داربست در مهندسی بافت / داربست زیستی
سیده سارا کمالی؛ هانیه عبدی کردلر؛ مریم سعادتمند؛ شهره مشایخان
دوره 14، شماره 1 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 43-53
چکیده
کشت موفقیتآمیز سلول در داربستهای سهبعدی با سایز بزرگ یکی از چالشهای مهم در مهندسی بافت بوده و نیازمند کنترل محیط از نظر خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی است. اخیرا استفاده از چاپگرها جهت ساخت داربستهای سهبعدی با استفاده از آرایش ساختاری فیبرها بسیار توسعه یافته است، چرا که امکان مشخص کردن طرح ساختاری هندسهی داربست قبل ...
بیشتر
کشت موفقیتآمیز سلول در داربستهای سهبعدی با سایز بزرگ یکی از چالشهای مهم در مهندسی بافت بوده و نیازمند کنترل محیط از نظر خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی است. اخیرا استفاده از چاپگرها جهت ساخت داربستهای سهبعدی با استفاده از آرایش ساختاری فیبرها بسیار توسعه یافته است، چرا که امکان مشخص کردن طرح ساختاری هندسهی داربست قبل از ساخت را فراهم میسازد. هدف این مطالعه، آنالیز و بررسی پارامترهای موثر هندسی داربست سهبعدی متخلخل از نظر انتقال جرم و مومنتوم بوده که در این راستا برای حل معادلات انتقال مومنتوم و جرم از نرمافزار کامسول استفاده شده است. در داربستهای سهبعدی، ساختاری بهینه است که محیط مناسبتری را برای سلولهای کشت شده فراهم سازد تا تعداد سلولهای قرار گرفته در داربست افزایش یابد. غلظت اکسیژنی که به سلولهای استخوان میرسد باید بیشتر از 02/0 مولبرمترمکعب باشد تا سلولها دچار مرگ نشوند. نکتهی مهم دیگر این است که تنش برشی وارد بر سلولها از طرف جریان سیال باید به حدی باشد (بین 5-10 تا 3-10 پاسکال) که سلولها از سطح داربست کنده و جدا نشوند. پس از تغییر پارامترهای هندسی مختلف مانند قطر و فاصلهی فیبرها و عرض عبور سیال از بین فیبرها و بررسی نتایج حاصل از شبیهسازی، ساختار مناسب از نظر حداکثر تنش برشی وارد بر سلولها و حداقل غلظت اکسیژن به دست آمده و سپس تاثیر سرعت سیال ووردی بر حداکثر تنش برشی در این ساختار مناسب بررسی شده است. در این ساختار بهینه، قطر فیبرها برابر با 25/0 میلیمتر، فاصلهی بین فیبرها برابر با 25/0 میلیمتر و عرض عبور سیال برابر با 25/0 میلیمتر بوده و سرعت ورود سیال برابر با 5-10×5 متربرثانیه میباشد.
نانوبیومتریال
محمد نظری؛ راضیه سلگی؛ غزاله گرایلی؛ سید ربیع مهدوی؛ علیرضا شیرازی
دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 11-23
چکیده
در مطالعات کلینیکی، مشخص کردن توزیع دما درون بافت سالم و بافت تومورال در هنگام درمان هایپرترمی دشوار است. از آنجا که با حسگرهای مرسوم، دما تنها در تعداد مکان محدودی اندازهگیری میشود، مطالعات شبیهسازی کمک میکند تا پزشکان به درک بهتری از این روش درمانی دست پیدا کنند. در این مطالعه، سه مدل تومور دوبعدی بر اساس تصاویر توزیعهای ...
