جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای پیمان نادری بلداجی)
موضوع: بررسی اثر پارامترهای انرژی تشکیل و جدایش و ضخامت غشای سلولی بر پدیده رشد و تقسیم سلولی تحت بارگذاری مکانیکی با استفاده از روش میدان فاز در فضای کارتزین دو بعدی
ارائه دهنده: پیمان نادری بلداجی
استادان راهنما: دکتر مهدی جوان‌بخت
استادان مشاور: دکتر احمدرضا پیشه‌ور
استادان داور: دکتر محمد سیلانی و دکتر مصطفی جمشیدیان
چکیده:
سلول واحد بنیادی تمام موجودات زنده است و فرایندهای چندسلولی شامل رشد، جدایش، مهاجرت و برهم‌کنش بین سلولی هستند. علاوه بر مطالعات گسترده آزمایشگاهی، استفاده از روش‌های محاسباتی نیز برای درک فرایندهای سلولی در حال گسترش می‌باشد. در این پژوهش رشد و تقسیم سلول و توده سرطانی با استفاده از تئوری میدان فاز و با استفاده از دو مدل متفاوت مورد بررسی قرار گرفت و تأثیر پارامترهای مختلف شیمیایی و مکانیکی بر رشد و تقسیم سلول مشخص گردید. شبیه‌سازی این مدل‌ها با استفاده از معادلات دیفرانسیل جزئی در نرم‌افزار کامسول انجام شد. در قسمت اول، به مدل‌سازی غشا بر مبنای تئوری میدان فاز در محیط سیال و بررسی رشد و تقسیم توده تحت شرایط مختلف با پارامترهای غلظت مواد مغذی و فشار پرداخته شد. این مدل شامل معادلات فشار، سرعت و غلظت است و میدان فاز برای دنبال کردن مرز مشترک توده و بافت استفاده شد. هم‌چنین فرایندهایی شامل کموتاکسی و هپتوتاکسی مورد بررسی قرار گرفت. اثر شبکه بندی حل، اندازه میکرومحیط، شکل اولیه توده، ضخامت غشا، ضریب کشش سطحی غشا و ضرایب کموتاکسی و هپتوتاکسی بررسی شد. هم‌چنین رابطه چگالی و فشار به سیستم اضافه شد و اثر فشار مورد بررسی قرار گرفت. اندازه بستر به شدت بر رشد و تقسیم و سرعت این فرایندها تأثیرگذار است. شکل اولیه توده تأثیری در مورفولوژی ندارد و فقط سینتیک را تقویت می‌نماید. محدوده ضخامت غشا برای رشد و تقسیم مشخص گردید و خارج از این بازه یا مورفولوژی غیر واقعی است یا رشد توده بسیار کند اتفاق می‌افتد. ضریب کشش سطحی می‌تواند به قدری زیاد باشد که اجازه رشد به توده ندهد. کموتاکسی و هپتوتاکسی هر دو به رشد و تغییر مورفولوژی توده سرعت می‌دهند ولی کموتاکسی سریع‌تر عمل می‌کند. هپتوتاکسی به سمت تقسیم حرکت می‌کند اما کموتاکسی به سمت شاخه‌ای شدن توده حرکت می‌کند. هر دو عامل عملکرد غیرخطی دارند. مجموع اثر این دو عامل به صورت غیرخطی جمع می‌شود. اضافه شدن چگالی به مدل، امکان اعمال بار مکانیکی را فراهم می‌کند. افزایش مقدار ضریب چگالی موجب کند‌تر شدن سرعت رشد توده می‌شود ولی مورفولوژی متفاوتی ایجاد نمی‌کند. هم‌چنین فشار بحرانی، که به ازای آن از رشد توده جلوگیری می‌شود، به دست آمد. دومین قسمت از پژوهش به مدل‌سازی رشد و تقسیم سلول با تئوری میدان فاز بر مبنای رفتار جامد برای سلول پرداخته است. انرژی مورد استفاده شامل بخش‌های شیمیایی، برهم‌کنش و الاستیک هستند. در این قسمت هم اثر تغییر ضخامت غشا، ضرایب انرژی و مدول الاستیسیته بر رشد و برهم‌کنش سلول‌ها بررسی شد. مدل بدون مکانیک برای برهم‌کنش سه سلول در کنار هم بررسی شد. با توجه به رابطه بین ضریب انرژی و ضخامت غشا، تغییر هر یک از آن‌ها روی دیگری تأثیر دارد. با افزایش ضریب انرژی، ضخامت غشا کم می‌شود و سلول‌ها به صورت یک‌پارچه به رشد و تعامل ادامه می‌دهند. افزایش ضخامت غشا موجب ایجاد مورفولوژی‌های یکنواخت‌تر و فاصله بیش‌تر سلول‌ها از یک‌دیگر می‌شود. تغییر ضریب مربوط به ممانعت از ورود سلول‌ها به داخل مرز دیگری، اثری بر مورفولوژی سلول‌ها و برهم‌کنش آن‌ها نشان نداد. اعمال مدول الاستیسیته به صورت تابعی از پارامتر میدان فاز، اعمال بار مکانیکی به سیستم را ممکن می‌سازد. سیستم تحت نیروی فشاری و با تغییر مدول الاستیسیته با حالت بدون مکانیک مقایسه شد.