سه شنبه ۱ اسفند ۱۳۹۶ / Tuesday, 20 February, 2018

رشته‌ی مهندسی مکاترونیک چیست


رشته‌ی مهندسی مکاترونیک چیست
امروزه کمتر محصول صنعتی را می توان یافت که ترکیبی از حوزه های مختلف مهندسی نباشد. اگر بیشتر به محیط زندگی خود و محصولاتی که در زندگی روزمره از آنها استفاده می شود دقت کنیم، از ساعت مچی دیجیتالی تا ماشین لباسشویی در آشپزخانه، خودروی شخصی یا عمومی که با آن به محل کار می رویم، چاپگرها و اسکنرها در محیط اداری و غیره، همگی نمونه هایی از ترکیب حوزه های مختلف مهندسی و به خصوص مکانیک و الکترونیک است. اگر هم با محصولات جدیدتر صنعتی آشنا باشیم، تجمیع نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر با حوزه های فوق را به وضوح می توان در بسیاری از محصولات از جمله ماشین های لباسشویی و خشک کن جدید هوشمند، دوربین های خودتنظیم، روبوت های صنعتی، خودروهای مجهز به سیستم ترمز ضدقفل، دیسک درایوهای کامپیوتر، فرهای مایکروویو، تلفن های همراه، سیستم پخش دیجیتال، محصولات دفاعی مدرن و تجهیزات پزشکی شناسایی کرد که مثال هایی از ترکیب حوزه های مهندسی مذکور است. در واقع، پیشرفت روزافزون علوم فناوری اطلاعات، الکترونیک به خصوص الکترونیک قدرت، ریزپردازنده ها و همچنین سیستم های هوشمند، به همراه نیاز روزافزون به تولید محصولات صنعتی با کیفیت بهتر، هزینه کمتر و زمان تولید کوتاه تر، افق جدیدی را در طراحی و ساخت محصولات الکترومکانیکی، به همراه آورده است. این فناوری که براساس تجمیع مهندسی مکانیک، الکترونیک، کامپیوتر و سیستم های کنترل است، مکاترونیک نامیده می شود. این واژه ترکیبی از دو بخش «مکا» مخفف مکانیسم و «ترونیک» مخفف الکترونیک است. واژه مکاترونیک برای اولین بار در اواخر دهه ۶۰ میلادی توسط یک مهندس ژاپنی، که در زمینه کنترل کامپیوتری موتورهای الکتریکی در شرکت یاسکاوا الکتریک تحقیق می کرد معرفی شد. تاکنون تعریف های گوناگونی از مکاترونیک ارائه شده است که مهمترین آن عبارت است از: «یک ترکیب هم افزایانه از مهندسی مکانیک، الکترونیک، کامپیوتر، سیستم های کنترل و فناوری اطلاعات در طراحی و ساخت محصولات و فرآیندهای صنعتی با دقت بالا».
