شبيه‌سازي توزيع اكسيژن در داربست داراي شبكه‌ي كانال‌هاي ميكروفلوييديكي براي استفاده در مهندسي بافت

علي‌رغم پيشرفت‌هاي حاصل در مهندسي بافت، يكي از مشكلات توليد بافت‌هاي ضخيم، نحوه‌ي اكسيژن‌رساني به سلول‌هاي عمقي بافت مهندسي‌شده و ايجاد شبكه‌هاي رگي درون بافت‌ها مي‌باشد‍‍. يكي از راه‌هاي مقابله با اين مشكل، ايجاد شبكه‌ي كانال‌هاي ميكروفلوييديك درون داربست متخلخل مي‌باشد، كه اين كانال‌ها مي‌توانند علاوه بر بهبود اكسيژن‌رساني‌، قالبي را براي ايجاد رگ‌هاي طبيعي حاصل از رشد سلول‌هاي رگ‌زا فراهم آورند. در اين مقاله، توزيع اكسيژن محلول در آب در يك داربست دوبعدي داراي كانال‌هاي ميكروفلوييديكي شاخه‌اي با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي شبيه‌سازي شده است. بدين منظور، معادلات جريان مايع و انتقال اكسيژن با استفاده از شرايط مرزي، شرايط اوليه و پارامترهاي مناسب حل شده‌اند. توزيع اكسيژن در داربست بدون كانال و داربست‌هاي داراي كانال براي مراحل صفرم تا سوم دو شاخه‌شدن با زاويه‌ي شاخه‌اي ۴۵ درجه به دست آمده است. نتايج نشان داد كه يك كانال با دو مرحله‌ي شاخه‌اي، توزيع اكسيژن مناسب به همراه سطح آزاد كافي براي رشد سلول‌ها را فراهم مي‌كند، كه مطابق با مراجع مي‌باشد. در ادامه، زاويه‌ي دو شاخه‌اي در ساختار دو مرحله‌اي به ۳۵ كاهش داده شد كه افزايش سطح غيرهايپوكسيك را به همراه داشت. به صورت كلي، با طراحي بهينه‌ي زاويه‌ي كانال‌هاي شاخه‌اي در داربست، مي‌توان سطح قابل توجهي از داربست را اكسيژن‌رساني نمود، در حالي‌كه سطح كافي براي رشد سلول‌ها نيز وجود داشته باشد.