پديد آورنده :
قاسمي باباحيدري، محمد
عنوان :
مطالعه رفتار فشاري و نسبت سطح به حجم يك داربست پوستي چندلايه با ساختار تي‌پي‌ام‌اس به كمك شبيه سازي اجزاي محدود
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 89ص: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
مهندسي بافت , داربست پوستي , بازسازي پوست , ساختار تي‌پي‌ام‌اس , رويه‌هاي كمينه , شبيه‌سازي اجزاي محدود
استاد داور :
مهدي جوانبخت، محمد سيلاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/10/13
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/10/14
چكيده فارسي :
مهندسي بافت به‌عنوان يك روش جديد در بازسازي انواع بافت بدن شناخته مي‌شود. در اين بين پوست از جمله بافت‌هاي موجود در بدن است كه در معرض آسيب‌هاي جدي قرار دارد. از همين‌رو درمان آسيب‌هاي پوستي به كمك مهندسي بافت مورد مطالعه بسياري از پژوهش‌گران قرار گرفته است. در مهندسي بافت، استفاده از داربست‌هاي زيستي به‌عنوان جايگزين ماتريس خارج سلولي مي‌تواند به‌عنوان يك روش موثر براي درمان آسيب‌هاي پوستي شناخته شود. هدف از اين پايان‌نامه ارائه ساختاري جديد براي درمان آسيب‌هاي پوستي است. به‌همين منظور با پيشنهاد يك داربست پوستي جديد با ساختاري سه‌لايه، سعي شده تا ساختاري مشابه با ساختار سه‌لايه پوست بدن انسان طراحي شود. به‌منظور نوآوري در اين پژوهش براي طراحي داربست پوستي مطابق با لايه‌هاي پوستي، يك داربست چندلايه تشكيل شده از سه هندسه رويه كمينه به نام‌هاي ژيرويد، الماسي و ابتدايي (اولين رويه كمينه) استفاده شده است. اين ساختارها نسبت سطح به حجم بالايي داشته و ميزان تخلخل آن‌ها بيش از 70 درصد است. اين عامل‌ها سبب مي‌شود تا نفوذ رگ به‌درون داربست‌ها و چسبندگي سلول‌ها به سطح داخلي آن افزايش پيدا كند. به اين ترتيب استفاده از اين مدل‌ها سبب مي‌شود تا فرآيند رشد سلول‌ها به‌خوبي انجام پذيرد. در اين پژوهش ابتدا نسبت سطح به حجم هر يك از اين هندسه‌ها به كمك نرم‌افزار راينو محاسبه و بررسي شد. نتايج نشان داد كه مدل الماسي بيشترين و مدل ابتدايي كمترين نسبت سطح به حجم را دارا هستند. در ادامه با توجه به ساختار پوست و ترتيب قرارگيري مدل‌هاي رويه كمينه، شش ساختار با ماده پايه هيدروژل آگارز، براي پوستي به ضخامت 4 ميلي‌متر ارائه شد. هريك از اين ساختارها در نرم‌افزار شبيه‌سازي اجزاي محدود آباكوس تحت جابه‌جايي فشاري قرار گرفتند. به‌كارگيري هيدروژل آگارز به‌عنوان ماده سازنده سبب شد تا اين ساختارها از مدل رفتاري هايپرالاستيك پيروي كنند. نتيجه‌هاي شبيه‌سازي نشان مي‌دهند كه قرارگيري مدل ابتدايي در لايه هيپودرم، مدل الماسي در لايه درم و مدل ژيرويد در لايه اپي‌درم باعث ايجاد ساختاري با مدول يانگ 5/26 كيلوپاسكال مي‌شود. كه اين مقدار در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي داربست هيدروژلي توليد شده با روش انجمادي 5/13 كيلوپاسكال بيشتر است. در قرارگيري مدل ژيرويد در لايه اپي‌درم به علت دارا بودن نسبت سطح به حجم بالا، سبب مي‌شود تا در طول فرآيند رشد سلولي از نفوذ ميكروب‌ها به درون داربست جلوگيري شود. همچنين قرارگيري مدل الماسي در لايه درم سبب مي‌شود تا فرآيند رشد سلول در اين لايه به‌صورت منسجم‌تر و بهتري انجام پذيرد.
چكيده انگليسي :
Tissue engineering is known as a new method in the reconstruction of all types of body tissues. Meanwhile, the skin is one of the tissues in the body that is subjected to serious damage. Therefore, the treatment of skin injuries with the help of tissue engineering has been studied by many researchers. In tissue engineering, the use of biological scaffolds as a substitute for the extracellular matrix can be recognized as an effective method for treating skin injuries. The aim of this thesis is to present a new scaffold structure for the treatment of skin injuries. For this purpose, by proposing a new skin scaffold with a three-layer structure, an attempt has been made to design a structure similar to the three-layer structure of human skin. In order to innovate in this research to design a skin scaffold according to skin layers, a multi-layered scaffold consisting of three geometries of gyroid, diamond and primitive (the first minimum procedure) has been used. These structures have a high surface-to-volume ratio and their porosity is more than 70%. These factors increase the penetration of the vessel into the scaffolds and the adhesion of cells to its inner surface. In this way, the use of these models make the growth process of cells to be well done. In this research, first, the surface-to-volume ratio for each of this geometries were calculated and checked by using Rhino software. The obtained results showed that the diamond model has the highest and the primitive model has the lowest surface-to-volume ratio. In the following, according to the structure of the skin and the order of models in the minimal surfaces, six structures with the basic material of agarose hydrogel were presented for a skin with a thickness of 4 mm. Each of these structures were subjected to compressive displacement in Abaqus finite element simulation software. The use of agarose hydrogel as a building material made these structures follow the hyperelastic behavior model. The simulation results show that placing the basic model in the hypoderm layer, the diamond model in the dermis layer, and the gyroid model in the epidermis layer creates a structure with a Young's modulus of 26.5 kPa. This value is 13.5 kPa higher compared to the laboratory results of the hydrogel scaffold produced by the freezing method. Placing the gyroid model in the epidermis layer due to its high surface-to-volume ratio prevents the penetration of microbes into the scaffold during the cell growth process. Also, placing the diamond model in the dermis layer makes the process of cell growth in this layer more consistent and better.
استاد راهنما :
مهدي سلماني تهراني
استاد داور :
مهدي جوانبخت، محمد سيلاني
