روش¬های درمانی جراحات تاندون و لیگامنت به عنوان یکی از شایع¬ترین جراحات وارده بر بدن به خصوص در میان افراد جوان از اهمیت زیادی برخوردار است. به غیر از روش¬های درمانی رایج در استفاده از گرافت¬های بیولوژیکی و مصنوعی، انواع روش¬های مهندسی بافت روش نوید بخش¬تری در شبیه¬سازی بافت تاندون و لیگامنت طبیعی ارائه می¬کنند. هدف از انجام این تحقیق، طراحی و مدل¬سازی داربست نخ هیبریدی تاب¬دار متشکل از الیاف ابریشم و p3hb در مهندسی بافت تاندون و لیگامنت می¬باشد. به منظور مدل-سازی، بهینه¬سازی و شبیه¬سازی رایانه¬ای رفتار مکانیکی داربست نخ تاب¬دار چند لایه، از روش پیش¬بینی شبکه عصبی، بهینه¬سازی الگوریتم ژنتیک و شبیه¬سازی اجزاء محدود استفاده شده است. در ابتدا براساس روش نمونه¬گیری تاگوچی و متغیر¬های تعداد فیلامنت¬های ابریشم و میزان تاب در هر لایه از نخ تاب¬دار 4 لایه، نمونه¬گیری انجام و خواص مکانیکی اندازه¬گیری شد. در ادامه با استفاده از الگوریتم آموزش انتشار خطای پس¬رو، بهترین ساختار شبکه عصبی با یک لایه میانی، 8 نرون در لایه ورودی، 8 نرون در لایه میانی، 3 نرون در لایه خروجی، توابع انتقال تانژانت هایپربولیک، سیگموئیدی و خطی با نرخ آموزش 01/0 با توجه به خطای کمتر شبکه انتخاب شد. با کمک شبکه عصبی فوق، بهینه¬سازی الگوریتم ژنتیک با حدود 10% خطا در پیش¬بینی خواص مکانیکی و ارائه بهترین ساختار نخ تاب¬دار نزدیک به خواص مکانیکی بافت تاندون و لیگامنت هدف طراحی گردید. با شبیه¬سازی رایانه¬ای اجزاء محدود تغییرات تنش و کرنش ساختار تشکیل دهنده نخ تاب¬دار بررسی شد. در ادامه نخ هیبریدی تاب¬دار، متشکل از الیاف الکتروریسی شده پلی(3-هیدروکسی بوتیرات) (p3hb) و میکرو الیاف ابریشم طراحی گردید. به این منظور در ابتدا شرایط بهینه الکتروریسی پلیمر p3hb با 5% غلظت محلول پلیمری، 10 کیلو¬ولت اختلاف ولتاژ ، 20 سانتیمتر فاصله ریسندگی و 5/0 میلی¬لیتر بر ساعت نرخ تغذیه به دست آمد. در شرایط بهینه الکتروریسی قطر متوسط الیاف 1271 نانو¬متر اندازه¬گیری شد. با پوشش¬دهی الیاف الکتروریسی شده بر سطح فیلامنت¬های ابریشمی و استفاده از یک مرحله تابندگی بعد از مرحله پوشش¬دهی، نخ هیبریدی به دست آمد. با استفاده از آنالیز طیف¬سنجی مادون قرمز عدم ایجاد برهم¬کنش جدید بین دو جزء ابریشم و p3hb در یک ترکیب نخ هیبریدی بررسی شد. در آخر ارزیابی سلول سازگاری داربست¬های هیبریدی و غیر¬هیبریدی با استفاده از سلول¬های فیبروبلاست l929 به روش مستقیم و غیر¬مستقیم انجام و عدم سمیت سلولی داربست¬ها اثبات شد. رشد سلولی بهتر داربست هیبریدی در روز سوم در مقایسه با داربست غیر¬هیبریدی بیانگر تاثیر مثبت الیاف الکتروریسی شده در ساختار می¬باشد.

