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2014 | OriginalPaper | Buchkapitel

Models and Optimal Control in Freezing and Thawing of Living Cells and Tissues

verfasst von : Karl-Heinz Hoffmann, Nikolai D. Botkin, Varvara L. Turova

Erschienen in: Trends in PDE Constrained Optimization

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

This paper outlines results obtained by the authors in the framework of the DFG Priority Program “Optimization with partial differential equations” (SPP 1253). The intention of the authors was related to the application of the theory of partial differential equations and optimal control techniques to the minimization of damaging factors in cryopreservation of living cells and tissues in order to increase the survival rate of frozen and subsequently thawed out cells. The paper presents mathematical models of the processes of freezing and thawing and describes the application of optimal control theory to the design of optimal cooling and warming protocols which reduce damaging effects and improve the survival rate of cells.

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Literatur
1.
J. Schierholz, N. Brenner, H.-F. Zeilhofer, K.-H. Hoffmann, C. Morsczeck, Pluripotent embryonic-like stem cells derived from teeth and uses thereof. European Patent. Date of publication and mention of the grant of the patent 04.06.2008. Application number: 03704549.9, International application number: PCT/EP2003/001131. International publication number: WO 2003/066840 (140.8.2003 Gazetta 2003/33)
2.
3.
K.-H. Hoffmann, J. Lishang, Optimal control of a phase field model for solidification. Numer. Funct. Anal. Optimiz. 13(1&2), 11–27 (1992)CrossRefMATH
4.
5.
G. Caginalp, X. Chen, Convergence of the phase field model to its sharp interface limit. Eur. J. Appl. Math. 9, 417–445 (1998)CrossRefMATHMathSciNet
6.
7.
K-H. Hoffmann, N.D. Botkin, Optimal control in cryopreservation of cells and tissues. Adv. Math. Sci. Appl. 29, 177–200 (2008)
8.
N.D. Botkin, K.-H. Hoffmann, V.L. Turova, Mathematical modeling and simulations in cryopreservation of living cells, in Cryopreservation: Technologies, Applications and Risks/Outcomes, ed. by A. Colvert, H. Coty (Nova Science Publishers Inc, 2013)
9.
N.D. Botkin, K-H. Hoffmann, V.L. Turova, Stable numerical schemes for solving Hamilton-Jacobi-Bellman-Isaacs equations. SIAM J. Sci. Comput. 33(2), 992–1007 (2011)
10.
N.D. Botkin, K.-H. Hoffmann, N. Mayer, V.L. Turova, Approximation schemes for solving disturbed control problems with non-terminal time and state constraints. Analysis 31, 355–379 (2011)CrossRefMATHMathSciNet
11.
N. Botkin, K.-H. Hoffmann, N. Mayer, V. Turova, Computation of value functions in nonlinear differential games with state constraints, in System Modeling and Optimization ed. by D. Hömberg, F. Tröltzsch. Proceedings of the 25th IFIP TC7 Conference (2013), 235–244
12.
Y. Xu, J.M. McDonough, K.A. Tagavi, D. Gao, Two-dimensional phase-field model applied to freezing into supercooled melt. Cell Preserv. Technol. 2(2), 113–124 (2004)CrossRef
13.
14.
15.
16.
N. Botkin, O. Degistirici, B. Faßbender, J. Siemonsmeier, M. Thie, Zahn-Einfrier-Behälter. Deutsches Patent- und Markenamt. Reference number DE 10 2005 047 438 A1. Date of publication and mention of the grant of the patent 05.04.2007
17.
N.D. Botkin, K-H. Hoffmann, A. Frackowiak, A.M. Cialkowski, Study of the Heat Transfer Between Gases and Solid Surfaces Covered With Micro Rods, Preprint-Nr. SPP1253-10-05, 2008
18.
P. Haeupl, Y. Xu, Numerical simulation of freezing melting in porous materials under the consideration of the coupled heat and moisture transport. J. Therm. Envel. Bilding Sci. 25(1), 4–31 (2001)CrossRef
19.
N.D. Botkin, K.-H. Hoffmann, Optimal control in cryopreservation of living cells, in Proceedings of the International Conference “Actual Problems of Stability and Control Theory” (APSCT2009), Russia, Ekaterinburg, 233–240 (2010)
20.
R.P. Batycky, R. Hammerstedt, D.A. Edwards, Osmotically driven intracellular transport phenomena. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 355, 2459–2488 (1997)CrossRefMATH
21.
L. Mao, H.S. Udaykumar, J.O.M. Karlsson, Simulation of micro scale interaction between ice and biological cells. Int. J. Heat Mass Transf. 46, 5123–5136 (2003)CrossRefMATH
22.
S.C. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G.M. Whitesides, D.E. Ingber, Geometric control of cell life and death. Science 276, 1425–1428 (1997)CrossRef
23.
V.L. Turova, Modeling osmotic de- and rehydration of living cells using Hamilton-Jacobi equations and reachable set techniques, in Proceedings of the International Conference “Actual Problems of Stability and Control Theory” (APSCT2009), Russia, Ekaterinburg, 308–315 (2010)
24.
K.-H. Hoffmann, N.D. Botkin, V.L. Turova, Freezing of living cells: mathematical models and design of optimal cooling protocols. Int. Ser. Numer. Math. 160, 521–540 (2012)MathSciNet
25.
J. Tchir, J. Acker, Mitochondria and membrane cryoinjury in micropatterned cells: effects of cell-cell interactions. Cryobiology 61, 100–107 (2010)CrossRef
26.
27.
N.N. Krasovskii, A.I. Subbotin, Game-Theoretical Control Problems (Springer, New York, 1988)CrossRefMATH
28.
N.D. Botkin, K-H. Hoffmann, V.L. Turova, Optimal control of ice formation in living cells during freezing. Appl. Math. Model. 35, 4044–4057 (2011)
29.
J.O.M. Karlsson, A theoretical model of intracellular devitrification. Cryobiology 42, 154–169 (2001)CrossRef
30.
A.I. Subbotin, Generalized Solutions of First Order PDEs (Birkhäuser, Boston, 1995)CrossRef
Metadaten
Titel
Models and Optimal Control in Freezing and Thawing of Living Cells and Tissues
verfasst von
Karl-Heinz Hoffmann
Nikolai D. Botkin
Varvara L. Turova
Copyright-Jahr
2014
Buch
Trends in PDE Constrained Optimization

Print ISBN: 978-3-319-05082-9

Electronic ISBN: 978-3-319-05083-6

Copyright-Jahr: 2014

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-05083-6_10