بررسی اثر هندسه‌ی داربست مهندسی بافت استخوان بر مدولاسیون مکانیکی رفتار لایه سلولی

بخشیان نیک, امیرعلا; وحیدی, بهمن

doi:10.22060/mej.2018.13215.5571

صفحه اصلی فهرست مقالات مشخصات مقاله

|
|
|
ارجاع به این مقاله
RIS EndNote BibTeX APA MLA Harvard Vancouver
|
اشتراک گذاری

مقالات آماده انتشار

شماره جاری

شماره‌های پیشین نشریه

دوره 52 (1399)

دوره 51 (1398)

شماره 6

شماره 5

شماره 4

شماره 3

شماره 2

شماره 1

دوره 50 (1397)

دوره 49 (1396)

دوره 48 (1395)

دوره 47 (1394)

دوره 46 (1393)

دوره 45 (1392)

دوره 44 (1391)

دوره 43 (1390)

دوره 42 (1389)

دوره 41 (1388)

	بررسی اثر هندسه‌ی داربست مهندسی بافت استخوان بر مدولاسیون مکانیکی رفتار لایه سلولی
مقاله 2، دوره 51، شماره 3، مرداد و شهریور 1398، صفحه 11-20 \| اصل مقاله [English] اصل مقاله (1720 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2018.13215.5571
نویسندگان
امیرعلا بخشیان نیک¹؛ بهمن وحیدی ²
¹دانشجو/دانشگاه تهران
²استادیار/دانشگاه تهران
چکیده
پیشرفت در روش‌های تولید افزایشی تاثیر چشمگیری در امکان کنترل و اصلاح طرح داخلی داربست استخوانی و ویژگی‌های آن گذاشته است. این امر موجب ارائه‌ی روش‌های نوین برای طراحی داربست‌های مهندسی بافت استخوان شده است. طراحی کامپیوتری داربست‌های مبتنی بر سطوح مینیمال مثلثاتی به دلیل نسبت سطح به حجم بالا که عاملی حیاتی در پژوهش‌های زیستی است، مطرح می‌باشد. از آنجایی که تحریک‌های مکانیکی اعمال شده در حین عبور سیال از داخل تخلخل‌های داربست، بر تکثیر، مهاجرت، تمایز و سرنوشت سلول‌های بنیادی مزانشیمی اثر دارد و این تحریک‌های مکانیکی خود متاثر از هندسه‌ی داخلی داربست هستند. در این پژوهش نگاهی دقیق‌تر به این موضوع افکنده می‌شود و با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی دو داربست مهندسی بافت استخوان مبتنی بر سطوح مینیمال مثلثاتی با نام‌های G و I از منظر مدولاسیون مکانیکی و برهمکنش با لایه‌ی سلولی به ضخامت 5/8 میکرومتر که نماینده‌ی تجمع سلولی روی داربست است، مورد بررسی قرار می‌گیرد. داربست G به دلیل هندسه‌ی داخلی مناسب و ایجاد توزیع تنش برشی مناسب روی لایه‌ی سلولی شرایط بهتری را برای کشت سلول و برهمکنش سیال-سازه ایجاد می‌کند. از سویی دیگر در داربست I نقاط مرده‌ای ایجاد می‌شود که یکنواختی سیگنال‌دهی در سطح آن را محدود می‌کند.
کلیدواژه‌ها
داربست مهندسی بافت استخوان؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ لایه‌ی سلولی؛ مدولاسیون مکانیکی؛ سلول بنیادی مزانشیمی
موضوعات
جریان سیال و حرارت در بافت زنده؛ کاربرد مهندسی مکانیک در سامانه های زنده
عنوان مقاله [English]
The Effect of Bone Tissue Engineering Scaffold Architecture on Mechanical Modulation of Cell Layer Behavior
نویسندگان [English]
Amirala Bakhshian Nik¹؛ Bahman Vahidi²
¹MSc/University of Tehran

چکیده [English]
Advances in Additive Manufacturing (AM) techniques have made the design, control and modification of bone scaffolds inner architectures and their mechanical properties possible. CAD bone scaffolds based on triply periodic minimal surfaces (TPMSs) have attracted attentions, due to their high surface area to volume ratio pore interconnectivity which enhance cell migration and attachment. The mechanical stimuli acting while fluid is flowing through scaffold pores can influence on proliferation, migration, differentiation and fate of mesenchymal stem cell. In the present study, the interaction between 2 TPMS-based bone scaffolds, termed G and I, with fluid in the presence 8.5 μm-cell layer (as mesenchymal stem cell accumulation) have been evaluated computationally. The results demonstrated that the scaffold G can modulate the cells more adequate due to producing homogenous distribution of mechanical stimuli comparing to scaffold I. The range of shear stress and von Mises stress for scaffold G are not wide which means the cells are sensing roughly the same mechanical stimuli. For both scaffolds in inlet velocities less than 50 μm/s, the magnitude of stresses is negligible. In addition, for scaffold I, there are dead zones which mechanical stimuli are approximately zero which prevents dynamic cell culture and homogenous signaling.
کلیدواژه‌ها [English]
Bone Tissue Engineering Scaffold, computational fluid dynamics, Cell Layer, Mechanical Modulation, Mesenchymal Stem Cell


مراجع

آمار تعداد مشاهده مقاله: 661 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 82