مکانیک سیالات زیستی / سیالات بیولوژیکی
پویا عبدی؛ بهمن وحیدی
دوره 17، شماره 1 ، خرداد 1402، ، صفحه 41-50
چکیده
توپوگرافی ماتریس خارج سلولی نقش مهمی در بسیاری از رویدادهای بیولوژیکی از جمله بهبود بافت، مورفوژنز و رشد دارد. مشخص شده است که ساختار ماتریس و خواص مکانیکی آن از جمله عوامل تعیین کننده در تعیین سرنوشت سلول های ساکن آن هستند. علاوه بر عوامل مستقیم مکانیکی، ماتریس‌ها همچنین آزادسازی و جذب برخی مواد شیمیایی را تسهیل می‌کنند و در برهم ...
بیشتر
توپوگرافی ماتریس خارج سلولی نقش مهمی در بسیاری از رویدادهای بیولوژیکی از جمله بهبود بافت، مورفوژنز و رشد دارد. مشخص شده است که ساختار ماتریس و خواص مکانیکی آن از جمله عوامل تعیین کننده در تعیین سرنوشت سلول های ساکن آن هستند. علاوه بر عوامل مستقیم مکانیکی، ماتریس‌ها همچنین آزادسازی و جذب برخی مواد شیمیایی را تسهیل می‌کنند و در برهم کنش های سلولی و سلول- ماتریس شرکت می‌کنند. ثابت شده است که کرنش های مکانیکی در ماتریس، مهاجرت و طویل شدن سلولهای اندوتلیال را که منجر به رگزایی می‌شود، هدایت می‌کنند و اتفاق نظر وجود دارد که سفتی ماتریس، تراکم فیبر و جهت‌گیری فیبر میتواند رگزایی را در جهت گرادیان سفتی افزایش دهد. در این مطالعه، به طور خاص نقش توپوگرافی در هدایت خودسازماندهی سلولهای اندوتلیال ناشی از اثر مانع در مقابل جریان مایع و تسهیل جابجایی سلولی در جهت‌های خاص بررسی شد. برای این کار مدل قبلی خود از رگ زایی هدایت شده با جریان مایع را برای پاسخ های سلولی انتخاب کردیم. مدل شبکه بولتزمن جریان سیال برای مطالعه اثر الیاف یک طرفه و جهت‌گیری های تصادفی الیاف اتخاذ و اصلاح شد. برای مطالعه اثر جهت گیری فیبر، یک مدل پیشنهادی قبلی از تخلخل در شبکه بولتزمن را برای مطابقت با این هدف اصلاح و بهبود داده شد. این مدل میتواند اثرات جهت‌گیری فیبر در ماتریس را بر مهاجرت اندوتلیال و وسکولوژنز بازتولید کند. شبیه‌سازی‌ها پیوستگی بهتر لومن‌های تشکیل‌شده را زمانی که جریان محلی در جهت جهت فیبر باشد، نشان داد. این نتایج میتواند پیامدهای قابل مطالعه ای در درک نارسایی های سلول های اندوتلیال در برخی بیماری ها و همچنین در رگ زایی و متاستاز تومور داشته باشد.
مهندسی بافت
سارا زادگان؛ بهمن وحیدی؛ نوشین حقیقی پور
دوره 16، شماره 3 ، آذر 1401، ، صفحه 289-299
چکیده
ترمیم آسیب های بافت استئوکندرال به دلیل پیچیدگی بسیار زیاد این بافت و توانایی محدود در خود ترمیمی بافت غضروف آن را با چالش بزرگی روبرو کرده است. در این راستا مهندسی بافت با ارائه داربستهای حاوی سلول های بنیادی همراه با اعمال تنش های مکانیکی به عنوان راهکار پیشنهادی جدید برای ترمیم این بافت مورد توجه محققان قرار گرفته است. این مطالعه ...
