فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال سوم شماره 4 (زمستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/12/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله کامل پژوهشی
  • مدلسازی اثر میدان مغناطیسی بر مسیر جت نانوفیبرهای تولیدی در روش الکتروریسی به منظور ساخت بهینه داربست های مهندسی بافت
    فاطمه شمسی، محسن جانملکی، ناصر فتورایی صفحات 265-274
    در این مطالعه سازوکاری برای کنترل مسیر حرکت جت نانوفیبرهای تولید شده در روش الکتروریسی به کمک میدان مغناطیسی ارائه و مدلسازی می گردد. در ابتدا مسیر جت با کمک تعدادی قطعه ویسکوالاستیک مدلسازی شد. با در نظر گرفتن نیروهای حاکم بر این سیستم و معادله تعادل اندازه حرکت و ویسکوالاستیک ماکسول مسیر حرکت سیال با کمک نرم افزار MATLAB با روش عددی رونگ کوتا مدل شد. پس از اطمینان از صحت عملکرد سیستم، رفتار آن در حضور میدان مغناطیسی در راستای حرکت جت مورد ارزیابی قرار گرفت. این میدان نیروی یکسانی در هر نقطه بر جت وارد می کند. با افزایش شدت میدان مغناطیسی عملا شعاع قاعده مخروطی شکل حرکت کاهش یافت. بر اساس این پژوهش مشخص شد که با داشتن سازوکار مناسب برای اعمال میدان مغناطیسی عملا می توان مسیر حرکت و راستای الیاف را تحت کنترل در آورد.
    کلیدواژگان: الکتروریسی، داربست، مهندسی بافت، میدان مغناطیسی، مدلسازی
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • ساخت داربست نانوکامپوزیتی ژلاتین/آپاتیت از طریق یک روش زیست تقلیدی
    محمود اعظمی، فتح الله مضطرزاده، محمد ربیعی صفحات 275-284
    طی دهه گذشته، استفاده از رویکرد زیست تقلیدی در ساخت جایگزین های بافتی مورد توجه محققان قرار گرفته است. در ساخت عمده داربست های مهندسی بافت استخوان نیز از نظر نوع مواد مصرفی و همچنین روش سنتز تلاش شده تا از این قاعده پیروی شود. در این مقاله سنتز نوعی فاز آپاتیتی در میان زمینه هیدروژل ژلاتین در شرایط زیست تقلیدی ارائه شده است. کامپوزیت حاصل طی فرایند خشک سازی انجمادی به صورت داربستی متخلخل برای بافت استخوان در آمد. به منظور مشخصه یابی محصول از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار بلورین از آزمون های طیف سنجی فروسرخ، پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. ریخت شناخت سطحی و هم چنین نحوه اتصال و رشد سلول های استخوانی روی سطح داربست، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که در شرایط زیست تقلیدی اعمال شده فاز آپاتیتی نانوبلورین با کریستالیت های به اندازه 10-7 nm در میان هیدروژل ژلاتین سنتز شده اند. داربست به دست آمده دارای 82% تخلخل با ابعاد حفرات 350-100 mm و ضریب ارتجاعی در محدوده استخوان اسفنجی بوده و کشت سلول های استخوانی روی داربست، حاکی از اتصال، مهاجرت و ترشح ماده زمینه خارج سلولی به وسیله آنها بوده است. بنابراین نتایج به دست آمده قابلیت بالقوه استفاده از داربست ساخته شده برای ترمیم بافت استخوان را تائید می کند.
