شبیه سازی و ارزیابی توزیع غلظت اکسیژن در تراشه ریزسیالی جهت کاربرد در کشت سلول های سرطانی

تومورها اغلب شامل نواحی هستند که کمبود اکسیژن شدید یا متناوب دارند . در شرایط کمبود اکسیژن، تومور رگ های خونی اطراف را وادار بهگسترش (رگ زایی) در داخل تومور میکند. سلو لهای موجود در ریز محیط تومور در اثر افزایش تکثیر در معرض تغییرات مکانی و زمانی تنشاکسیژن قرار می گیرند. چنین ناهمگنی اکسیژن بر رفتار سلول های سرطانی تاثیر می گذارد و منجر به رشد سرطان و متاستاز می شود. در این مقالهبه شبیه سازی دو سیستم ریزسیالی تولید گرادیان غلظت اکسیژن پرداخته شد و با کمک نرم افزار کامسول و حل معادلات انتقال مومنتوم و انتقالجرم، توزیع غلظت اکسیژن در سیستم به دست آمد. اولین دستگاه دارای یک منطقه ژل سه بعدی مرکزی است که به عنوان یک ماتریس برونسلولی عمل می کند و در کنار آن کانال های مایع قرار گرفته است. در هر طرف، یک کانال گاز وجود دارد که از طریق آن مخلوط های گاز مناسببرای ایجاد تنش اکسیژن یا گرادیان یکنواخت در داخل دستگاه تامین می شود. دستگاه شبیه سازی شده ی دوم ، یک سیستم ریزسیال دو لایه استکه دو کانال گاز موازی در بالای کانال های مایع و کانال ژل برای افزایش تبادل گاز قرار گرفته است. علاوه بر این، در کانال ژل از ژل کلاژن نوع (۱)استفاده شد تا توزیع غلظت اکسیژن در محیط متخلخل نیز بررسی شود. دستگاه دوم می تواند یک حالت کمبود اکسیژن یکنواخت در سطو حاکسیژن تا ۰.۴ ٪ و همچنین یک گرادیان اکسیژن خطی از ۳ ٪ تا ۱۸ ٪ در سراسر کانال ژل در مدت ۵۰۰ ثانیه ایجاد کند . زمان رسیدن به حالتپایدار برای سیستم دولایه به طور قابل ملاحظه ای از سیستم تک لایه کمتر است. علاوه بر این، در حالت کمبود اکسیژن به غلظت کمتری برایاکسیژن در مرکز کانال ژل می رسد و در شرایط گرادیان غلظت اکسیژن، بازه بیشتری را در بر می گیرد.

Keywords:

تراشه ریزسیالی , کمبود اکسیژن , گرادیان غلظت اکسیژن , تومور , ژل کلاژن