برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
علی وظیفهدوست صالح؛ ناصر فتورائی؛ مهدی نویدبخش؛ فرزاد ایزدی
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، ، صفحه 153-165
چکیده
صحبت کردن انسان، فرآیند بسیار پیچیدهای میباشد که حاصل برهمکنش جریان هوا در طول حنجره و ساختار ارتعاشی تارهای صوتی است. سولکوس، یکی از بیماریهای مرتبط با تارهای صوتی است که در این بیماری، لایههایی از تارهای صوتی وجود نداشته و تارهای صوتی دارای شکاف هستند و درنتیجه اختلالاتی در تولید صوت ایجاد میشود. در این مقاله برای اولین ...
بیشتر
صحبت کردن انسان، فرآیند بسیار پیچیدهای میباشد که حاصل برهمکنش جریان هوا در طول حنجره و ساختار ارتعاشی تارهای صوتی است. سولکوس، یکی از بیماریهای مرتبط با تارهای صوتی است که در این بیماری، لایههایی از تارهای صوتی وجود نداشته و تارهای صوتی دارای شکاف هستند و درنتیجه اختلالاتی در تولید صوت ایجاد میشود. در این مقاله برای اولین بار، بیماری سولکوس بهصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیرات بیماری بر ارتعاشات تارهای صوتی ارزیابی شده است. مدل ایدهآلی از تارهای صوتی سالم و مبتلا به سولکوس بهصورت دوبعدی تعریف شدهاست و مدل المان محدود از تارهای صوتی و راههای هوایی بهطور کامل جفتشده با نرمافزار الاسداینا حل شده است. مدل محاسباتی ارائهشده در دامنهی سیال از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی، فرمولبندی لاگرانژی-اویلری دلخواه و معادلات تراکمناپذیر پیوستگی و ناویر-استوکس و در دامنهی جامد از مدل سهلایهی الاستیک خطی استفاده شدهاست. نوسانات خودتحریک برای تارهای صوتی بیمار درجهی دو، ارائه شده و با مدل سالم مقایسه شدهاست. پاسخها به صورت کمی وکیفی مطالعه شده و مدل سالم با نتایچ عددی و تجربی گذشته مقایسه شدهاست. تاثیرات بیماری بر پارامترهای جریان و فرکانس ارتعاشی تارهای صوتی، مطالعه شده است. تجزیهوتحلیلهای انجامشده نشان داد که وجود شکاف در تارهای صوتی بیمار، باعث میشود فرکانس ارتعاشی تارهای صوتی کاهش یافته و عرض شکاف حنجره و دبی عبوری بیشینه و میانگین از دهانهی حنجره، افزایش مییابد.
مهندسی بافت
مهدی نویدبخش؛ مهدی سجادی؛ سیمزر حسینزاده
دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 51-61
چکیده
مهندسی بافت، بهعنوان روشی مناسب برای جایگزین کردن روشهای درمانی فعلی گرفتگی و تصلب شراین کرونری شناخته میشود. چالشهای اصلی در مسیر مهندسی رگهای کارآمد به کمک علم مهندسی بافت، انتخاب بیومواد و طراحی ساختار مناسب برای داربست هستند. در مطالعات اخیر نشان داده شده است که هیدروژلهای آلژینات حاوی برخی از پروتئینها مانند ...