    کلیدواژگان: زیست تقلیدی، آپاتیت، ژلاتین، داربست، مهندسی بافت استخوان
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • اثر فشار هیدروستاتیک سیکلی بر سلول های دیسک بین مهره ای
    مهران کسری صفحات 285-290
    در برخی از مطالعات پیشین تاثیر فشار بر سلول های دیسک بین مهره ای (IVD) در شرایط مختلف بارگذاری دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. با وجود این، در بسیاری از این مطالعات فشار هیدروستاتیک در مقادیر پایین استفاده شده و مطالعات کمی تاثیر اعمال فشار بالا را با فرکانس های مختلف بر سلول های IVD گزارش نموده اند. در این پژوهش و در ادامه این مطالعات، به منظور بررسی فرضیه وابستگی تحریک سنتز کلاژن در این گروه از سلول ها به فشار هیدروستاتیک اعمالی و فرکانس آن، آزمایش هایی بر مبنای سیستم کشت تک لایه ای طرح ریزی شد. برای اعمال فشار هیدروستاتیکی، سلول های IVD به صورت کشت تک لایه ای در یک مخزن تحت فشار طراحی شده تحت بارگذاری دینامیکی قرار گرفتند. سلول ها از IVD ناحیه ستون مهره های کمر خوک تهیه شده و در فلاسک کشت سلولی رشد داده و پس از جدایش با تریپسین، در ظروف 35 mm کشت، بارگذاری شدند. سلول ها به مدت 3 و 7 روز (هر روز 20 دقیقه) تحت بارگذاری هیدروستاتیک سیکلی، با فشار و فرکانس های مختلف قرار گرفتند (به نمونه کنترل نیرویی اعمال نمی شود)، کلاژن درون سلولی با 3 [[H-proline در روز دوم و ششم بارگذاری، نشان گذاری شد. پس از بارگذاری، در روز سوم و هفتم، محیط کشت و سلول ها به طور جداگانه منجمد شدند. شمارش گر جرقه ای مقدار کلاژن سلول ها و کلاژن آزاد شده در محیط را تعیین نمود؛ این مقادیر به وسیله DNA نرمالیزه شدند. در این سیستم، اختلاف قابل ملاحظه ای در نتایج واکنش سلولی در شرایط مختلف بارگذاری (p<0.05) مشاهده شد. در مقایسه با نمونه های کنترل، مقدار کلاژن آزاد شده در نیروی بالا و فرکانس پایین (MPa5 و Hz1)، کاهش و در فرکانس بالا (MPa5 و Hz15)، افزایش یافت که نشان دهنده واکنش آنابولیکی در فشار بالا و پاسخ کاتابولیکی در فرکانس بالاست.
    کلیدواژگان: فشار هیدروستاتیک، دینامیک، دیسک بین مهره ای، سلول دیسک، کمر درد
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • بررسی چسبندگی و نفوذ سلول های مزانشیم به داربست متخلخل از کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت/ PLGA با روکش پلیمر سه قطعه ای
    معصومه حق بین نظرپاک، فرزانه پورعسگری، محمدنبی سربلوکی صفحات 291-298
    داربست های مورد استفاده در مهندسی بافت باید علاوه بر عملکرد مناسب، متخلخل، زیست سازگار و زیست تخریب پذیر باشند. در این تحقیق، داربست های متخلخل کامپوزیتی PLGA/HA به روش تعویض حلال ساخته شده و با پلیمر سه قطعه ای روکش دهی و با نور UV استریل شدند. مشاهدات حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از تشکیل ریزساختار متخلخل با اندازه حفرات حدود50 mm و حفرات به هم پیوسته است. سلول های بنیادی مزانشیم انسانی بر روی داربست ها بذرافشانی شدند و سلول ها در داخل این ساختار به طور مطلوب چسبیدند. رنگ آمیزی فلورسانس باDAPI نشان دهنده چسبندگی سلول های مزانشیم به نمونه های دارای روکش و نفوذ سلول ها به داخل حفرات بود. همچنین، به منظور بررسی میزان تکثیر سلول ها روی داربست ها، آزمایش MTT روی آنها انجام شد و نشان داد که تعداد سلول های کشت شده روی داربست ها در مقایسه با نمونه های کنترل تفاوت معناداری ندارد. از نتایج به دست آمده استنباط می شود که داربست های روکش دار شده با پلیمر سه قطعه ای بستر مناسبی برای سلول های مزانشیم و روش به کار رفته روشی کارامد در ساخت داربست مهندسی بافت استخوان است.