امروزه مصرف نخ های مغزی دار متشکل از دو جزء الیاف استیپل و فیلامنتی بسیار گسترش یافته است. مهم ترین هدف از تولید نخ های مغزی دار، تولید نخی با خواص بهتر تحت اثر دو جزء سازنده آن می باشد چرا که فیلامنت بخش مغزی منجر به افزایش استحکام شده و الیاف استیپل رویه خواص فیزیکی سطحی و ظاهری نخ را تعیین می نمایند. از طرف دیگر مشکل رایج و معمول در تولید نخ های مغزی دار سرش الیاف رویه در طول فیلامنت مغزی است که الیاف رویه به صورت دسته ای بر روی فیلامنت مغزی جمع شده و در نتیجه آن طولی ازفیلامنت، خالی از الیاف کوتاه خواهد شد. برای حل مشکل سرش الیاف کوتاه بهترین راه حل ارائه شده در مطالعات کتابخانه ای پخش عرضی فیلامنت ها با استفاده از سیستم های الکترواستاتیکی بوده است. در این پروژه سعی شده با توجه به پیچیدگی سیستم های الکترواستاتیکی، از روش های ساده تری برای پخش عرضی فیلامنت ها استفاده شود. با توجه به نحوه تولید نخ در سیستم ریسندگی سولو، غلتکی شیاردارکه وظیفه پخش عرضی فیلامنت ها، به صورت چند زیر رشته را برعهده دارد، ساخته شد. با نصب غلتک فوق در مسیر حرکت فیلامنت، بر روی ماشین ریسندگی رینگ نخ کامپوزیت با پخش عرضی فیلامنت ها و یا به عبارت دیگر یک نوع نخ کلاستر تولید گردید. در نهایت دو نوع نخ کلاستر و مغزی دار در پنج تاب مختلف متشکل از الیاف استیپل پنبه و مولتی فیلامنت های پلی استر تولید شده و خواص فیزیکی و مکانیکی نخ و پارچه تولید شده از آن ها مانند خواص کششی نخ و پارچه، یکنواختی، مورفولوژی سطح و مقاومت سایشی پارچه برای کلیه نمونه ها بررسی ومقایسه گردید. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایشات خواص کششی نخ ها و پارچه های تولیدی، نمونه نخ کلاستر در فاکتور تاب 9/3 بیشترین نیروی پارگی و ازدیاد طول تا حد پارگی را داشته است و بیشترین استحکام درپارچه تولید شده از نخ کلاستر در تاب 5/3 مشاهده می شود. اختلاف در نتایج به دست آمده از خواص کششی نخ ها بیانگر تفاوت ساختاری دو نوع نخ مغزی دار و کلاستر می باشد، به طوری که با تولید نخ کلاستر که با اختلاط بیشتر دو جز تشکیل دهنده نخ همراه است، درگیری بین اجزا بیشتر گردیده و به دنبال آن نیروهای اصطکاکی بین الیاف افزایش می یابد که با توجه به مهاجرت بیشتر الیاف و تجمع بهتر اجزا تشکیل دهنده نخ، خواص کششی نخ های کلاستر بهتر شده است. با دقت در تصاویر sem سطح طولی نخ ها و هم چنین تصاویر حاصل از سطح مقطع، اختلاف در نحوه شکل گیری ساختمان دو نوع نخ کلاستر و مغزی دار مشاهده می گردد. با توجه به آنالیز پردازش تصویر سطح مقطع نخ، با افزایش تاب ساختار نخ کلاستر به نخ مغزی دار نزدیک تر خواهد شد، پس بهتر است از تاب های کمتری در تولید نخ کلاستر استفاده شود. با توجه به نتایج آزمایشات یکنواختی نخ و مقاومت سایشی پارچه ها، بهبود قابل ملاحظه ای در خواص نخ کلاستر نسبت به نخ مغزی دار دیده می شود که این بهبود در نخ هایی با فاکتور تاب 2/5 بیشتر محسوس است.