بیشتر
ترمیم آسیب های بافت استئوکندرال به دلیل پیچیدگی بسیار زیاد این بافت و توانایی محدود در خود ترمیمی بافت غضروف آن را با چالش بزرگی روبرو کرده است. در این راستا مهندسی بافت با ارائه داربستهای حاوی سلول های بنیادی همراه با اعمال تنش های مکانیکی به عنوان راهکار پیشنهادی جدید برای ترمیم این بافت مورد توجه محققان قرار گرفته است. این مطالعه در مرحله نخست شامل ساخت داربست سه لایه فیبرویین ابریشم- نانو الیاف فیبرویین به روش خشکایش انجمادی و پس از آن شبیه سازی محاسباتی تحریک مکانیکی داربست حاوی سلول های بنیادی در بیوراکتور پرفیوژن به روش اجزای محدود و برهمکنش سیال-سازه جهت طراحی بهینه آزمون های سلولی و در مرحله آخر شامل انجام آزمون های سلولی بود. آزمون های مشخصه یابی نشان داد که این داربست از به‌هم پیوستگی بسیار خوبی در بین لایه ها برخوردار است و اندازه متوسط تخلخل ها در لایه استخوان، لایه میانی و غضروف به ترتیب 76،152 و 102 میکرون بود. این داربست بیومیمتیک، مدول فشاری MPa 0/4 و حداکثر مقاومت کششی MPa 10 را در حالت مرطوب دارد. نتایج شبیهسازی حاصل از عبور جریان سیال از داربست نشان داد که چنان‌چه لایه‌ی استخوان در مسیر ورودی جریان قرار گیرد، دامنه توزیع تنش برشی در داربست یکنواخت تر بوده و باعث تسهیل تمایز استخوانی و غضروفی می شود. همچنین نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که پس از 14روز اعمال تنش مکانیکی، علاوه بر گسترش سلولی موجب نفوذ سلول ها به لایه های پایین ترداربست شده است. علاوه بر این اعمال جریان پرفیوژن به‌مدت 21 روز منجر به افزایش معنی‌دار بیان ژن‌های استخوان و غضروف توسط سلولهای بنیادی بافت چربی خرگوش در لایه استخوان و غضروف داربست در مقایسه با کشت استاتیک شد.
الگوبرداری زیستی / زیست‌تقلیدی
یاسمن امیری؛ بهمن وحیدی
دوره 15، شماره 2 ، شهریور 1400، ، صفحه 99-110
چکیده
ریزسوزن‌ها نوعی سوزن با ابعاد میکرونی بوده که پس از تحویل دارویی از طریق دهانی و تزریقی سومین سیستم تحویل پرکاربرد هستند. با توجه به هزینه‌ی بالای ساخت ریزسوزن، شبیهسازی عددی نفوذ ریزسوزن در پوست میتواند برای بررسی استحکام ریزسوزن و همچنین اثر آن روی پوست در حین نفوذ مفید باشد. در این پژوهش نفوذ ریزسون‌های زیست‌الهام بر اساس ...
بیشتر
ریزسوزن‌ها نوعی سوزن با ابعاد میکرونی بوده که پس از تحویل دارویی از طریق دهانی و تزریقی سومین سیستم تحویل پرکاربرد هستند. با توجه به هزینه‌ی بالای ساخت ریزسوزن، شبیهسازی عددی نفوذ ریزسوزن در پوست میتواند برای بررسی استحکام ریزسوزن و همچنین اثر آن روی پوست در حین نفوذ مفید باشد. در این پژوهش نفوذ ریزسون‌های زیست‌الهام بر اساس نیش زنبور عسل در پوست با استفاده از المان‌های کوهسیو در حالت سه‌بعدی در نرمافزار آباکوس شبیهسازی شده است. همچنین مدل پوست بر اساس دادههای آزمایشگاهی و بر اساس مدل اوگدن انتخاب شده است. ریزسوزن به عنوان جسم صلب در نظر گرفته شده و به آن سرعت ثابت 6/0 میلی‌متربرثانیه اعمال شده است. ریزسوزن دارای بالک با عنوان زیست‌الهام بررسی شده و پارامترهای مهم آن مانند ارتفاع، تیزی و زاویه‌ی بالک ارزیابی شده است. در انتها چند مدل پیشنهادی از ریزسوزن‌ها به همراه شیارهای طولی برای افزایش تمرکز تنش روی پوست و جلوگیری از اصطکاک ارائه شده است. مقایسه‌ی ریزسوزن بالک‌دار طراحی شده با ریزسوزن بدون بالک نشان داده که ریزسوزن بالک‌دار تمرکز تنش بیش‌تری (حدود دو برابر) روی پوست ایجاد کرده اما نیروی نفوذ را به اندازه‌ی 15% کاهش داده که در نتیجه راحت‌تر در پوست نفوذ میکند. نتایج حاصل بیان میکند که شیارهای طولی کاهشی تا حدود 10% تنش ایجاد شده در پوست را افزایش داده اما تاثیر ناچیزی روی نیروی نفوذ در پوست دارد. نتایج این پژوهش میتواند در زمینه‌ی دارورسانی، نمونه‌برداری، جوان‌سازی به وسیله‌ی ریزسوزن و همچنین برای ساخت چسب‌های پزشکی و ریزسوزن‌های مورد استفاده در ثبت سیگنال زیستی مانند الکتروکاردیوگرافی، الکترومایوگرافی و الکتروانسفالوگرافی مفید باشد.
