مدولاسیون مکانیکی سلول‎های بنیادی در راستای تمایز به سلول‎های غضروفی- استخوانی با استفاده از داربست‌های دارای سطوح ضمنی

فرایند‎های تولید بافت‎های بیولوژیکی نیازمند یک بستر مصنوعی می باشد تا پاسخ سلولی به سیگنال‎های مکانیکی و شیمیایی را کنترل نماید. این حامی مصنوعی به‌نام داربست موسوم است. بررسی تاثیر هندسه‎ی داربست بر رژیم جریان سیال و همچنین تاثیر محل قرار گیری سلول‎ها در نقاط مختلف داربست بر روی تحریکات مکانیکی موثر بر سلول بنیادی از طرف جریان سیال از اهداف اصلی این پژوهش می‌باشد. برای این منظور، از داربست‎های دارای معماری حفرات با استفاده از سطوح ضمنی استفاده شد. با به‌کارگیری روش‌های اجزای محدود و برهمکنش سیال و سازه و حل به شیوه‎ی جفت شوندگی دو طرفه‎ی معادلات سیال و سازه، نتایج به‌دست آمده نشان داد که ریزساختار داربست و معماری حفرات آن تاثیر اساسی در بهبود دسترسی جریان سیال به نقاط مختلف داربست دارد. این اثر در کنار بهینه سازی شرایط تنش برشی و فشار هیدرودینامیکی در سطوح مختلف داربست، باعث افزایش رسانش اکسیژن و عوامل تغذیه‎ای به سلول‌ها می‌شود. همچنین، ارجحیت استفاده از داربست‎های hp و در اولویت بعدی داربست‎های gyroid گزارش می‌شود.

Mechanical Modulation of Stem cells for differentiation Toward Osteochondral Cells Using Scaffolds with implicit surfaces

The creation process of biological tissues needs an artificial substrate in order to control cellular responses to mechanical and chemical signals. This artificial support is named a scaffold. Investigating the effects of scaffold geometry on fluid flow regime as well as influence of different locations of the cells on the scaffold on effective mechanical stimulations of the stem cells are the main goals of this study. So, scaffolds were utilized which include architecture of the pores achieved from implicit surfaces. Using finite elements and fluidstructure interaction methods and solving the problem through two way coupling of the equations, the results show that microstructure of the scaffolds and architecture of their pores have major effects on improvement of fluid flow reaching various locations of the scaffold. This issue besides of optimization conditions of shear stress and hydrodynamic pressure in different surfaces of the scaffold leads to increase of oxygen delivery and perfusion to the cells. Moreover, preference of using HP scaffolds and as a next priority utilizing of Gyroid scaffols is reported.