تحليل اثر تنش برشي بر پاسخ تمايزي سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي در داربست نانوكامپوزيتي چندلايه براي كاربرد در مهندسي بافت استخواني-غضروفي با استفاده از روش‌هاي محاسباتي

ترميم آسيب‌هاي بافت استئوكندرال به دليل پيچيدگي بسيار زياد اين بافت و توانايي محدود در خودترميمي بافت غضروف، با چالش بزرگي مواجه است. در اين راستا مهندسي بافت با ارائه‌ي داربست‌هاي حاوي سلول‌هاي بنيادي همراه با اعمال تنش‌هاي مكانيكي به عنوان راه‌كار پيشنهادي جديد براي ترميم اين بافت مورد توجه محققان قرار گرفته است. اين مطالعه در مرحله‌ي نخست شامل ساخت داربست سه لايه‌ي فيبرويين ابريشم-نانوالياف فيبرويين به روش خشكايش انجمادي و پس از آن شبيه ‌سازي محاسباتي تحريك مكانيكي داربست حاوي سلول‌هاي بنيادي در بيوراكتور پرفيوژن به روش اجزاي محدود و برهم‌كنش سيال-سازه جهت طراحي بهينه‌ي آزمون‌هاي سلولي و در مرحله‌ي آخر شامل انجام آزمون‌هاي سلولي است. آزمون‌هاي مشخصه‌يابي نشان داده كه اين داربست از به‌هم‌پيوستگي بسيار خوبي در بين لايه‌ها برخوردار بوده و اندازه‌ي متوسط تخلخل‌ها در لايه‌ي استخوان، لايه‌ي مياني و غضروف به ترتيب 76، 152 و 102 ميكرون است. اين داربست بيوميمتيك داراي مدول فشاري 0.4 MPa و حداكثر مقاومت كششي 10 MPa در حالت مرطوب است. نتايج شبيه سازي حاصل از عبور جريان سيال از داربست نشان داده كه چنان چه لايه ي استخوان در مسير ورودي جريان قرار گيرد، دامنه‌ي توزيع تنش برشي در داربست يك‌نواخت‌تر بوده و باعث تسهيل تمايز استخواني و غضروفي مي‌شود. هم‌چنين نتايج تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داده كه پس از 14 روز اعمال تنش مكانيكي، علاوه بر گسترش سلولي، نفوذ سلول‌ها به لايه‌هاي پايين‌تر داربست نيز رخ داده است. علاوه بر اين اعمال جريان پرفيوژن به مدت 21 روز منجر به افزايش معني دار بيان ژن هاي استخوان و غضروف توسط سلول هاي بنيادي بافت چربي خرگوش در لايه‌ي استخوان و غضروف داربست در مقايسه با كشت استاتيك شده است.