مکانیک سیالات زیستی / سیالات بیولوژیکی
میلاد مهدی‌نژاد آسیابی؛ بهمن وحیدی
دوره 14، شماره 4 ، بهمن 1399، ، صفحه 345-355
چکیده
امکان جایگزینی و یا ترمیم بافت آسیب‌دیده به واسطه‌ی علم پزشکی ترمیمی وجود دارد. بیشتر بافت‌های درون بدن برای تامین اکسیژن و مواد مغذی سلولهای منفرد، به عروق خونی متکی هستند. برای رشد بافت با طولی بیش از 100-200 mm به دلیل محدودیت انتشار اکسیژن، به تشکیل عروق خونی جدید نیاز است که این محدودیت برای بافت‌های مهندسی شده نیز صدق میکند. ...
بیشتر
امکان جایگزینی و یا ترمیم بافت آسیب‌دیده به واسطه‌ی علم پزشکی ترمیمی وجود دارد. بیشتر بافت‌های درون بدن برای تامین اکسیژن و مواد مغذی سلولهای منفرد، به عروق خونی متکی هستند. برای رشد بافت با طولی بیش از 100-200 mm به دلیل محدودیت انتشار اکسیژن، به تشکیل عروق خونی جدید نیاز است که این محدودیت برای بافت‌های مهندسی شده نیز صدق میکند. بنابراین یکی از پیش‌نیاز‌های بافت برای زنده ماندن و رشد، وجود عروق است. یک روش برای رفع این محدودیت استفاده از کانالهای ریزسیال است که به واسطه‌ی ایجاد لایه‌ای از سلولهای اندوتلیال بر دیواره‌ی کانال و اعمال جریان به صورت برون‌تنی ایجاد می‌شود. در این مطالعه، کانال‌ها درون داربستی از جنس کلاژن نوع اول با تخلخل ۸۱% قرار گرفته و کانالی نیز با کاربرد تخلیه‌ی لنفاوی برای داربست در نظر گرفته شده است. هندسه‌ی کانال جریان بر اساس قانون موری ایجاد شده است. تاثیر پارامتر‌هایی چون شعاع کانال تخلیه، اختلاف فشار کانال جریان، هدایت هیدرولیکی داربست و هدایت هیدرولیکی عروقی بر فشار میان‌دیواره‌ای و تنش برشی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر زاویه‌ی دوشاخگی بر تنش برشی ایجاد شده نیز مطالعه شده است. از روش اجزای محدود برای حل مساله استفاده شده است. در شبیهسازی روی یک رگ با قطر ۱۰۰ mm، حداکثر سرعت بینابینی برابر با 9-E50 m/s، حداکثر فشار بینابینی برابر با 3+E34/1 Pa و حداقل فشار میان‌دیواره‌ای برابر با 3+E49/1 Pa ارزیابی شده است. تنش برشی میانگین روی دیواره‌‌های رگ برابر با 10 dyn/cm2 به دست آمده است. همچنین مشخص شده است که با کاهش فشار در خروجی کانال تخلیه، عایق‌بندی داخلی داربست از اختلاف فشار درون کانال جریان، کاهش هدایت هیدرولیکی عروقی، افزایش هدایت هیدرولیکی داربست و افزایش شعاع کانال تخلیه می‌توان فشار میان‌دیواره‌ای مثبت را ایجاد و حفظ کرد. نتایج حاصل از این پژوهش میتواند در ایجاد بافت قابل کاشت متشکل از شبکه‌ی عروقی و تخلیه مورد استفاده قرار گیرد.
