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

بررسی تحریکات مکانیکی موثر بر سلول بنیادی در شرایط طبیعی بدن و همچنین شرایط کشت آزمایشگاهی، موضوعی بسیار مهم درجهت دستیابی به توانایی کنترل بر رفتار و پاسخ‎های سلولی همچون رشد، تکثیر و تمایز می‎باشد. درمورد عوامل بیومکانیکی دخیل در این پدیده پژوهش‎های فراوانی انجام­شده است. امروزه ثابتشده است که عواملی همچون مورفولوژی  سلول، آرایش اجزای زیرسلولی، هندسة داربست، سختی بستر و تحریک مکانیکی اعمالی از جانب آن و یا جریان سیال تاثیر بسزایی در پاسخ‎های سلولی دارند. در پژوهش حاضر سعی­شده است تا با استفاده از تحلیل اجزای محدود، یکی از عوامل مذکور در تحریک 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 بستر‎های ‎پایه کلاژنی به­عنوان ماتریس خارج­سلولی مصنوعی استفاده شد و شرایط کشت سلول درون یک بیوراکتور و در حضور جریان سیال شبیه‎سازی شد. با به­کار­گیری روش برهم­کنش  سیال و سازه برای شبیه‎سازی و حل آن به شیوة جفت­شوندگی دو­طرفة معادلات سیال و جامد، تاثیر افزایش سختی بستر و ضخامت آن به ترتیب در افزایش و کاهش تنش‎های وارده بر سلول از جانب بستر به میزان حداکثر 15 درصد در نتایج مشاهده شد. همچنین مشاهده شد که تغییر سختی بستر تنها در بازه‎ی 1/0 تا 100 کیلو پاسکال می‎تواند در تغییر رفتار سلول در­مقابل تحریک خارجی موثر باشد. نتایج به­دست آمده از این تحقیق در کنار سایر تحقیقات مشابه می‎توانند یک راهنما برای محققان جهت بهینه­سازی شرایط ریزمحیطی سلول بنیادی در محیط کشت آزمایشگاهی و در­نهایت دستیابی به نتایج کارآمدتر در پژوهش‎های مرتبط با مهندسی سلول‎های بنیادی محسوب شود.