تحلیل عددی تاثیر ساختار سه بعدی داربست بر توزیع فاکتورهای مکانیکی در سطح داربست استخوانی

ارزیابی پاسخ سلول به تحریکات مکانیکی در فضای آزمایشگاهی همواره به عنوان یکی از موضوعات مهم در راستای دستیابی به کنترل رفتار سلول در محیط کشت شناخته می شود. در بررسی تحریک های مکانیکی سلول در داربست استخوانی یکی از پارامترهای موثر ریز ساختارهای داربست از جمله اندازه و شکل حفرات است. با توجه به اینکه امکان کنترل این پارامترها در فضای آزمایشگاه بسیار پیچیده است بر همین اساس، در پژوهش حاضر با استفاده از مدلسازی عددی به بررسی تاثیر ساختار داربست بر فاکتورهای مکانیکی ناشی از جریان سیال نوسانی در داربست پرداخته شده است. در این پژوهش، به ارزیابی داربست های با شکل حفرات مکعبی، کروی و هگزاگونال با طول حفرات ۳۰۰، ۳۵۰، ۴۰۰، ۴۵۰ و ۵۰۰ میکرومتر پرداخته شده است. نتایج حاصل از مدل دینامیک سیالات محاسباتی نشان می دهد که داربست ها با شکل حفرات کروی و مکعبی با طول حفرات ۵۰۰ میکرومتر و داربست با شکل حفرات هگزاگونال با طول حفرات ۴۵۰ میکرومتر دارای تنش برشی در بازه ۱/۰ – ۱۰ میلی پاسکال در سطوح مختلف خود هستند  که این بازه از تنش برشی مناسب برای تمایز سلول بنیادی به سلول استخوانی است، علاوه بر این، نتایج حاصل از توزیع جریان سیال در این داربست نشان می دهد که با توجه به دسترسی سیال به نواحی مختلف داربست حجم ناحیه مرده که محل مناسبی برای کشت سلول نیست دراین داربست کاهش یافته است، دستاوردهای حاصل از این پژوهش می تواند در شرایط آزمایشگاهی برای دستیابی به شرایط بهینه کشت سلول بنیادی در راستای تمایز به سلول استخوانی استفاده گردد.

کلیدواژه ها:

Porous Scaffold ، Mechanomodulation ، Computational Fluid Dynamics ، Stem Cell Differentiation ، داربست متخلخل ، مدولاسیون مکانیکی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، تمایز سلول بنیادی