مطالعه رفتار فشاري و نسبت سطح به حجم يك داربست پوستي چندلايه با ساختار تي‌پي‌ام‌اس به كمك شبيه سازي اجزاي محدود

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

مهندسي بافت به‌عنوان يك روش جديد در بازسازي انواع بافت‌ بدن شناخته مي‌شود. در اين بين پوست از جمله بافت‌هاي موجود در بدن است كه در معرض آسيب‌هاي جدي قرار دارد. از همين‌رو درمان آسيب‌هاي پوستي به كمك مهندسي بافت مورد مطالعه بسياري از پژوهش‌گران قرار گرفته است. در مهندسي بافت، استفاده از داربست‌هاي زيستي به‌عنوان جايگزين‌ ماتريس خارج سلولي مي‌تواند به‌عنوان يك روش موثر براي درمان آسيب‌هاي پوستي شناخته شود. هدف از اين پايان‌نامه ارائه ساختاري جديد براي درمان آسيب‌هاي پوستي است. به‌همين منظور با پيشنهاد يك داربست پوستي جديد با ساختاري سه‌لايه، سعي شده تا ساختاري مشابه با ساختار سه‌لايه پوست بدن انسان طراحي شود. به‌منظور نوآوري در اين پژوهش براي طراحي داربست پوستي مطابق با لايه‌هاي پوستي، يك داربست چندلايه تشكيل شده از سه هندسه رويه‌ كمينه به‌ نام‌هاي ژيرويد، الماسي و ابتدايي (اولين رويه كمينه) استفاده شده است. اين ساختارها نسبت سطح به حجم بالايي داشته و ميزان تخلخل آن‌ها بيش از 70 درصد است. اين عامل‌ها سبب مي‌شود تا نفوذ رگ به‌درون داربست‌ها و چسبندگي سلول‌ها به سطح داخلي آن افزايش پيدا كند. به اين ترتيب استفاده از اين مدل‌ها سبب مي‌شود تا فرآيند رشد سلول‌ها به‌خوبي انجام پذيرد. در اين پژوهش ابتدا نسبت سطح به حجم هر يك از اين هندسه‌ها به كمك نرم‌افزار راينو محاسبه و بررسي شد. نتايج نشان داد كه مدل الماسي بيشترين و مدل ابتدايي كمترين نسبت سطح به حجم را دارا هستند. در ادامه با توجه به ساختار پوست و ترتيب قرارگيري مدل‌هاي رويه‌ كمينه، شش ساختار با ماده پايه هيدروژل آگارز، براي پوستي به ضخامت 4 ميلي‌متر ارائه شد. هريك از اين ساختارها در نرم‌افزار شبيه‌سازي اجزاي محدود آباكوس تحت جابه‌جايي فشاري قرار گرفتند. به‌كارگيري هيدروژل آگارز به‌عنوان ماده سازنده سبب شد تا اين ساختارها از مدل رفتاري هايپرالاستيك پيروي كنند. نتيجه‌هاي شبيه‌سازي نشان مي‌دهند كه قرارگيري مدل ابتدايي در لايه هيپودرم، مدل الماسي در لايه درم و مدل ژيرويد در لايه اپي‌درم باعث ايجاد ساختاري با مدول يانگ 5/26 كيلوپاسكال مي‌شود. كه اين مقدار در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي داربست‌ هيدروژلي توليد شده با روش انجمادي 5/13 كيلوپاسكال بيشتر‌ است. در قرارگيري مدل ژيرويد در لايه اپي‌درم به علت دارا بودن نسبت سطح به حجم بالا، سبب مي‌شود تا در طول فرآيند رشد سلولي از نفوذ ميكروب‌ها به درون داربست جلوگيري شود. همچنين قرارگيري مدل الماسي در لايه درم سبب‌ مي‌شود تا فرآيند رشد سلول در اين لايه به‌صورت منسجم‌تر و بهتري انجام پذيرد.

217652

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

مهدي جوانبخت، محمد سيلاني