بیشتر
در مطالعات کلینیکی، مشخص کردن توزیع دما درون بافت سالم و بافت تومورال در هنگام درمان هایپرترمی دشوار است. از آنجا که با حسگرهای مرسوم، دما تنها در تعداد مکان محدودی اندازهگیری میشود، مطالعات شبیهسازی کمک میکند تا پزشکان به درک بهتری از این روش درمانی دست پیدا کنند. در این مطالعه، سه مدل تومور دوبعدی بر اساس تصاویر توزیعهای نانوذره در تومورهای 3PC، 145DU و 4LAPC در محیط کامسول بازسازی شده است. تصاویر، پیش از وارد شدن در کامسول در متلب پیشپردازش میشوند. مدل توزیع یکنواخت به عنوان گروه کنترل اضافه میشود. توزیع دما، دمای ماکزیمم، زمان رسیدن به حالت ثابت، 43CEM، دوز هم اثر و شار گرما در مرز بافت-تومور برای ارزیابی اثر توزیع نانوذره بر درمان هایپرترمی آنالیز شده است. نتایج نشان میدهند که در توان گرمایی بالا، توزیع چگالتر نانوذره اثر بهتری از توزیع یکنواخت در آسیب به بافت ناسالم دارد اما در توانهای گرمایی پایین توزیع یکنواخت عملکرد بهتری نسبت به توزیع چگال دارد. برای توزیعهای چگال نانوذره، در محلی که نانوذرات متمرکز میشوند، روی پارامترهای گرمایی، از جمله شار گرما در مرز بین تومور-بافت سالم، تاثیر میگذارد. هر چه تمرکز نانوذرات به مرکز تومور نزدیکتر باشد، اثربخشی درمان بیشتر خواهد بود.
مهندسی بافت
شهریار رمضانی باجگیران؛ مریم سعادتمند
دوره 11، شماره 3 ، آبان 1396، ، صفحه 211-218
چکیده
علیرغم پیشرفتهای حاصل در مهندسی بافت، یکی از مشکلات تولید بافتهای ضخیم، نحوهی اکسیژنرسانی به سلولهای عمقی بافت مهندسیشده و ایجاد شبکههای رگی درون بافتها میباشد. یکی از راههای مقابله با این مشکل، ایجاد شبکهی کانالهای میکروفلوییدیک درون داربست متخلخل میباشد، که این کانالها میتوانند علاوه بر بهبود ...
بیشتر
علیرغم پیشرفتهای حاصل در مهندسی بافت، یکی از مشکلات تولید بافتهای ضخیم، نحوهی اکسیژنرسانی به سلولهای عمقی بافت مهندسیشده و ایجاد شبکههای رگی درون بافتها میباشد. یکی از راههای مقابله با این مشکل، ایجاد شبکهی کانالهای میکروفلوییدیک درون داربست متخلخل میباشد، که این کانالها میتوانند علاوه بر بهبود اکسیژنرسانی، قالبی را برای ایجاد رگهای طبیعی حاصل از رشد سلولهای رگزا فراهم آورند. در این مقاله، توزیع اکسیژن محلول در آب در یک داربست دوبعدی دارای کانالهای میکروفلوییدیکی شاخهای با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیهسازی شده است. بدین منظور، معادلات جریان مایع و انتقال اکسیژن با استفاده از شرایط مرزی، شرایط اولیه و پارامترهای مناسب حل شدهاند. توزیع اکسیژن در داربست بدون کانال و داربستهای دارای کانال برای مراحل صفرم تا سوم دو شاخهشدن با زاویهی شاخهای ۴۵ درجه به دست آمده است. نتایج نشان داد که یک کانال با دو مرحلهی شاخهای، توزیع اکسیژن مناسب به همراه سطح آزاد کافی برای رشد سلولها را فراهم میکند، که مطابق با مراجع میباشد. در ادامه، زاویهی دو شاخهای در ساختار دو مرحلهای به ۳۵ کاهش داده شد که افزایش سطح غیرهایپوکسیک را به همراه داشت. به صورت کلی، با طراحی بهینهی زاویهی کانالهای شاخهای در داربست، میتوان سطح قابل توجهی از داربست را اکسیژنرسانی نمود، در حالیکه سطح کافی برای رشد سلولها نیز وجود داشته باشد.
بیومکانیک
امین رضا نقره آبادی؛ محمد حسین حیدرشناس؛ رضا باهوش کازرونی
دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 123-136
چکیده
مدل ریاضی دوبعدی میکرو بایوحسگر ساندویچی با لایههای حفرهدار و انتخابی، ارائه و تحلیل شده است. مدل بایوحسگر حاضر شامل حفرههایی در ابعاد میکرو یا نانومتر است، که بهصورت کامل یا بخشی از آنها توسط آنزیم پر شده است. این مدل براساس سیستم معادلات واکنش- نفوذ، ارائه شدهاست. معادلات حاکم بر بایوحسگر ساندویچی حفرهدار با ...
