تهیه داربست‌های سلول زدایی شده ی رگ گاو و ارزیابی مدل‌های هایپرالاستیک به منظور کاربرد در مهندسی بافت عروق

بیماری عروق کرونر مسئول تقریباً 30 درصد از کل مرگ ومیرها در سراسر جهان است. هدف از این پژوهش تهیه داربست سلول‌زدایی شده رگ گاو و مقایسه آن با نمونه کنترل و همچنین ارزیابی رفتار مکانیکی آن بود. مدل‌سازی و انتخاب صحیح معادلات ساختاری برای تحلیل رفتار مکانیکی بافت‌ها از اهمیت حیاتی برخوردار است. استفاده از مدل‌های ساختاری هایپرالاستیک برای پیش بینی رفتار مکانیکی غیرخطی بافت‌های نرم رایج است، با این حال، مدل‌های هایپرالاستیک به مجموعه‌ای از ثابت های مواد بستگی دارند که باید به صورت آزمایشگاهی محاسبه شوند. در این مطالعه از یک روش محاسباتی/آزمایشگاهی برای مطالعه رفتار مکانیکی غیرخطی بافت‌های رگ و داربست تحت کشش تک محوری استفاده شد. ثابت‌های ماده برای سه مدل مختلف مواد هایپرالاستیک از طریق روش‌های معکوس محاسبه شد. جستجو برای یک مقدار بهینه برای هر مجموعه از پارامترهای مواد با استفاده از روش مینیمم کردن مجموع مربعات خطا انجام شد. دقت برازش رابطه تنش- نسبت کشش تئوری با نتایج آزمایشگاهی ارزیابی شد. مشاهده شد که بافت رگ در مقایسه با داربست در مقابل کشش مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد، خواص مکانیکی بالاتر رگ به خاطر الاستین و محتوای کلاژن موجود در دیواره رگ می‌باشد. برای رگ مدل‌های یئو و آگدن به خوبی با نتایج آزمایشگاهی برازش کردند ولی برای داربست بهترین نتایج با مدل یئو به دست آمد. تمام مدل‌های مواد بررسی ‌شده دقت کمتری در ناحیه کشش‌های کوچک نشان دادند. برای مدل‌سازی رفتار مکانیکی رگ و داربست به سه پارامتر ماده و در برخی موارد به دو پارامتر ماده نیاز است. نتایج نشان می‌دهد که داربست‌های حاصل از سلول‌زدایی با توجه به حفظ ترکیبات اصلی بافت مورد نظر و همچنین مقاومت مکانیکی مناسب، مدلی ایده‌آل برای کاربردهای مهندسی بافت عروق می‌باشد

preparation of decellularized bovine vein scaffolds and evaluation of hyperelastic models for use in vascular tissue engineering

coronary artery disease (cad) is responsible for approximately 30% of deathsworldwide. the purpose of this research was to prepare a decellularized bovine veinscaffold and compare it with the control sample and evaluate its mechanical behavior.modeling and selection of structural equations is of vital importance for analyzing themechanical behavior of tissues. it is common to use hyperelastic structural models topredict the nonlinear behavior of soft tissues, however, hyperelastic models depend on aset of material constants that must be calculated experimentally. in this study, acomputational/laboratory method was used to study the nonlinear mechanical behaviorof vessel and scaffold tissues under uniaxial tension. material constants were calculatedfor three different hyperelastic material models through inverse methods. the search foran optimal value for each set of material constants was performed using the sum ofsquared error minimization method. the accuracy of the fitted theoretical stress-stretchratio relationship was evaluated with the experimental results. it was observed that thetissue of the vessel shows more resistance to tension compared to the scaffold; thehigher mechanical properties of the vessel are due to the elastin and collagen content inthe vessel wall. for the vessel, the yeo and ogden models fit well with the laboratoryresults, but for the scaffold, the best results were obtained with the yeo model. all ofthe investigated material models showed less accuracy in the area of small tensionratios. it was observed that three material parameters and in some cases two materialparameters are needed to model the mechanical behavior of vessels and scaffolds. theresults show that scaffolds obtained from decellularization are an ideal model forvascular tissue engineering applications, considering the preservation of the maincomponents of the desired tissue as well as appropriate mechanical strength.