بررسی عددی رفتار کرنش سختی سلول‌های بنیادی مزنشیمال بر روی بسترهای الاستیک

به‌منظور پیش‌بینی دقیق پاسخ سلولی، لازم است که در کنار سایر عوامل، اثر پهن‌شدن سلول روی بستر، به عبارتی دیگر اثر سختی بستر نیز در نظر گرفته شود. هم‌چنین، تنش‌های ایجادشده روی هسته، بر اثر پهن‌شدن سلول، نقش تعیین کننده‌ای را در سرنوشت یک سلول بنیادی ایفا می‌کنند. در این پژوهش، اثر کرنش سختی یک سلول مزنشیمال، در مدلی دو بعدی از سلول، به کمک روش اجزای محدود، با اعمال جابه‌جایی تابع زمان به مرز سیتوپلاسم، بررسی عددی شد. با استفاده از تبدیل شوارتز-کریستوفل، مدلی برای پهن‌شدن سلول روی بستر ارائه شده است که می‌تواند در دست‌یابی به پاسخ دقیق سلولی راه‌گشا باشد. سه مدل مختلف برای این پدیده در نظر گرفته شده است. در مدل اول، با سلول به عنوان ماده‌ای غیرزنده رفتار می‌شود. بدین معنا که خواص مکانیکی آن تحت پهن‌شدن روی بستر ثابت می‌ماند. دو مدل دیگر، کرنش سختی خطی و نمایی، مدل‌های فعال هستند. با مقایسه نتایج این سه مدل با نتایج تجربی، مشخص گردید که فرض غیرفعال بودن سلول پاسخ را از میزان دقیق آن دور می‌سازد و در نظر گرفتن ماهیت زنده سلولی، در دو مدل خطی و نمایی، منجر به شباهت بیشتر نتایج، چه از نظر مقدار تنش و چه از نظر شیب تغییرات، با مشاهدات آزمایشگاهی می‌شود. هم‌چنین، مشاهده شد که با افزایش میزان پهن‌شدن سلول روی بستر، اختلاف مقدار تنش بدست‌آمده برای هسته در مدل‌های فعال با مدل غیرفعال افزایش می‌یابد، به نحوی که تنش پیش‌بینی شده توسط مدل خطی به 3/2 برابر آنچه مدل غیرزنده پیش‌بینی می‌کند، می‌رسد.

Keywords:

پهن‌شدن سلول , کرنش‌ سختی , روش اجزای محدود , سلول بنیادی , شوارتز-کریستوفل