بیشتر
مدل ریاضی دوبعدی میکرو بایوحسگر ساندویچی با لایههای حفرهدار و انتخابی، ارائه و تحلیل شده است. مدل بایوحسگر حاضر شامل حفرههایی در ابعاد میکرو یا نانومتر است، که بهصورت کامل یا بخشی از آنها توسط آنزیم پر شده است. این مدل براساس سیستم معادلات واکنش- نفوذ، ارائه شدهاست. معادلات حاکم بر بایوحسگر ساندویچی حفرهدار با درنظر گرفتن واکنش آنزیمی میکائیلیس- منتن، استخراج شده است و جملات غیرخطی مربوط به این اثر درنظرگرفته شد. با استخراج معادلات حاکم، تأثیر هندسة حفره و سطح آنزیم در آن، بر پاسخ بایوحسگر بررسی شد. در ادامه، معادلات با معرفی پارامترهای بیبعد مناسب در حالت کلی بیبعدشده ارائه شدند. سپس، معادلات حاکم به همراه شرایط مرزی آنها، با استفاده از کد المان محدود در دو بعد حل شد. برای این منظور، سه هندسة متفاوت استوانهایی، مخروطی بالارونده و مخروطی پایینرونده برای حفرهها درنظرگرفته شد و تأثیر این هندسهها بر پاسخگویی بایوحسگر، در سطوح مختلف آنزیم مطالعه شد. پاسخ بایوحسگر، براساس تغییرات سطح آنزیم و تغییرات شیب مخروط استخراج شد. در بایوحسگر، با افزایش سطح آنزیم برای هرسه هندسه، جریان خروجی از بایوحسگر افزایش مییابد. در شرایط یکسان، حساسیت شناسایی آنزیم برای هندسة مخروطی بالارونده، از دو هندسة دیگر بیشتر است و با کاهش شیب مخروط، این حساسیت بیشتر میشود. در خواص آنزیمی یکسان، بایوحسگری با عدد بایوحسگر بزرگتر، حساسیت بیشتری دارد. درنهایت، با ارائه و محاسبة جریان بیبعد در بایوحسگر، مفهومی با عنوان جریان بیبعد کاهیده، برای مقایسه میان کارآیی بایوحسگرها معرفی شد.
نانوبیومتریال
سحر رضائی؛ نادر ریاحی عالم
دوره 8، شماره 2 ، تیر 1393، ، صفحه 151-158
چکیده
آشکارسازی تومورها در مراحل اولیه برای تشخیص سرطان از اهمّیّت بالایی برخوردار است. لذا برای تشخیص سلولهای سرطانی لازم است در شروع متاستازها از سلولهای نرمال متمایز شوند. مواد کنتراست فعلی به علّت اندازهی بزرگ و پوششهای ضروری برای جلوگیری از فعّالیّت شیمیایی در بدن، تنها در فضای خارج از سلول قابل استفاده هستند. نانوذرات ...
بیشتر
آشکارسازی تومورها در مراحل اولیه برای تشخیص سرطان از اهمّیّت بالایی برخوردار است. لذا برای تشخیص سلولهای سرطانی لازم است در شروع متاستازها از سلولهای نرمال متمایز شوند. مواد کنتراست فعلی به علّت اندازهی بزرگ و پوششهای ضروری برای جلوگیری از فعّالیّت شیمیایی در بدن، تنها در فضای خارج از سلول قابل استفاده هستند. نانوذرات به سبب اندازهی کوچک و قابل مقایسه با سلولها، امکان ورود به سلول را دارد. بدین جهت، برای تصویربرداری مولکولی ازین مواد استفاده میشود. درین مقاله، تغییرات میدان مغناطیسی خارجی (تسلا) در اثر اعمال میدانمغناطیسی ناشیاز نانوذرات مغناطیسی بر بافت همگنبا استفاده از روش اجزای اِلمان محدود مورد مطالعه و بررسی قرارگرفت. بدین منظور، شبیهسازی در حضور نانوذرات مغناطیسی و بدون آن انجام شد. با اعمال روش اجزای المان محدود، تبدیل معادلات دیفرانسیلی و انتگرالی حاکم بر سیستم فیزیکی به معادلات ساده و قابل حل که ازلحاظ عددی پایدار هستند، امکان پذیر شد. نتایج به دست آمده حاکیاز آن است که میدان مغناطیسی خارجی در اثر حضور نانوذرات مغناطیسی تشدید میشود.