تحلیل عددی تحریک فشاری سلول بنیادی مزانشیمی کشت داده شده با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و روش اجزای محدود

Abstract

سلول­های بدن، ازجمله سلول­های بنیادی مزانشیمی در معرض نیروهای مکانیکی مختلفی قرار دارند. نوع و بزرگی این نیرو­ها در شرایط مختلف فیزیولوژیک و پاتولوژیک متفاوت بوده و پاسخ­های بسیار متنوعی در سلول­ها ایجاد می­کند که توانایی تغییر عملکرد سلول را دارد. بررسی پاسخ سلول­های بنیادی به نیروهای مکانیکی در شناخت عملکرد سلول­ها و بافت­ها در شرایط سالم و بیمار از اهمّیّت بالایی برخوردار است. توانایی تمایز سلول­های بنیادی مزانشیمی به دیگر سلول­ها، آن­ها را به یک منبع سلولی بسیار مهم در مهندسی بافت تبدیل کرده­است. درین مطالعه، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و روش محاسباتی اجزای محدود، به شبیه­سازی اثر بارگذاری­های مکانیکی بر سلول بنیادی پرداخته شد که شامل بررسی رفتار سلول، متأثر از رفتار اجزای داخلی آن، از طریق توزیع تنش و تغییر شکل­های بزرگ است. درین طرح، نرم­افزار اجزای محدود آدینا برای شیبه­سازی رفتارهای اِلاستیک خطی و هایپرالاستیک اجزای سلول (غشای سلول، سیتوپلاسم و هسته) تحت بار فشاری به کار گرفته­شد. نتایج حاصل، نشان دهنده­ی پاسخ مکانیکی سلول بنیادی در بدن است که در اثر اِعمال بار فشاری در محدوده­ی مورد بررسی فیزیولوژیک، قابلیت تمایز به سلول­های استخوانی و غضروفی را دارد. جنبه­های نوآوری برجسته­ی این حوزه تحقیق، استفاده از نوع سلول (سلول بنیادی بافت هم­بندی چربی)، به کارگیری اجزای سلولی و نیز استفاده از مدل­های محاسباتی دقیق­تر برای اجزای سلولی با بهره­گیری از داده­های آزمایشگاهی از خواص مکانیکی سلول است. این پژوهش می­تواند گام اوّلیه­ی مهمّی در تحقیقات از سلول­های مختلف بیمار و بررسی پاسخ­های آن سلول­ها به بارگذاری­های مکانیکی با روش مشابه در جهت یافتن روش­های درمانی جدید باشد و باعث تعمیق مطالعات آسیب شناسی بافت و سلول خواهد شد.