مکانیک سیالات زیستی / سیالات بیولوژیکی
محمد احمدی آلاشتی؛ بهمن وحیدی؛ مهتاب عباد
دوره 13، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 1-15
چکیده
سطح وسیع ریه با حصارهای هوایی-خونی خود، در معرض ذرات معلق هوای ورودی قرار دارد. در این شرایط، در صورت آلوده بودن این ذرات، اثر متقابل ذرات-ریه روی هم میتواند خطرات و صدمات قابل توجهی را برای سلامتی انسان به همراه داشته باشد. از طرفی، از این واکنشها برای دارورسانی به بدن انسان نیز استفاده می‌شود. در هر دو حالت، تخمین دقیق مقدار ...
بیشتر
سطح وسیع ریه با حصارهای هوایی-خونی خود، در معرض ذرات معلق هوای ورودی قرار دارد. در این شرایط، در صورت آلوده بودن این ذرات، اثر متقابل ذرات-ریه روی هم میتواند خطرات و صدمات قابل توجهی را برای سلامتی انسان به همراه داشته باشد. از طرفی، از این واکنشها برای دارورسانی به بدن انسان نیز استفاده می‌شود. در هر دو حالت، تخمین دقیق مقدار و محل نشست ذرات در مجاری تنفسی، به عنوان مبنای درک مکانوبیولوژیکی این بیماریها به شمار می‌رود. گردآوری تجربی داده‌ها از انتقال ذرات در ریه‌ی انسان فرایند بسیار دشواری میباشد. اما روش دینامیک سیالات-ذرات محاسباتی، امکان شبیهسازی دادههای انتقال ذرات در مدلهای واقعی را فراهم ساخته است. نشست ذرات آیروسول در ریه‌ی انسان، از طریق ترکیب برخورد در اثر اینرسی، رسوب در اثر گرانش و انتشار روی میدهد. مکانیسم اصلی نشست ذرات در مجاری پایین دست، برای ذراتی با قطر آیرودینامیکی 5/0 تا 5 میکرومتر و در حالت انبساط ریه (در حالت دم)، رسوب ناشی از نیروی گرانش و انتقال هم‌رفتی ناشی از حرکت دیوارهها میباشد. در این پژوهش، جریان سیال-ذره در نسل 18-ام از مجاری تنفسی مدلسازی شده و میزان نشست ذرات در مجاری تنفسی برای دو حالت گرانش ناچیز و نرمال، با فرض تغییر مکان ایزوتروپیک در دیوارهها و میزان دبی ورودی 1 mg/s، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که به دلیل توانایی نفوذ ذرات با قطر آیرودینامیکی کم‌تر از 5 میکرومتر به نواجی عمیق مجاری تنفسی، با ناچیز کردن اثر نیروی گرانش، میزان نشست ذرات در مجاری پاییندست سیستم تنفسی تا حد بسیار زیادی کاهش مییابد. ذرات با قطر 5 میکرومتر، تحت تاثیر برخورد اینرسی (که بیشتر در مجاری با قطر بزرگ و متوسط روی میدهد) و همچنین در اثر رسوب (که بیشتر در مجاری پاییندست عمل میکند)، دچار نشست میشوند.
زهرا ملاحسینی؛ بهمن وحیدی
دوره 12، شماره 2 ، شهریور 1397، ، صفحه 125-136
چکیده
برای بیماران مبتلا به بیماری‌های مزمن ریوی، ریه‌ی مصنوعی (که بطن راست قلب جریان خون را به سمت آن پمپاژ میکند)، به عنوان یک مرحله‌ی مقدماتی پیش از پیوند ریه به شمار می‌آید. عملکرد این دستگاه با چندین معیار، از جمله کارآمدی دستگاه در تبادل گاز، عدم آسیب‌رسانی به سلولهای خونی و امپدانس پایین در مقایسه با ریه‌ی طبیعی، سنجیده می‌شود. ...