بیشتر
مهندسی بافت، بهعنوان روشی مناسب برای جایگزین کردن روشهای درمانی فعلی گرفتگی و تصلب شراین کرونری شناخته میشود. چالشهای اصلی در مسیر مهندسی رگهای کارآمد به کمک علم مهندسی بافت، انتخاب بیومواد و طراحی ساختار مناسب برای داربست هستند. در مطالعات اخیر نشان داده شده است که هیدروژلهای آلژینات حاوی برخی از پروتئینها مانند فیبروئین، شرایط بسیار مناسبی برای چسبندگی سلولی، فعالیتهای سلولی، گسترش و رشد سلولهای دیواره عروق خونی از خود نشان میدهند. هدف این مطالعه، بررسی قابلیت مکانیکی این هیدروژلها و امکان بهبود خواص مکانیکی آنها با تغییر ساختار شیمایی و فرآیند سنتز، برای استفاده بهعنوان داربست مهندسی بافت رگ است. در این پژوهش، پارامترهای مکانیکی مختلف هیدروژلهای آلژینات حاوی پروتئین فیبروئین، از جمله مدول کشسانی ناحیة خطی، کرنش و تنش تسلیم و قابلیت تورم داربستهای ساختهشده با این هیدروژلها، بررسی شدهاند. تمام پارامترهای ذکرشده از طریق انجام آزمون کشش تکمحوره روی نمونههای دمبلشکل و به کمک روابط تحلیلی مربوط به تنش و کرنش استوانههای جدارضخیم، بهدست آمده است. نتایج بهدستآمده، با پارامترهای مکانیکی متناظر دیوارة شریانهای کرونری مقایسه شدهاند، تا ساختار و روش سنتز بهینه از بین نمونههای آزمایششده تعیین شود. نتایج این تحقیق نشان میدهد که هیدروژل آلژینات/فیبروئین، در صورت اصلاح ساختار بهوسیلة ترکیب با هیدروژل آکریلآمید و تشکیل هیدروژل هیبرید و دوشبکهای آلژینات/فیبروئین/پلیآکریلآمید با سنتز دومرحلهای بهوسیلة کاتیونهای آهن و کلسیم، شرایط مکانیکی بسیار مناسبی برای استفاده بهعنوان داربست خواهد داشت. مدول کشسانی هیدروژل آلژینات-فیبروئین با افزودن پلیآکریلآمید، از حدود kPa 46 به kPa 100 و در صورت سنتز دومرحلهای، تا kPa 480 افزایش یافت. داربست ساختهشده با این هیدروژل، ازنظر پارامتر مکانیکی قابلیت تورم، شباهت بیشتری از رگهای پیوندی تجاری موجود به شریانهای کرونری طبیعی دارد.
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
برهان الحسینی همدانی؛ مهدی نویدبخش؛ حسین احمدی تفتی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 45-56
چکیده
در این مقاله، خواص مکانیکی عروق انسان به ویژه رفتار عروقی که برای انجام پیوند بایپس قلبی استفاده میشوند؛بررسی شده است.متأسفانه بیش از 30% پیوندهایی که از سافنوس استفاده میکنند، ظرف مدت 10 سال دوباره مسدود میشوند؛ در حالیکه شریان مامری نتایج بهتری را نشان داده است. در این تحقیق به بررسی رفتار الاستومکانیک رگ سافنوس انسان پرداخته ...
بیشتر
در این مقاله، خواص مکانیکی عروق انسان به ویژه رفتار عروقی که برای انجام پیوند بایپس قلبی استفاده میشوند؛بررسی شده است.متأسفانه بیش از 30% پیوندهایی که از سافنوس استفاده میکنند، ظرف مدت 10 سال دوباره مسدود میشوند؛ در حالیکه شریان مامری نتایج بهتری را نشان داده است. در این تحقیق به بررسی رفتار الاستومکانیک رگ سافنوس انسان پرداخته شده که در عمل بایپس به طور متداول استفاده میشود. رفتار تنش کرنش نمونههای انسانی تهیه شده در این مطالعه پس از آنکه انجام آزمایش بارگذاری سیکلی و کشش یکنواخت، با یک تابع ریاضی مدلسازی شدهاند. نتایج نشان میدهد که استحکام طولی این رگ به طور متوسط دو برابر استحکام عرضی آن است و این در حالی است که کرنش عرضی سافنوس بطور متوسط 74% از کرنش طولی آن بیشتر است. بنابراین مدول الاستیسیته این رگ در راستای طولی بیشتر از مدول آن در راستای عرضی است. با ادامه دادن کشش تا گسیختگی کامل رگ نمونههای طولی پس از استحکام با شیب زیاد تا پارگی کامل پیش میروند و رگ به طور کامل گسیخته میشود، در حالیکه نمونههای عرضی با شیب ملایمتری تا گسیختگی کامل پیش میروند و این مطلب ناشی از جهتگیری فیبرهای کلاژن است.
مهندسی بافت
مهدی نویدبخش؛ میلاده جعفرنژاد
دوره 3، شماره 4 ، اسفند 1388، ، صفحه 299-306
چکیده
سرطان، اسکلت سلولی را دچار تغییر می کند و این تغییر با تاثیر بر مکانیک سلول توانایی آن را برای تغییر شکل تغییر می دهد و در نتیجه، قدرت حرکت سلول های سرطانی می تواند با سلول های سالم متفاوت بوده و باعث شود که آنها در طول بافت به جاهای مختلف بدن انسان مهاجرت کنند. در این تحقیق با ارائه مدل اجزای محدود معتبر برای یک سلول سرطانی آغاز می شود ...
