آمار
| تعداد نشریات | 45 |
| تعداد شمارهها | 1,497 |
| تعداد مقالات | 18,257 |
| تعداد مشاهده مقاله | 59,161,849 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 20,614,494 |
تحلیل برهمکنش سیال و سازه برای ارزیابی مدولاسیون مکانیکی سلولهای بنیادی مزانشیمی در داربست مکعبی مهندسی بافت استخوان | |
| مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | |
| دوره 56، شماره 1 - شماره پیاپی 114، اردیبهشت 1405، صفحه 69-78 اصل مقاله (804.79 K) | |
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | |
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.64827.3497 | |
| نویسندگان | |
| سحر ژیانیان طهرانی1؛ بهمن وحیدی* 2 | |
| 1کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی - بیومکانیک، دانشکده مهندسی علوم زیستی، دانشکدگان علوم و فناوریهای میان رشتهای، دانشگاه تهران، تهران، ایران | |
| 2دانشیار، گروه فناوری پزشکی و مهندسی بافت، دانشکده مهندسی علوم زیستی، دانشکدگان علوم و فناوریهای میان رشتهای، دانشگاه تهران، تهران، ایران | |
| چکیده | |
| در این پژوهش، برای یک مطالعهی چندمقیاسی، یک داربست مکعبی مورد استفاده در مهندسی بافت استخوان مدلسازی شد. میانگین سرعت ورودی و فشار خروجی در نواحی حفرهها محاسبه شد تا شرایط مرزی بخش میکرو، که شامل یک واحد از داربست و سلولهای بنیادی مزانشیمی است، تعیین شود. نتایج ما نشان داد که کاهش تخلخل در داربست مکعبی باعث افزایش ۵۵ درصدی تنش برشی وارد بر سلولها میشود. در این مطالعه، یکی از نقاطی که بیشترین تنش در آن رخ میداد، محل اتصال مژک به سیتوپلاسم بود (۰٫2 تا 0٫۸ پاسکال) که مطابق با مطالعات پیشین، ناحیهای شناخته میشود که کانالهای فعالشونده با کشش در آن وجود دارند. نتایج این تحقیق نشان داد که سلولهای واقع در نواحی نزدیکتر به ورودی و خروجی حفرههای داربست، سطوح بالاتری از تنش برشی دریافت میکنند (۸۰٪ بیشتر در داربستهای مکعبی با طول حفرهی µm ۸۰۰ و ۹۰٪ بیشتر در داربستهای مکعبی با طول حفرهی µm 6۰۰). این یافتههای امیدبخش، زمینهی عددی مناسبی برای بررسی سرنوشت سلولهای بنیادی مزانشیمی در فرکانسهای مختلف فراهم میکنند. | |
| کلیدواژهها | |
| داربستمکعبی؛ راکتورهای زیستی؛ مدولاسیون مکانیکی؛ مدل سازی چند مقیاسی؛ زیست شناسی مکانیکی؛ مکانیک سلولی | |
| مراجع | |
|
Bolamperti S, Villa I, Rubinacci A. Bone remodeling: an operational process ensuring survival and bone mechanical competenc. Bone research. 2022;10.
|
|
|
Huang X, Lou Y, Duan Y, Liu H, Tian J, Shen Y, Wei X. Biomaterial scaffolds in maxillofacial bone tissue engineering: A review of recent advances. Bioactive Materials. 2024;33:129-156.
|
|
|
Ressler A. Chitosan-Based Biomaterials for Bone Tissue Engineering Applications: A Short Review, Polymers. 2022;16.
|
|
|
Amini AR, Laurencin CT, Nukavarapu SP. Bone tissue engineering: recent advances and challenges. Critical reviews in biomedical engineering. 2012;40:363-408.
|
|
|
Alonzo M, Primo FA, Kumar SA, Mudloff JA, Dominguez E, Fregoso G, Ortiz N, WeissWM, Joddar B. Bone tissue engineering techniques, advances and scaffolds for treatment of bone defects. Current opinion in biomedical engineering. 2021;17.