بیشتر
برای بیماران مبتلا به بیماری‌های مزمن ریوی، ریه‌ی مصنوعی (که بطن راست قلب جریان خون را به سمت آن پمپاژ میکند)، به عنوان یک مرحله‌ی مقدماتی پیش از پیوند ریه به شمار می‌آید. عملکرد این دستگاه با چندین معیار، از جمله کارآمدی دستگاه در تبادل گاز، عدم آسیب‌رسانی به سلولهای خونی و امپدانس پایین در مقایسه با ریه‌ی طبیعی، سنجیده می‌شود. در این مطالعه، بررسی عددی جریان خون غیرنیوتنی حول آرایه‌هایی از فیبرهای توخالی، به عنوان مدلی از دسته‌فیبرهای موجود در ریه‌ی مصنوعی، به روش حجم-محدود صورت گرفت. دو نوع آرایش مربعی و قطری برای فیبرها در نظر گرفته شد تا اثر آرایش، اثر سرعت ورودی روی توزیع جریان، تنش برشی و غلظت اکسیژن تبادل‌شده بین سطح فیبرها و جریان خون، بررسی شود. مشاهده شد که سرعت جریان و تنش برشی در آرایش قطری به مراتب بیشتر از آرایش مربعی است، به طوری که برای بیشینه‌ی سرعت مورد بررسی (cm/s 87/10)، تنش برشی روی فیبرها در آرایش قطری حدود 5/3 برابر مقدار آن در آرایش مربعی است. همچنین، بین نتایج این تحلیل با نتایج مطالعات دیگری که در آنها از تبادل اکسیژن صرف نظر شده بود، اختلاف قابل توجهی دیده شد، که بیان‌گر اهمیت مدلسازی تبادل گاز میباشد. میزان دبی جرمی اکسیژن در خروجی دامنه‌ی حل، به عنوان ملاک کارآمدی دستگاه (از دید تبادل گاز) مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، آرایش قطری در تبادل اکسیژن بسیار کارآمدتر است. اما برای آرایش قطری، افت فشار بیش‌تری در عبور از دسته‌فیبرها، نسبت به آرایش مربعی مشاهده شد. نتایج این شبیهسازی میتواند نقطه‌ی شروع مناسبی برای طراحی بهینه‌ی ریه‌ی مصنوعی باشد و در طراحی بهینه‌ی آزمایش‌های کلینیکی موثر واقع شود.
بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
سجاد قضاوی؛ بهمن وحیدی
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، ، صفحه 257-266
چکیده
با توجه به اهمیت مغز و سلولهای عصبی و بیماریها و آسیب‌های مربوط به این سلولها، تحقیقات بسیار گسترده‌ای در این حوزه انجام می‌شود؛ اما به‌دلیل تخصصی بودن رفتار این سلولها، هر تحقیقی تنها یک جنبه(الکتروفیزیولوژیکی، شیمیایی و مکانیکی) از این سلول را بررسی کرده است. تحقیقی که بتواند تأثیر این عوامل را بر هم و به‌طور جامع بر رفتار ...
