parafina, cortados com 6µm de espessura, montados em slides e corados com hematoxilina e eosina, para avaliação histopatológica, morfométrica e estereológica. Os dados colhidos foram apresentados em valores médios, e as diferenças analisadas por testes estatísticos adequados para a comparação entre as amostras. Nossos resultados mostram pequenas variações nas características morfológicas de epitélios de revestimento e glandulares, variações essas que poderiam deixar esses tecidos mais propensos a sofrer alterações significativas com traumas ou injúrias, comuns nos tecidos bucais. Embora observadas com pequeno grau de expressão, essas variações, parecem ser progressivas, ou seja, mais expressivas com o uso continuado do medicamento. Mais estudos devem ser realizados, principalmente voltados para avaliações histoquímicas, bioquímicas e moleculares, no entanto nosso estudo é um alerta inicial para a avaliação dos tecidos bucais de pacientes que utilizam inibidores de protease. / HAART had a dramatic impact on the HIV infection, however, protease inhibitor exhibit significant drug-drug interactions, and side effects. There are only few data on effects of protease inhibitors on oral tissues. We propose to observe experimental effects of ritonavir on oral epithelial tissues, covering and glandular. Wistar rats received Ritonavir twice a week for 4-8 weeks. Controls received no treatment. At the time for sacrifice, plasma were collected for evaluation of triglycerides, total cholesterol, HDL, LDL and VLDL. Were also collected skin, tongue, palate and glandular tissues Lipoproteins were evaluated and histological examination of skin, mucosal epithelium on tongue, palate and salivar submandibular glandula were made under light microscope. Morphometric methods (cariometry and stereology) were used. Data were statistically analysed by Kruskal Wallis test for multiple samples, since our data were considered not-normal. P[U] 0.05 were considered statistically significant. Our results show that protease inhibitor may be associated with small alterations in epithelial tissues, significant mostly when on longer times using the medication. The complete significance of this data has to be better understood, and other studies has to be done to define these points.

O tratamento anti-HIV conhecido como HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy) se tornou comum por volta de 1996, e utiliza 3 ou 4 diferentes medicamentos em combinação - geralmente dois inibidores de transcriptase reversa + 1 ou 2 inibidores de protease. A introdução desse tipo de tratamento trouxe um grande impacto na morbidade e mortalidade de indivíduos infectados pelo HIV. Os inibidores de protease (PIs) são uma boa alternativa às falhas terapêuticas observadas com o uso dos inibidores de transcriptase reversa, no entanto também são associados a vários efeitos tóxicos, como desconforto abdominal, vômito, diarréia, dor de cabeça, tontura, lipodistrofia, hipercolesterolemia, hipertrigliceridemia e hiperglicemia. Em função da existência de efeitos adversos e da condição do ritonavir como protótipo desse tipo de medicação, nosso objetivo é avaliar o efeito desse medicamento sobre os epitélios de revestimento e glandular relacionados à cavidade bucal, de forma a identificar a possibilidade da existência de complicações bucais relacionadas ao uso de inibidores de protease. Ratos albinos (Wistar) foram tratados com Ritonavir (10mg/Kg) por períodos de 4 e 8 semanas. Foram avaliadas as taxas séricas de triglicérides e colesterol (total, HDL, LDL, VLDL). Ao final dos períodos de tratamentos propostos, os animais foram sacrificados, e as peças utilizadas no estudo foram colhidas, (sangue, pele, língua, palatos e glândulas salivares). O sangue coletado foi imediatamente centrifugado sendo o plasma foi utilizado para avaliação das lipoproteínas. Os tecidos colhidos foram fixados, descalcificados quando necessário, processados para inclusão em parafina, cortados com 6µm de espessura, montados em slides e corados com hematoxilina e eosina, para avaliação histopatológica, morfométrica e estereológica. Os dados colhidos foram apresentados em valores médios, e as diferenças analisadas por testes estatísticos adequados para a comparação entre as amostras. Nossos resultados mostram pequenas variações nas características morfológicas de epitélios de revestimento e glandulares, variações essas que poderiam deixar esses tecidos mais propensos a sofrer alterações significativas com traumas ou injúrias, comuns nos tecidos bucais. Embora observadas com pequeno grau de expressão, essas variações, parecem ser progressivas, ou seja, mais expressivas com o uso continuado do medicamento. Mais estudos devem ser realizados, principalmente voltados para avaliações histoquímicas, bioquímicas e moleculares, no entanto nosso estudo é um alerta inicial para a avaliação dos tecidos bucais de pacientes que utilizam inibidores de protease. / HAART had a dramatic impact on the HIV infection, however, protease inhibitor exhibit significant drug-drug interactions, and side effects. There are only few data on effects of protease inhibitors on oral tissues. We propose to observe experimental effects of ritonavir on oral epithelial tissues, covering and glandular. Wistar rats received Ritonavir twice a week for 4-8 weeks. Controls received no treatment. At the time for sacrifice, plasma were collected for evaluation of triglycerides, total cholesterol, HDL, LDL and VLDL. Were also collected skin, tongue, palate and glandular tissues Lipoproteins were evaluated and histological examination of skin, mucosal epithelium on tongue, palate and salivar submandibular glandula were made under light microscope. Morphometric methods (cariometry and stereology) were used. Data were statistically analysed by Kruskal Wallis test for multiple samples, since our data were considered not-normal. P[U] 0.05 were considered statistically significant. Our results show that protease inhibitor may be associated with small alterations in epithelial tissues, significant mostly when on longer times using the medication. The complete significance of this data has to be better understood, and other studies has to be done to define these points.

Epithelial tissues, one of the four primary tissue structures found in our human body, are known to comprise of tiny cells interconnected in a unique continuous pattern. In most cases, they serve a dual purpose of protecting the internal organs from physical damage, and at the same time, enable in facilitating inter-cellular activities and prevent pathogen break ins. While the tissue mechanics and its proliferation have been scrutinized to great detail, it is their geometric uniqueness, that has remained more or less unexplored. With an intent of doing the same, this thesis identifies and explores those geometric properties/parameters that have an influence on the micro structure’s homogenized and localized response. However, it does so by extracting the microstructures profile and representing its cell edges via three dimensional beam elements - hence the name, bio-inspired structures. The analysis is carried out by first developing a staggered Representative Volume Element (RVE)using finite elements, and identifying its appropriate size. The staggered assembly aids in minimizing boundary effects from creeping in, and at the same time, provides the requisite statistical homogeneity. This is followed by the geometry study. A wide range of epithelial geometries are considered for the study, ranging from completely isotropic skin models, to in plane anisotropic cuboidal structures and out of plane anisotropic stratified geometries. The effects of orientation, relative density and edge length are extracted and studied in great detail. It is observed that cell edges initial orientation has a direct dependence on the particle distribution, whereas the change in orientation is largely dependent on the deformation the microstructure is subjected to. Relative density is documented to show a direct correlation to a materials homogenized response i.e. larger the relative density, greater is the microstructures stiffness and homogenized stress response to the same deformation. Edge length, on the other hand is observed to showcase a downward trend on the cell edge’s axial stress. On average, in any kind of distribution and any kind of deformation, smaller cell edges are known to showcase larger stresses, as compared to the larger cell edges.