بیشتر
سرطان، اسکلت سلولی را دچار تغییر می کند و این تغییر با تاثیر بر مکانیک سلول توانایی آن را برای تغییر شکل تغییر می دهد و در نتیجه، قدرت حرکت سلول های سرطانی می تواند با سلول های سالم متفاوت بوده و باعث شود که آنها در طول بافت به جاهای مختلف بدن انسان مهاجرت کنند. در این تحقیق با ارائه مدل اجزای محدود معتبر برای یک سلول سرطانی آغاز می شود و سپس تاثیر تغییرات عوامل مختلف مانند ضخامت غشاء، الاستیسیته، کرنش وارد بر سلول و فرکانس بر نیروی عکس العمل یک سلول سرطانی بدخیم بررسی می شود. تحقیقات نشان می دهد تغییرات بیومکانیکی ایجاد شده در سلول سرطانی- که خود نتیجه تغییرات بیوشیمیایی در سلول است- اثرات قابل توجهی بر قابلیت تغییر شکل پذیری سلول دارد. در این مطالعه مشاهده شد که با افزایش الاستیسیته غشاء؛ افزایش نیروی عکس العمل و با افزایش فرکانس؛ افزایش نیروی عکس العمل و با افزایش ضخامت غشاء؛ کاهش نیروی عکس العمل و در نهایت با افزایش کرنش وارد از سوی مویرگ ها؛ افزایش نیروی عکس العمل را خواهیم داشت. همچنین چهار مدل ریاضی ساده برای بیان عددی این روابط ارائه شده است که امکان مقایسه نتایج یک سلول خوش خیم و یک سلول بدخیم را میسر ساخته اند.
بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
مرتضی خلیلیان؛ مهدی نویدبخش؛ مجتبی رضازاده؛ محمود چیذری؛ پوپک افتخاری یزدی
دوره 2، شماره 1 ، خرداد 1387، ، صفحه 21-28
چکیده
به تازگی توجه چشمگیری به اندازه گیری خواص مکانیکی بافت های زنده و به طور خاص سلول واحد شده است. سفتی، پارامتر مهمی در تعیین خصوصیات فیزیکی بافت های زنده است. در حقیقت تغییرات سفتی تخمک به عنوان یک سلول واحد، بحث بی نظیری را در شناخت فرایند لقاح ارائه می کند. گزارش های ارائه شده نشان می دهند که لایه زونا پلوسیدا، لایه محیطی تخمک، پس از ...
بیشتر
به تازگی توجه چشمگیری به اندازه گیری خواص مکانیکی بافت های زنده و به طور خاص سلول واحد شده است. سفتی، پارامتر مهمی در تعیین خصوصیات فیزیکی بافت های زنده است. در حقیقت تغییرات سفتی تخمک به عنوان یک سلول واحد، بحث بی نظیری را در شناخت فرایند لقاح ارائه می کند. گزارش های ارائه شده نشان می دهند که لایه زونا پلوسیدا، لایه محیطی تخمک، پس از عمل لقاح دچار تغییرات می شود. در این مطالعه خصوصیات بیوفیزیکی لایه زونای تخمک موش قبل و بعد از لقاح به عنوان تغییرات رفتار مکانیکی سلول مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از طریق روش مکش با میکروپیپت، سلول مورد آزمایش زیر میکروسکوپ معکوس به داخل میکروپیپت کشیده و تغییر شکل حاصل اندازه گیری شده است. با استفاده از قوانین حاکم بر مکانیک سلولی رابطه ای برای محاسبه ضریب کشسانی لایه زونای تخمک استخراج و تغییر در کشسانی زونا در مرحله متافاز و پیش هسته به صورت کمی محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان داد فرایند لقاح و تغییر در خصوصیات بیوفیزیکی به طور مستقیم بر رفتار مکانیکی سلول موثر است. بنابراین با تعیین مشخصات مکانیکی سلول می توان شرایط فیزیولوژیکی آن را مورد مطالعه قرار داد. در خصوص سلول جنسی موش، نتایج به طور واضح سفت شدن لایه زونای تخمک را بعد از لقاح نشان می دهد. روش و مدل ارائه شده در این مطالعه می تواند برای بررسی خصوصیات مکانیکی دیگر بیوغشاها و انواع دیگر سلول ها مورد استفاده قرار گیرد.