عنوان پایان‌نامه
مدلسازی هیدرو دینامیک بستر سیال و اعتبار پذیری داده ها در یک بیو راکتور کشت سلول
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1343.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59922
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- فاطمه مختاری جعفری
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی
- چکیده
- مهندسی بافت، با هدف تولید بافت ها و اعضاء مصنوعی برای درمان بخش های آسیب دیده، از طریق پیوند زدن به بدن شخص بیمار، از جمله مباحث مهم تحقیق و توسعه است. در مواردی که میزان آسیب وارده به بافت شدید بوده و یا به دلیل نقایص ژنتیکی و یا بیماریهای مادرزادی بخشی از بافت در بدن به صورت کامل شکل نگرفته باشد و امکان التیام، بازسازی و یا شکل گیری بخش ناقص در داخل بدن امکانپذیر نباشد، می توان با استفاده از کشت بافت، ترمیم، بهبود و یا جایگزینی بافت را انجام داد. کشت دادن سلول ها بر روی داربست و قرار دادن آن در بیوراکتور، مرحله حیاتی در تشکیل بافت یا عضو، پیش از پیوند زدن می باشد. در میان بیوراکتور های مختلف، بیوراکتور تزریقی بدلیل افزایش پدیده جابجایی داخل ساختار داربست - سلول شناخته شده تر است. افزایش پدیده جابجایی، تنش برشی بر سلول ها و داربست را افزایش می دهد. از مهم ترین چالش های مهندسی بافت، توزیع یکنواخت سلول با دانسیته سلولی بالا در داربست می باشد. برای بررسی فرایند کشت سلول بر پایه داربست، اطلاعات جریان سیال در بیوراکتور لازم است. بدلیل میکروساختار پیچیده و جریان چند فازی موجود در فرآیند، توسعه مدل ها برای گرفتن اطلاعات فوق الذکر، مورد سنجش قرار می گیرد. در این تحقیق، میزان دانسیته سلولی با عبور جریان سیال از داربست کشت داده شده در بیوراکتور با استفاده از روش های عددی مورد بررسی قرار می گیرد. در این پروژه، مقایسه کشت استاتیک و دینامیک برای بررسی میزان دانسیته سلولی و نوع توزیع سلول در داربست، صورت پذیرفته است. نتایج نشان می دهد، نرخ جریان حتی در سرعت های پایین باعث توزیع سلولی یکنواخت تر با دانسیته سلولی بالاتر، نسبت به حالت استاتیک می شود؛ اعتبارپذیری مدل نیز، گویای همین مطلب می باشد. نرم افزار تجاری comsol برای شبیه سازی و نمایش اثر فاکتورهای هیدرودینامیکی مانند نرخ جریان بر دانسیته سلولی استفاده شده است. اطلاعات حاصله در این پژوهش، چشم انداز تازه ای در فرایند کشت سلول برپایه داربست در بیوراکتور های تزریقی را فراهم کرده است.
- Abstract
- Abstract: Nowadays, Tissue engineering aims to produce artificial tissues and organs to treat the damaged part, by implant in body of patients, is an important issue in research and development. In cases that tissue damage is severe or Due to genetic defects or congenital diseases, tissues in the body are not fully formed, Tissue engineering can be used to regenerate, repair or replace organs or tissues. Cell Culture on the scaffold and put it in the bioreactor is a critical step in the formation of tissues or organs. Among the various bioreactors, perfusion bioreactor due to the increase of convection in the structure of cell-scaffold is widely used. Enhancement of convection increases shear stress on the cells that is necessary for metabolism and growth of cells. The most important challenges in tissue engineering is a uniform distribution of cells with high cell density in scaffold. To study the cell culture on scaffold needs information of flow in the bioreactor. Due to the complex and multi-phase microstructure in the process, development of models for the above information is studied. In this project, the cell density in cultured scaffold in perfusion bioreactor is studied using numerical methods. then, the static and dynamic culture was compared to assess the cell density and the cell distribution in the scaffold. The results show that, dynamic culture even at low flow rates makes more uniform cell distribution with higher cell density compared to static culture. Also, validity of the model tells this article. Comsol commercial Software is used for simulation and show the effects of hydrodynamic parameters such as flow rate on cell density. The data in this study is provided a new perspectives on the process of cell culture based on scaffold in a perfusion bioreactor.