بیشتر
با توجه به اهمیت مغز و سلولهای عصبی و بیماریها و آسیب‌های مربوط به این سلولها، تحقیقات بسیار گسترده‌ای در این حوزه انجام می‌شود؛ اما به‌دلیل تخصصی بودن رفتار این سلولها، هر تحقیقی تنها یک جنبه(الکتروفیزیولوژیکی، شیمیایی و مکانیکی) از این سلول را بررسی کرده است. تحقیقی که بتواند تأثیر این عوامل را بر هم و به‌طور جامع بر رفتار سلول عصبی نشان دهد، انجام نشده است. از آنجا که ارتباط روابط مکانیکی و الکتریکی سلول عصبی، نقش تعیین کننده‌ای در بسیاری از بیماریها، آسیب‌ها(مانندضربات مغزی) و درمان‌ها (مانند تحریک با امواج فراصوت) دارد؛ از این‌رو نیاز به مدلسازی اثر نیروی مکانیکی بر عملکرد الکتروفیزولوژیک سلول عصبی حس می‌شود. این تحقیق، یکی از اولین گام‌ها برای دستیابی به این هدف است که با در‌نظر گرفتن ویژگی حساسیت مکانیکی کانالهای یونی، تأثیر نیروی مکانیکی را بر موج پتانسیل عمل بهدست آوریم. در این مدل، خواص مکانیکی و الکتروفیزیولوژی نورون و برهمکنش آنها بر یکدیگر در‌نظر‌گرفته شده است. مدل جامعی بر‌اساس میراگر کسری، برای مدلسازی مکانیکی و معادلات هاجکین هاکسلی، برای مدل الکتروفیزیولوژی سلول ارائه شده است. از آزمایشات موجود نیز برای ارتباط این دو مدل استفاده شده است؛در واقع با اعمال تنش، رفتار الکتروفیزیولوژیکی سلول(پتانسیل غشا و جریان کانالهای یونی) را بررسی می‌کنیم. کرنش به‌دست‌آمده از مدل میراگر کسری، بر فعال‌سازی و غیر‌فعال‌سازی کانالهای یونی و در‌نتیجه معادلات هاجکین هاگسلی اثر می‌گذارد. نتایج، نقص عملکردی سلول عصبی را در زمان آسیب نشان میدهد، که باعث کاهش اندازة موج پتانسیل عمل می‌شود. این کاهش میتواند بسته به میزان آسیب(کرنش پلاستیک) سلول، بازگشت‌پذیر یا بازگشت‌ناپذیر باشد.
برهمکنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی
مهدی مرادخانی؛ بهمن وحیدی
دوره 9، شماره 2 ، مرداد 1394، ، صفحه 179-190
چکیده
بررسی تحریکات مکانیکی موثر بر سلول بنیادی در شرایط طبیعی بدن و همچنین شرایط کشت آزمایشگاهی، موضوعی بسیار مهم درجهت دستیابی به توانایی کنترل بر رفتار و پاسخهای سلولی همچون رشد، تکثیر و تمایز میباشد. درمورد عوامل بیومکانیکی دخیل در این پدیده پژوهشهای فراوانی انجامشده است. امروزه ثابتشده است که عواملی همچون مورفولوژی ...
بیشتر
بررسی تحریکات مکانیکی موثر بر سلول بنیادی در شرایط طبیعی بدن و همچنین شرایط کشت آزمایشگاهی، موضوعی بسیار مهم درجهت دستیابی به توانایی کنترل بر رفتار و پاسخهای سلولی همچون رشد، تکثیر و تمایز میباشد. درمورد عوامل بیومکانیکی دخیل در این پدیده پژوهشهای فراوانی انجامشده است. امروزه ثابتشده است که عواملی همچون مورفولوژی سلول، آرایش اجزای زیرسلولی، هندسة داربست، سختی بستر و تحریک مکانیکی اعمالی از جانب آن و یا جریان سیال تاثیر بسزایی در پاسخهای سلولی دارند. در پژوهش حاضر سعیشده است تا با استفاده از تحلیل اجزای محدود، یکی از عوامل مذکور در تحریک مکانیکی موثر بر سلول بنیادی مزنشیمال یعنی اثر سختی و ضخامت بستر و پاسخ سلول از جنس تنش و کرنش به این عامل ارزیابی شود. برای این منظور از بسترهای پایه کلاژنی بهعنوان ماتریس خارجسلولی مصنوعی استفاده شد و شرایط کشت سلول درون یک بیوراکتور و در حضور جریان سیال شبیهسازی شد. با بهکارگیری روش برهمکنش سیال و سازه برای شبیهسازی و حل آن به شیوة جفتشوندگی دوطرفة معادلات سیال و جامد، تاثیر افزایش سختی بستر و ضخامت آن به ترتیب در افزایش و کاهش تنشهای وارده بر سلول از جانب بستر به میزان حداکثر 15 درصد در نتایج مشاهده شد. همچنین مشاهده شد که تغییر سختی بستر تنها در بازهی 1/0 تا 100 کیلو پاسکال میتواند در تغییر رفتار سلول درمقابل تحریک خارجی موثر باشد. نتایج بهدست آمده از این تحقیق در کنار سایر تحقیقات مشابه میتوانند یک راهنما برای محققان جهت بهینهسازی شرایط ریزمحیطی سلول بنیادی در محیط کشت آزمایشگاهی و درنهایت دستیابی به نتایج کارآمدتر در پژوهشهای مرتبط با مهندسی سلولهای بنیادی محسوب شود.