|
|
|
[6] وحیدی ب , میراخورلی ف , حقیقی پور ن و اسماعیلی پ، شبیه سازی محاسباتی تحریک مکانیکی سلولهای بنیادی مزانشیمی تحت نیروی کشش چرخهای تکمحور. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1399، د. 50، ش. 4، ص 219-227. |
|
|
Wu W, Le AV, Mendez JJ, Chang J, Niklason LE, Steinbacher DM. Osteogenic performance of donor-matched human adipose and bone marrow mesenchymal cells under dynamic culture. Tissue engineering. Part A. 2015;21:1621-1632.
|
|
|
Verbruggen SW, Sittichokechaiwut A, Reilly GC. Osteocytes and Primary Cilia. Current osteoporosis reports. 2023;21:719-730.
|
|
|
Chen JC, Hoey DA, Chua M, Bellon R, Jacobs CR. Mechanical signals promote osteogenic fate through a primary cilia-mediated mechanism. FASEB journal: official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 2016;30:1504-1511.
|
|
|
Yong KW, Choi JR , Choi JYCY, Cowie AC. Recent Advances in Mechanically Loaded Human Mesenchymal Stem Cells for Bone Tissue Engineering. International journal of molecular sciences. 2020;21.
|
|
|
Zhang S, Vijayavenkataraman S, Lu WF, Fu JYH. A review on the use of computational methods to characterize, design, and optimize tissue engineering scaffolds, with a potential in 3D printing fabrication,” Journal of Biomedical Materials Research. Part B. Applied biomaterials. 2019;107:1329-1351.
|
|
|
Yeatts AB, Fisher JP. Bone tissue engineering bioreactors: dynamic culture and the influence of shear stress. Bone. 2011;48:171-181.
|
|
|
Du D, Furukawa K, Ushida T. Oscillatory perfusion seeding and culturing of osteoblast-like cells on porous beta-tricalcium phosphate scaffolds. Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 2008;86:796-803.
|
|
|
[14] مرادخانی م و وحیدی ب، مدولاسیون مکانیکی سلولهای بنیادی در راستای تمایز به سلولهای غضروفی- استخوانی با استفاده از داربستهای دارای سطوح ضمنی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز.1400، د. 51، ش. 1، ص 229-238. |
|
|
Han P, Gomez GA, Duda GN, Ivanovski S, Poh PSP. Scaffold geometry modulation of mechanotransduction and its influence on epigenetics. Acta biomaterialia. 2023;163:259-274.
|
|
|
Mantila Roosa SM, Kemppainen JM, Moffitt EN, Krebsbach PH, Holliste SJ. The pore size of polycaprolactone scaffolds has limited influence on bone regeneration in an in vivo model. Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 2019;92:359-368.
|
|
|
Ravichandran A, Lim J, Chong MSK, Wen F, Liu Y, Pillay YT, Chan JKY, Teoh SH. In vitro cyclic compressive loads potentiate early osteogenic events in engineered bone tissue. Journal of biomedical materials research. Part B, Applied biomaterials. 2017;105:2366-2375.
|
|
|
Pires T, Dunlop JWC, Fernandes PR, Castro APG. Challenges in computational fluid dynamics applications for bone tissue engineering. Mathematical, physical, and engineering sciences. 2022;378.
|
|
|
Singh SP, Shukla M, Srivastava RK. Lattice Modeling and CFD Simulation for Prediction of Permeability in Porous Scaffolds. Materials Today Proceedings. 2018;5:1887818886.
|
|
|
Zhao F, Vaughan TJ, McNamara LM. Quantification of fluid shear stress in bone tissue engineering scaffolds with spherical and cubical pore architectures. Biomechanics and modeling in mechanobiology. 2016;15:561-577.