در واقع مکاترونیک یک تفکر جدید در طراحی و تولید محصولات صنعتی است که به مهندسان اجازه می دهد تا با یکپارچه سازی حوزه های تخصصی یاد شده، از اولین مراحل طراحی و تولید، به خلق محصولاتی با کیفیت بهتر، قابلیت اعتماد بالاتر، هزینه کمتر و در زمان کوتاه تر، بیندیشند. عناصر اصلی یک سیستم مکاترونیکی عبارتند از فرآیند مکانیکی یا الکترومکانیکی، حسگرها، محرکه ها، ریزپردازنده ها و نرم افزار کنترل کننده سیستم. در طراحی کلاسیک، اجزای مختلف یک سیستم به طور جداگانه طراحی شده و سپس تجمیع صورت می گیرد ولی در مکاترونیک، اجزای مکانیکی و الکتریکی به همراه استراتژی کنترلی از ابتدا به صورت یک سیستم یکپارچه در نظر گرفته می شوند و این به معنای مهندسی همزمان در طراحی است. نکته مهم در اینجا تفاوت مهندسی الکترومکانیک با مکاترونیک است. در مهندسی مکاترونیک، با آن که عموماً با سیستم های الکترومکانیکی سروکار داریم، نکته اساسی در حاکمیت همزمان بودن طراحی، یکپارچه سازی و حتی بهینه سازی است، در حالی که مهندسی الکترومکانیک لزوماً این معنا را نمی دهد. به عنوان مثال، در تفکر مکاترونیکی دیگر جایز نیست یک سیستم را از ابتدا طراحی کنید بدون آنکه به استراتژی کنترلی آن اندیشیده باشید. در اینجا ممکن است این سئوال پیش بیاید که منظور از یکپارچه سازی چیست؟ به طور کلی باید گفت که یکپارچه سازی در دو بعد مطرح است: طراحی و تولید. در مرحله طراحی اجزا، اگر هماهنگی با سایر اجزای سیستم در نظر گرفته شود قطعاً نتایج بهتری در پی خواهد داشت. به طور کلی، روند طراحی مکاترونیکی با تحلیل بازار و نیازهای مشتری آغاز و سپس مشخصات مورد نیاز محصول براساس تحلیل های انجام شده، تعیین می شود. با آغاز روند طراحی، مرزهای بین حوزه های گوناگون مهندسی کم رنگ شده و یکپارچه سازی این حوزه ها ضروری می نماید چرا که محدودیت ها و تصمیم گیری ها در یک حوزه در واقع تابعی است از محدودیت ها و تصمیم گیری ها در حوزه های دیگر. به عنوان مثال در بحث کنترل موتورهای الکتریکی، امروزه دیگر برای کاهش زمان و هزینه تولید و بهبود کیفیت، طراحی موتور و درایو الکتریکی و کنترل کننده دیجیتال و حسگرها، همگی با هم در نظر گرفته می شوند. یکی از مسائل صنعتی _ تحقیقاتی، روش های کنترل سرعت بدون استفاده از حسگرهای سرعت، به منظور کاهش هزینه است، یعنی یک موتور الکتریکی را به یک مهندس کنترل می دهند تا یک کنترل کننده سرعت بدون استفاده از حسگر سرعت، طراحی کند. کارهای زیادی در این زمینه انجام شده ولی بعد از مدت ها به این نتیجه رسیده اند که بهتر است از همان ابتدا، هنگام طراحی موتور الکتریکی، استراتژی کنترل بدون حسگر در نظر گرفته شود، یعنی موتور را طوری طراحی کنیم تا کنترل آن بدون حسگر خارجی تا حد زیادی آسان شود. واضح است که این یکپارچه سازی باعث کاهش هزینه و زمان تولید محصول صنعتی خواهد شد.
بعد دیگر یکپارچه سازی، در مرحله تولید است. شمای کلی یک سیستم کلاسیک الکترومکانیکی شامل فرآیند مکانیکی، محرکه ها و حسگرها و همچنین پردازشگر اصلی است. در واقع الگوریتم کنترلی در پردازشگر اصلی اجرا می شود. بسیاری از فرآیندهای صنعتی کلاسیک در قالب فوق نمایش داده می شوند.