مهندسی بافت
زکیه علی همتی؛ بهمن وحیدی؛ نوشین حقیقی‌پور
دوره 8، شماره 2 ، تیر 1393، ، صفحه 135-149
چکیده
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 ...
بیشتر
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.
الگوبرداری زیستی / زیست‌تقلیدی
بهزاد سیفی؛ حسین منصوری‌نژاد؛ بهمن وحیدی؛ ناصر فتورائی
دوره 6، شماره 3 ، آذر 1391، ، صفحه 169-175
چکیده
جریان پریستالتیک یا دودی‌شکل یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌های انتقال سیال است. این جریان علاوه بر کاربردهای متنوع در مهندسی، مکانیسم بسیار مهم انتقال سیال در بسیاری از اندام‌های بیولوژیک به خصوص در دستگاه گوارش و دفع ادرار محسوب می‌شود. در این مقاله، انتقال بولاس ادرار در میزنای با استفاده از دستگاه شبیه‌ساز حرکات دودی‌شکل بررسی ...
بیشتر
جریان پریستالتیک یا دودی‌شکل یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌های انتقال سیال است. این جریان علاوه بر کاربردهای متنوع در مهندسی، مکانیسم بسیار مهم انتقال سیال در بسیاری از اندام‌های بیولوژیک به خصوص در دستگاه گوارش و دفع ادرار محسوب می‌شود. در این مقاله، انتقال بولاس ادرار در میزنای با استفاده از دستگاه شبیه‌ساز حرکات دودی‌شکل بررسی شده است. از ویژگیهای این دستگاه می‌توان به قابلیت بررسی پارامترهای مختلف مؤثر بر جریان دودی‌شکل ادرار، مانند اثر اختلاف فشار ورودی و خروجی میزنای بر دبی تخلیه و میزان جریان بازگشتی از میزنای به کلیه، تأثیر سرعت متوسط انتقال بولاس بر دبی تخلیه و میزان جریان بازگشتی، اثر وجود فیلم سیال در میزنای بر دبی تخلیه و همچنین تأثیر تغییر طول بولاس بر میزان جریان بازگشتی اشاره کرد. نهایتاً مشاهده شد که افزایش اختلاف فشار ورودی و خروجی موجب کاهش نسبت رفلاکس به حجم اولیه بولاس و افزایش دبی تخلیه شده وکاهش سرعت انتقال ادرار باعث کاهش میزان رفلاکس و دبی خروجی می‌شود. افزایش ضخامت فیلم سیال در مجرا نیز باعث کاهش دبی تخلیه خروجی می‌شود و با افزایش طول بولاس ادرار، بر میزان جریان بازگشتی افزوده می‌شود.
برهمکنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی
بهمن وحیدی؛ ناصر فتورائی
دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 285-296
چکیده
ترومبوآمبولی شریانی از مهم ترین عوامل مرگ و میر در بیماران قلبی است. در شریان های خون رسان مغز، ذرات جدا شده لخته های خون به صورت آمبولی به بافت مغز منتقل می شوند و سبب ضایعات عصبی یا سکته مغزی می شوند. در این تحقیق برای اولین بار یک مدل عددی ارائه شده است که در آن انسداد کامل شریان کاروتید انسان در اثر حرکت فیزیکی یک توده لخته خون با هندسه ...
