بررسی محاسباتی اثر ضخامت و سختی بسترکلاژنی بر پاسخ سلول های بنیادی مزنشیمال در محیط کشت

بررسی تحریکات مکانیکی موثر بر سلول بنیادی در شرایط طبیعی بدن و همچنین شرایط کشت آزمایشگاهی، موضوعی بسیار مهم در جهت دستیابی به توانایی کنترل بر رفتار و پاسخ های سلولی همچون رشد، تکثیر و تمایز می باشد. در مورد عوامل بیومکانیکی دخیل در این پدیده پژوهش های فراوانی انجام شده و امروزه ثابت شده است که عواملی همچون، مورفولوژی سلول، آرایش اجزای زیرسلولی، هندسه ی داربست، سختی بسترو تحریک مکانیکی اعمالی از جانب بستر و یا جریان سیال تاثیر بسزایی در پاسخ های سلولی دارند. در پژوهش حاضر سعی شده است تا با استفاده از روش تحلیل اجزای محدود، یکی از این عوامل مهم در تحریکات مکانیکی موثر بر سلول بنیادی مزنشیمال یعنی اثر سختی و ضخامت بستر و پاسخ سلول از جنس تنش و کرنش به این عامل ارزیابی شود. برای این منظور از بستر های پایه کلاژنی به عنوان ماتریس خارج سلولی مصنوعی استفاده شد و شرایط کشت سلول درون یک بیوراکتور و در حضور جریان سیال شبیه سازی شد. با به کار گیری روش برهمکنش سیال و سازه برای شبیه سازی و حل آن به شیوه ی جفت شوندگی دو طرفه ی معادلات سیال و جامد، تاثیر افزایش سختی بستر و ضخامت آن به ترتیب در افزایش و کاهش تنش های وارده بر سلول از جانب بستر به میزان حداکثر 15 درصد در نتایج مشاهده شد. همچنین مشاهده شد که تغییر سختی بستر تنها در بازه ی 1/0 تا 100 کیلو پاسکال می تواند در تغییر رفتار سلول در مقابل تحریک خارجی موثر باشد. نتایج به دست آمده از این تحقیق در کنار سایر تحقیقات مشابه می توانند به عنوان یک راهنما برای محققین جهت بهینه سازی شرایط ریزمحیطی سلول بنیادی در محیط کشت آزمایشگاهی و در نهایت دستیابی به نتایج کارآمدتر در پژوهش های مرتبط با مهندسی سلول های بنیادی قلمداد شوند.