    کلیدواژگان: داربست، مهندسی بافت استخوان، تعویض حلال، سلول بنیادی مزانشیمی، چسبندگی سلولی، تخلخل، PLGA، کامپوزیت
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • مدلسازی اثر عوامل بیومکانیکی بر قابلیت تغییر شکل پذیری یک سلول سرطانی بدخیم
    مهدی نویدبخش، میلاده جعفرنژاد صفحات 299-30
    سرطان، اسکلت سلولی را دچار تغییر می کند و این تغییر با تاثیر بر مکانیک سلول توانایی آن را برای تغییر شکل تغییر می دهد و در نتیجه، قدرت حرکت سلول های سرطانی می تواند با سلول های سالم متفاوت بوده و باعث شود که آنها در طول بافت به جاهای مختلف بدن انسان مهاجرت کنند. در این تحقیق با ارائه مدل اجزای محدود معتبر برای یک سلول سرطانی آغاز می شود و سپس تاثیر تغییرات عوامل مختلف مانند ضخامت غشاء، الاستیسیته، کرنش وارد بر سلول و فرکانس بر نیروی عکس العمل یک سلول سرطانی بدخیم بررسی می شود. تحقیقات نشان می دهد تغییرات بیومکانیکی ایجاد شده در سلول سرطانی- که خود نتیجه تغییرات بیوشیمیایی در سلول است- اثرات قابل توجهی بر قابلیت تغییر شکل پذیری سلول دارد. در این مطالعه مشاهده شد که با افزایش الاستیسیته غشاء؛ افزایش نیروی عکس العمل و با افزایش فرکانس؛ افزایش نیروی عکس العمل و با افزایش ضخامت غشاء؛ کاهش نیروی عکس العمل و در نهایت با افزایش کرنش وارد از سوی مویرگ ها؛ افزایش نیروی عکس العمل را خواهیم داشت. همچنین چهار مدل ریاضی ساده برای بیان عددی این روابط ارائه شده است که امکان مقایسه نتایج یک سلول خوش خیم و یک سلول بدخیم را میسر ساخته اند.
    کلیدواژگان: اسکلت سلولی، روش اجزای محدود، سلول سرطانی، قابلیت تغییر شکل پذیری، ویسکوالاستیسیته
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • اثر کشش استاتیک بر جهت گیری سلول های مزانشیمال انسانی
    محسن ربانی، محمد تفضلی شادپور، زهرا گلی ملک آبادی، محسن جانملکی، محمد تقی خراسانی، محمدعلی شکرگزار صفحات 307-314
    کارکرد حیاتی سلول های بدن به بارهای مکانیکی که این سلول ها تجربه می کنند؛ وابسته است. سلول ها بسته به شرایط مکانیکی محیط مجاور خود ریخت و شکل ویژه ای دارند. در مهندسی بافت، دستیابی به سلول های هم ریخت و همسو در اغلب موارد مطلوب است و روش های گوناگون برای این کار پیشنهاد شده است. به عنوان مثال، سلول پس از بارگذاری دوره ای، باریک تر می شود و به صورت دسته های همسو با زاویه ای مشخص نسبت به محور کشش قرار می گیرد. کشش استاتیک (ثابت) نیز تغییراتی در ریخت سلول، ماتریس برون سلولی، بیان آنزیم ها و ترشح ژن ها ایجاد می کند. در این تحقیق به بررسی نقش کشش استاتیک سلول ها در همسو نمودن آنها پرداخته شده است. به این منظور، سلول های مزانشیال روی بستر الاستیک کاشته شدند و تحت بارگذاری استاتیک قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بارگذاری10% پس از 24 ساعت رشته های اکتین در ساختار درون سلولی را همسو می کند. همچنین کشش 20% تاثیر قابل ملاحظه ای در همسو کردن سلول ها داشت.