|
|
|
Zhao F, Vaughan TJ, Mcnamara LM. Multiscale fluid-structure interaction modelling to determine the mechanical stimulation of bone cells in a tissue engineered scaffol. Biomechanics and modeling in mechanobiology. 2015;14:231-243.
|
|
|
Rekabgardan M, Parandakh A, Shahriari S, Khazaei Koohpar Z, Rahmani M, Ganjouri C, Ramezani Sarbandi R, Khani MM. An electrospun PGS/PU fibrous scaffold to support and promote endothelial differentiation of mesenchymal stem cells under dynamic culture condition. Journal of Drug Delivery Science and Technology 2022;72.
|
|
|
Long M, Sato M, Lim CT, Wu J, Adachi T, Inoue Y. Advances in Experiments and Modeling in Micro- and Nano-Biomechanics: A Mini Review. Cellular and Molecular Bioengineering. 2011:327-239.
|
|
|
Vaez Ghaemi R, Vahidi B, Sabour MH, Haghighipour N, Alihemmati Z. Fluid-Structure Interactions Analysis of Shear-Induced Modulation of a Mesenchymal Stem Cell: An Image-Based Study. Artificial organs. 2016;40:278-287.
|
|
|
Macarelli V, Leventea E, Merkle FT. Regulation of the length of neuronal primary cilia and its potential effects on signalling. Trends Cell Biol. 2023;33:979-990.
|
|
|
Spasic M, Jacobs CR. Lengthening primary cilia enhances cellular mechanosensitivity. European cells & materials. 2017;33:158-168.
|
|
|
Vaughan TJ, Mullen CA, Verbruggen SW, McNamara LM. Bone cell mechanosensation of fluid flow stimulation: a fluid-structure interaction model characterising the role integrin attachments and primary cilia. Biomechanics and modeling in mechanobiology. 2015;14:703-718.
|
|
|
Abbasloo F, Vahidi B, Khani MM. Osteogenic differentiation of mesenchymal stem cell on poly sorbitol sebacate scaffold under shear stress in a bioreactor.Tissue and Cell. 2025;93.
|
|
|
Vaughan TJ, Haugh MG, McNamara LM. A fluid-structure interaction model to characterize bone cell stimulation in parallel-plate flow chamber systems. Journal of the Royal Society, Interface. 2013;81.
|
|
|
Ahmadian B, Vahidi B, Mahdinezhad M. Computational simulation of oscillatory flow on stem cells in a bioreactor. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2023;45.
|
|
|
Mohseni M, Vahidi B, Azizi H. Computational simulation of applying mechanical vibration to mesenchymal stem cell for mechanical modulation toward bone tissue engineering. Journal of engineering in medicine. 2023;237:1377-1389.
|
|
|
Wang L, Wang J, Chen Q, Li Q, Mendieta JB, Li Z. How getting twisted in scaffold design can promote bone regeneration: A fluid–structure interaction evaluation. Journal of Biomechanics. 2022;145.
|
|
|
Stavenschi E, Labour MN, Hoey DH. Oscillatory fluid flow induces the osteogenic lineage commitment of mesenchymal stem cells: The effect of shear stress magnitude, frequency, and duration. Journal of Biomechanics. 2017;55:99-106.
|
|
|
Corrigan MA, Johnson GP, Stavenschi E, Riffault M, Labour MN, Hoey DA. TRPV4-mediates oscillatory fluid shear mechanotransduction in mesenchymal stem cells in part via the primary cilium. Scientific Reports. 2018;8.
|
|
|
Praetorius H, Spring K. Bending the MDCK cell primary cilium increases intracellular calcium. The Journal of membrane biology. 2001;184:71-79.
|
|
|
Liu Z, Tao C, Yuan S, Wang W, Tamaddon M, Ng L, Huang H, Sun X, Liu CL. Eularian wall film model for predicting dynamic cell culture process to evaluate scaffold design in a perfusion bioreactor. Medicine in Novel Technology and Devices. 2022;13.
|
|
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 36
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 33