شبيه‌سازي انتقال مومنتوم و جرم در داربست سه‌بعدي متخلخل

كشت موفقيت‌آميز سلول در داربست‌هاي سه‌بعدي با سايز بزرگ يكي از چالش‌هاي مهم در مهندسي بافت بوده و نيازمند كنترل محيط از نظر خواص فيزيكي، شيميايي و مكانيكي است. اخيرا استفاده از چاپ‌گرها جهت ساخت داربست هاي سه بعدي با استفاده از آرايش ساختاري فيبرها بسيار توسعه يافته است، چرا كه امكان مشخص كردن طرح ساختاري هندسه‌ي داربست قبل از ساخت را فراهم مي‌سازد. هدف اين مطالعه، آناليز و بررسي پارامترهاي موثر هندسي داربست سه بعدي متخلخل از نظر انتقال جرم و مومنتوم بوده كه در اين راستا براي حل معادلات انتقال مومنتوم و جرم از نرم‌افزار كامسول استفاده شده است. در داربست هاي سه‌بعدي، ساختاري بهينه است كه محيط مناسب‌تري را براي سلول‌هاي كشت شده فراهم سازد تا تعداد سلول‌هاي قرار گرفته در داربست افزايش يابد. غلظت اكسيژني كه به سلول هاي استخوان مي رسد بايد بيش‌تر از 0.02 مول‌برمترمكعب باشد تا سلول ها دچار مرگ نشوند. نكته‌ي مهم ديگر اين است كه تنش برشي وارد بر سلول ها از طرف جريان سيال بايد به حدي باشد (بين 5-^10 تا 3-^10 پاسكال) كه سلول ها از سطح داربست كنده و جدا نشوند. پس از تغيير پارامترهاي هندسي مختلف مانند قطر و فاصله‌ي فيبرها و عرض عبور سيال از بين فيبرها و بررسي نتايج حاصل از شبيه‌سازي، ساختار مناسب از نظر حداكثر تنش برشي وارد بر سلول ها و حداقل غلظت اكسيژن به دست آمده و سپس تاثير سرعت سيال ووردي بر حداكثر تنش برشي در اين ساختار مناسب بررسي شده است. در اين ساختار بهينه، قطر فيبرها برابر با 0.25 ميلي‌متر، فاصله‌ي بين فيبرها برابر با 0.25 ميلي‌متر و عرض عبور سيال برابر با 0.25 ميلي‌متر بوده و سرعت ورود سيال برابر با 5*5-^10 متربرثانيه مي‌باشد.