    کلیدواژگان: کشش استاتیک، بارگذاری سلول ها، همسو شدن سلول ها، سلول مزانشیمال انسانی، مهندسی بافت
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • مطالعه و ارزیابی هیدروژل ترکیبی آگاروز-ژلاتین به عنوان بستر حامل سلول برای به کارگیری در سلول درمانی
    رعنا ایمانی، پریسا رهنمای مشتاق، شهریار حجتی امامی، ساسان جلیلی، علی محمد شریفی صفحات 315-324
    مشاهده متن زبان: فارسی
|
  • Modeling of Magnetic Field Effect on Nanofiber Jet Path in Electrospinning for Fabricating Optimum Tissue Engineering Scaffolds
    Fateme Shamsi, Mohsen Janmaleki, Nasser Fatouraee Pages 265-274
    In this study a mechanism was modeled to control the jet path of nanofibers produced by electrospinning through inducing a magnetic field over the jet path. Firstly, a model was developed for the jet path in which the fibers composed of a series of viscoelastic segments. Considering the mass and momentum conservation and maxwellian model of stretching viscoelastic segments using three equations governing the jet dynamics of the jet model in electrospinning, a program was developed in MATLAB with Runge–Kutta method. After ensuring the accuracy of the model, its behavior was evaluated in the presence of a magnetic field. The field induced a uniform force distribution over the jet. As the intensity of the magnetic field increased; the instability and bending radius of the jet reduced. The results of the research showed that utilizing a suitable mechanism for applying magnetic field can provide help in controlling the jet path and alignment of the nanofibers.
    Keywords: Electrospinning, Scaffold, tissue engineering, Magnetic field, Modeling
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Preparation of Nanocomposite Gelatin/Apatite Scaffold through a Biomimetic Method
    Mahmoud Azami, Fathollah Moztarzadeh, Mohammad Rabiee Pages 275-284
    During past decade, using biomimetic approaches has received much attention by scientists in the field of tissue substitutes preparation. These approaches have been employed for synthesis of bone tissue engineering scaffolds in the case of either materials or synthesis methods. In this study, an apatite phase has been synthesized within gelatin hydrogel in biomimetic condition. The obtained composite hydrogel has changed to a porous scaffold with the application of freeze drying technique in order to be used in bone tissue engineering. To characterize the chemical composition and crystal structure of the synthesized precipitate within hydrogel, FTIR, XRD and TEM analysis were used. Surface morphology and porous structure of the scaffold were studied with SEM. SEM analysis was also used to investigate the quality of cultured osteoblast cells activity. Results approved formation of an apatite phase within gelatin hydrogel in biomimetic condition with crystallite size ranging between 7-10 nm. Porosity percentage of the obtained nanocomposite scaffold was about 82% with pores sizes in the range of 100-350μm. Young’s elastic modulus of the scaffold was comparable with that of the spongy bone. The osteoblast cells cultured on the scaffold showed adhesion, immigration and extracellular matrix excretion on the scaffold internal surfaces. Thus, obtained results indicated the potential ability of the prepared biomimetic bone tissue engineering scaffold to be used in bone tissue repair process.
