11618

11618

مدل سازي اثر بيومكانيكي اسكافولد بر رشد سلول در مهندسي بافت و بهينه سازي مشخصات آن

كارشناسي ارشد

مكانيك - بيومكانيك

تيرماه 1391

تيرماه 1391

دكتر فرهاد فرمان زاد - دكتر محمد حق پناهي

چكيده در اين تحقيق پيش بيني رفتار متعامل سلول و داربست كشت سلولي در حين كشت در محيط كشت مورد توجه قرار گرفته است و همچنين با استفاده از مدل بدست آمده خواص داربست كشت سلولي در جهت تمايز حداكثري يك نوع سلول انتخاب شده (سلول استخواني) بهينه¬يابي شده¬اند. تا به حال تحقيقات تجربي بسياري در جهت مشخص كردن خواص بهينه¬ي داربست¬هاي كشت سلولي با هدف تمايز حداكثري يك نوع سلول مشخص از سلول بنيادي مادري انجام شده¬اند و تنها چند تحقيق به پيش¬بيني و مدل¬سازي اين فرايند پرداخته¬اند. در اين تحقيق كشت سلول استخواني در داربست مورد توجه قرار گرفته شد و بر اين اساس عوامل موثر شناخته شده در تحقيقات تجربي كشت سلول استخواني مورد بررسي قرار گرفتند. بر اساس داده¬هاي تجربي، دو عامل كرنش برشي بر اثر نيروي خارجي اعمالي بر داربست و همچنين سرعت سيال تغذيه كننده¬ي سلول¬ها در محيط كشت سلول بر تمايز سلول مادري به سلول¬هاي بافت¬هاي فيبري، غضروفي و استخواني به عنوان عوامل موثر شناخته شده اند. از اين رو يك داربست كشت سلولي با ظاهر كاملا منظم (توليد شده به روش چاپ داربست) كه تحت تحريك مكانيكي از طريق بارگذاري خارجي مي¬باشد و همچنين سيال تغذيه كننده با سرعت مشخص از آن گذرانده مي¬شود، براي شبيه¬سازي انتخاب شد. در اين تحقيق با محاسبه¬ي عامل كرنش برشي از طريق آناليز المان محدود (FEM) و همچنين محاسبه عامل سرعت سيال تغذيه كننده به روش آناليز محاسبه¬اي ديناميك سيال(CFD) ، فرايند رشد سلول¬هاي استخواني را در داربست كشت سلولي در طي زمان رشد تخمين زده مي¬شود. جهت تخمين¬زدن از يك نمودار مكانورگوليشن كه حاصل نتايج تجربي مي¬باشد استفاده شد. اين نمودار با دريافت مقدار كرنش برشي و سرعت سيال تغذيه¬كننده به عنوان ورودي، نوع تمايز يافته سلول مادري تخمين زده شده را (فيبري، غضروفي و يا استخواني) به عنوان خروجي ارائه مي¬دهد. در نتيجه اين تحقيق يك نرم افزار ارائه شده كه به موجب آن از ميان آزمايش¬هاي طراحي شده با شرايط فيزيكي متفاوت (سرعت سيال تغذيه كننده، مقدار تحريك مكانيكي و ميزان تخلخل)، شرايط فيزيكي منجر به رشد بهينه¬ي (حداكثري) سلول استخواني تخمين زده شد. مدل ارائه شده توسط مقايسه با نتايج شبيه¬سازي گروه تحقيقاتي آقاي Byrne صحت سنجي شد. واژه‌هاي كليدي: سلول بنيادي، تمايز سلول بنيادي، داربست كشت سلولي ، مكانورگوليشن ، سلول و كشت سلولي