تحلیل پاسخ مژک اولیه سلول به جریان سیال نوسانی با استفاده از روش برهم‌کنش سیال-سازه

مژک‌های اولیه اندامک‌هایی هستند که از سطح سلول به سمت فضای خارج سلولی بیرون زده‌اند و نقش گیرنده تحریک مکانیکی را در سلول به‌عهده دارند. به‌واسطه کانال‌های یونی وابسته به کشش در پایه خود به‌عنوان عامل القای تمایز استئوژنیک به سلول بنیادی شناخته می‌شوند. مژک تحت تاثیر جریان سیال عبوری از سطح سلول دچار تغییر شکل می‌شود که این تغییر شکل باعث بازشدن کانال‌های یونی وابسته به کشش می‌گردد. در این پژوهش مژک به صورت الاستیک خطی مدل شده و پاسخ آن به جریان سیال بررسی شده است. جنبه نوآورانه این پژوهش، اعمال جریان نوسانی سیال بر مژک و ارزیابی پاسخ آن به این جریان سیال است در این پژوهش از روش برهم‌کنش سیال و سازه برای بررسی پاسخ مژک به جریان سیال استفاده‌شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که در حالت نوسانی بیشنه کرنش در پایه مژک، که کانال‌های وابسته به کشش تحمل می‌کنند بیشتر از جریان پایا است. بر همین اساس، کانال‌های یونی وابسته به کشش، کرنش بیشتری را تجربه خواهد کرد. به صورت کلی نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد در صورت استفاده از جریان سیال نوسانی تحریک مکانیکی توسط مژک بهتر حس شده و پیش بینی می‌شود در صورت اعمال جریان سیال نوسانی بر سلول بنیادی تمایز استئوژنیک در آن تسهیل یافته تر صورت گیرد.

response analysis of primary cilia of the cell to the oscillatory fluid flow by using fluid-structure interaction method

primary cilia is appendage that extrudes from cell surface into the extracellular matrix. these organelles play a sensor role for mechanical stimulation in the cell and due to stretch ion channels in its base, play critical role in inducing osteogenic differentiation of stem cells. primary cilia deflected under fluid flow passing through the surface of the cell, which deflection causes tensile ion channels to be opened. in this study, cilia is assumed as linear elastic. the innovative aspect of this research is exerting oscillatory fluid flow to the primary cilia and evaluating the response of cilia to the fluid flow. the results show that under conditions of exerting the oscillatory fluid flow, maximum strain occurs in the base of the cilia which experienced by tensile ion channels, is 0.5 and in the condition of steady flow is 0.3, accordingly, mechanical stimuli are sensed by the tensile ionic channels during oscillatory flow higher than steady flow. osteogenic differentiation of stem cells, in addition, the result showed that by using the oscillatory fluid flow the mechanical stimulation better senses by cilia and it is anticipated that exerting oscillatory fluid flow facilitate osteogenic differentiation of stem cell.