بیشتر
ترومبوآمبولی شریانی از مهم ترین عوامل مرگ و میر در بیماران قلبی است. در شریان های خون رسان مغز، ذرات جدا شده لخته های خون به صورت آمبولی به بافت مغز منتقل می شوند و سبب ضایعات عصبی یا سکته مغزی می شوند. در این تحقیق برای اولین بار یک مدل عددی ارائه شده است که در آن انسداد کامل شریان کاروتید انسان در اثر حرکت فیزیکی یک توده لخته خون با هندسه کروی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدل عددی، جریان خون گذرا در یک مجرای متقارن محوری با طول محدود در نظر گرفته شده است. از معادلات تراکم ناپذیر ناویر- استوکس به عنوان معادلات حاکم بر سیال و از یک مدل الاستیک خطی برای توده لخته خون استفاده شده است. برای مدل کردن تماس بین توده لخته خون و دیواره شریان در محل گرفتگی، یک مدل متقارن محوری تماسی صلب در نظر گرفته شده است. برای تحلیل تغییر مکان های بزرگ جامد، از فرمول بندی لاگرانژی- اویلری دلخواه (ALE) استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که در زمان تماس بین لخته و گرفتگی، نواحی جدایش و اتصال مجدد جریان به طور گسترده روی گرفتگی اتفاق می افتد که این نواحی مستعد ایجاد و توسعه ترومبوزیس شریانی هستند. با قطع تماس بین دیواره و لخته در حال عبور از گرفتگی، ناحیه پایین دست گرفتگی و زیر توده لخته در حال حرکت، جریان گردابی بسیار وسیعی ایجاد می شود. بررسی حرکت و تغییر شکل لخته نشان داد که با گذشتن کامل لخته از گرفتگی، نواحی نزدیک به قله لخته، میل شدیدی به انبساط پیدا می کنند که تمایل به واپاشی را در این نواحی نشان می دهد.
برهمکنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی
بهمن وحیدی؛ ناصر فتورائی؛ علی ایمان پرست
دوره 2، شماره 1 ، خرداد 1387، ، صفحه 29-37
چکیده
جریان بازگشتی (رفلاکس) مثانه به میزنای یکی از عوامل شایع پدید آورنده بیماری های پیلونفریت و سیستیت است. اتساع میزنای، لگنچه کلیوی و کالیس ها به طور معمول در اثر رفلاکس مشاهده می شود. در این مقاله به منظور بررسی پدیده مذکور، یک مدل متقارن محوری معرفی شده است. برای مدلسازی انقباض میزنای از یک جسم صلب که با جدار خارجی میزنای برخورد دارد، ...
بیشتر
جریان بازگشتی (رفلاکس) مثانه به میزنای یکی از عوامل شایع پدید آورنده بیماری های پیلونفریت و سیستیت است. اتساع میزنای، لگنچه کلیوی و کالیس ها به طور معمول در اثر رفلاکس مشاهده می شود. در این مقاله به منظور بررسی پدیده مذکور، یک مدل متقارن محوری معرفی شده است. برای مدلسازی انقباض میزنای از یک جسم صلب که با جدار خارجی میزنای برخورد دارد، استفاده شده است. معادلات اجزای محدود برای سیال و جامد با استفاده از روش تکراری نیوتن-رافسون حل شد. تاثیر کشسانی دیواره میزنای، اثر اختلاف فشار ورودی و خروجی و همچنین سرعت متوسط حرکت موج دودی شکل در طول میزنای بر دبی جریان خروجی تحلیل و اثر تعداد موج انقباض بر روابط فشار و جریان در میزنای بررسی شد. افزایش تعداد موج انقباض باعث کاهش دبی عبوری از میزنای می شود. بر اساس نتایج به دست آمده از بررسی تغییرات سرعت حرکت موج انقباض در طول مجرا، که اگر سرعت متوسط موج انقباض از مقدار حدی کم‌تر باشد، وجود آن تاثیر جدی بر دبی خروجی میزنای نخواهد داشت. در نهایت نشان داده شد که وجود اختلال در دریچه های مجاری ادراری، حتی با فرض شروع کم سرعت موج انقباض، بخشی از جریان بازگشتی را از خود عبور خواهند داد.
