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

Abstract

ارزیابی پاسخ سلول به تحریکات مکانیکی در فضای آزمایشگاهی همواره به‌عنوان یکی از موضوعات مهم در راستای دستیابی به کنترل رفتار سلول در محیط کشت شناخته می‌شود. در بررسی تحریک‌های مکانیکی سلول در داربست استخوانی یکی از پارامترهای مؤثر 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 داربست‌های با شکل حفرات مکعبی، کروی و هگزاگونال با طول حفرات 300، 350، 400، 450 و 500 میکرومتر پرداخته شده است. نتایج حاصل از مدل دینامیک سیالات محاسباتی نشان می‌دهد که داربست‌ها با شکل حفرات کروی و مکعبی با طول حفرات 500 میکرومتر و داربست با شکل حفرات هگزاگونال با طول حفرات 450 میکرومتر دارای تنش برشی در بازه 1/0 – 10 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 می‌دهد 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 می‌تواند در شرایط آزمایشگاهی برای دستیابی به شرایط بهینه کشت سلول بنیادی در راستای تمایز به سلول استخوانی استفاده گردد.