    Keywords: Biomimetic, Apatite, Gelatin, Scaffold, Bone Tissue Engineering
    Abstract View Paper Original: Persian
  • The Effects of Cyclic Hydrostatic Pressure on Intervertebral Disc Cells
    Mehran Kasra Pages 285-290
    The influence of compression on intervertebral disc cells has been examined in a number of previous studies. However, in most of these studies hydrostatic pressure was used at low levels, and few studies reported the effects of high pressures within a large range of frequencies on intervertebral disc cells response. The aim of the study was to test the hypothesis that frequency dependent hydrostatic pressure stimulates collagen synthesis in the intervertebral disc cells to a certain level. Hydrostatic pressure was applied to the intervertebral disc cells in a monolayer culture using a custom-made piston chamber pressure vessel. Briefly, cells were harvested from the intervertebral discs in the lumbar region of a pig, plated, and grown to confluence in culture flasks; they were then trypsinized and re-attached to 35mm culture dishes. With cyclic, hydrostatic loading, the cells were exposed to varied pressures and frequencies for 20 minutes a day for 3 and 7 days (the controls received no loading). The intracellular collagen was labeled with 3[H]-proline after loading on days 2 and 6. Following treatments on days 3 and 7, both the media and cells were frozen separately. Scintillation counting determined the amount of collagen incorporated in the cells and released into the media; these values were normalized by DNA. In this culture system, the results indicated significant differences (P
    Keywords: Hydrostatic pressure, Dynamics, Intervertebral Disc, Disc cells, Collagen
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Investigation of Human Mesenchymal Stem Cells Adhesion and Diffusion into Poly (lactic-co-glycolic acid)/Hydroxyapatite Porous Scaffold Coated with a Biodegradable Triblock Copolymer
    Masoume Haghbin Nazarpak, Farzane Pourasgari, Mohammad Nabi Sarbolouki Pages 291-298
    The scaffolds for bone tissue engineering should consider the functional requirements: porosity, biocompatibility, and biodegradability. In this study, porous Poly (lactic-co-glycolic acid)/Hydroxyapatite composites were prepared with different weight ratios. Porous samples were fabricated by freeze-extraction method, coated with triblock copolymer and sterilized by UV. Then, human mesenchymal stem cells were cultured on scaffolds. Microstructural studies with SEM suggest the formation of about 50 micrometer size porous structure and interconnected porosity so that cells adhesion within the structure is well in depth in coated samples. DAPI fluorescence microscopy showed cells adhesion to the coated scaffolds and cells diffusion into the pores. Also, direct assay of cell proliferation performed with MTT test showed that, cells grew on the scaffold similar to or more than control samples result. Therefore, these findings suggest that the triblock-coated Poly (lactic-coglycolic acid)/ Hydroxyapatite porous composite scaffolds could provide cells adhesion and proliferation and are appropriate matrices for bone tissue engineering.
    Keywords: Scaffold, Bone Tissue Engineering, Freeze-extraction, Mesenchymal stem cells, Cell adhesion, Porosity, PLGA, Composite
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Modeling the Effects of Biomechanical Factors on the Deformability of Metastatic Cancer Cells
    Mehdi Navidbakhsh, Milade Jafarnejad Pages 299-30
    The cancer changes the cytoskeleton of the cells .This change has some effects on the cell mechanobiology and will lead to some changes in the deformability of the cells. The moving ability of the cancer cells would be more than healthy cells. Thus, they can migrate through the tissue in human body. In this survey, a valid FEM of a cancer cell is presented. Then the effects of various factors such as membrane thickness, elasticity, strain, and frequency response are studied during a process of being converted from normal cells into cancerous malignant cells. Besides, the initial mathematical models are provided. The results clarify that an increase in membrane elasticity, strain, and frequency would lead to increase in the reaction force. However, an increase in the membrane thickness decreases the reaction force.
    Keywords: Cell skeleton, Finite element, Cancer cell, Deformability, Viscoelasticity
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Effect of Static Stretch on Alignment of Human Mesenchymal Stem Cells
    Mohsen Rabbani, Mohammad Tafazzoli Shadpour, Zahra Goli Malekabadi, Mohsen Janmaleki, Mohammad Taghi Khorasani, Mohammad Ali Shokrgozar Pages 307-314
    Vital function of the cell is correlated with the mechanical loads that the cell experiences. The cell shape and morphology are also related to its mechanical environments. Different methods have been proposed to obtain cell groups with the same morphology and alignment which considered desirable features in tissue engineering applications. For instance, applying cyclic loading makes cells elongated and aligned as bundles in a specific direction to the tension axis. Applying static stretches also affect the cells morphology, extra-cellular matrix, enzymes secretion and genes expression. The effect of applying in vivo static stretch on cellular alignment was evaluated in this study. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) were cultured on the elastic membrane, and then subjected to static stretch. The results demonstrated that applying a 10% static stretch for 24 hours aligns intra-structure actin filaments and applying a 20% static stretch had a significant effect on the arrangement of the oriented fibers.
    Keywords: Static stretch, Cellular loading, Cellular alignment, Human Mesenchymal stem cell, tissue engineering
    Abstract View Paper Original: Persian