در سیستم های مکاترونیکی، یکپارچه سازی اجزا در مرحله تولید، به دو روش انجام می شود: یکپارچه سازی سخت افزاری و یکپارچه سازی نرم افزاری. در یکپارچه سازی سخت افزاری، فرآیند مکانیکی به همراه حسگرها، محرکه ها و پردازشگرها، به عنوان یک سیستم جامع در نظر گرفته می شوند. در اینجا معمولاً خود حسگرها و یا محرکه ها دارای پردازشگرهای محلی هستند که عموماً به آنها حسگرها و یا محرکه های هوشمند اطلاق می شود. در اینجا اجزای سیستم دارای ارتباطات محلی بوده که این ارتباطات، معمولاً از طریق خطوط ارتباطی باس یا به صورت بی سیم است. در یکپارچه سازی نرم افزاری، یک سیستم نظارتی یا به عبارتی کنترل کننده مرکزی، به منظور مدیریت کل فرآیند، تشخیص خطا و بهینه سازی، بر کل سیستم نظارت می کند که در واقع به معنای پردازش اطلاعات در یک سطح بالاتر است. معمولاً این سیستم نظارتی یک سیستم هوشمند است که این امر تصمیم سازی برای بهبود عملکرد سیستم فیزیکی را قابل اجرا می سازد. در اینجا می توان به این نکته پی برد که یکی از دلایل منحصر به فرد بودن محصولات مکاترونیکی، به کارگیری قدرت محاسباتی بالا در خلق سیستم هایی است که دارای کیفیت و قابلیت اعتماد بسیار بالا هستند.
● محصولات مکاترونیکی
فناوری مکاترونیک در بسیاری از زمینه ها کاربرد روزافزونی پیدا کرده است که در اینجا به بعضی از آنها اشاره می کنیم. در صنایع خودروسازی، استفاده از موتورهای با کنترل الکترونیکی به جای کنترل کننده سنتی آن یعنی کاربراتور، باعث بهبود عملکرد موتور و کاهش مصرف سوخت و آلودگی شده است. همچنین سیستم ترمزهای ضدقفل، سیستم تهویه هوای اتوماتیک، فرمان های با کمک الکتریکی _ هیدرولیکی، خودروهای الکتریکی _ ترکیبی و… از دیگر کاربردهای فناوری مکاترونیک در صنایع خودروسازی هستند. در زمینه محصولات صنعتی با مصارف خانگی، می توان به ماشین های لباسشویی و یا خشک کن جدید اشاره کرد که عملکرد آنها با استفاده از کنترل هوشمند به منظور مصرف بهینه انرژی، صرفه جویی در مصرف آب و همچنین افزایش کیفیت، بهبود فراوانی یافته است.
در محصولات صنعتی با کاربرد اداری، می توان به چاپگرها و اسکنرهای لیزری، دستگاه های کپی دیجیتال و یا دیسک درایوهای جدید اشاره کرد که از جمله محصولات مکاترونیکی هستند. در زمینه صنایع دفاعی می توان به سیستم های هدایت موشک و یا سلاح های هوشمند اشاره کرد. همچنین از دیگر محصولات مکاترونیکی، دوربین های خودتنظیم، ماشین های ابزار کامپیوتری و روبوت های صنعتی هستند که تاثیر فراوانی در کاهش هزینه و زمان تولید و بهبود کیفیت محصولات تولیدی گذاشته اند.
●آموزش مکاترونیک
با توجه به گسترش نیاز روزافزون صنعت به استخدام نیروهای ماهر در مهندسی مکاترونیک، تربیت نیروی انسانی در این زمینه بیش از پیش اهمیت یافته است. نکته مهم و اساسی در آموزش مکاترونیک این است که یک مهندس مکاترونیک باید دارای تخصص های چندحوزه ای باشد، بدین معنا که تسلط به اصول اساسی مهندسی مکانیک، الکترونیک، کامپیوتر و کنترل، برای او ضروری است چرا که باید قابلیت طراحی در حوزه های مختلف و در نهایت تجمیع و یکپارچه سازی این حوزه ها را داشته باشد. هم اکنون در تعداد قابل توجهی از دانشکده های مهندسی برق و مکانیک در دنیا، گرایش مکاترونیک در سطوح کارشناسی و بالاتر ایجاد شده است.
هسته اصلی محتوی آموزشی مهندسی مکاترونیک، ترکیبی از دروس اساسی گرایش های سیستم های کنترل، الکترونیک، کامپیوتر و مهندسی مکانیک است

منبع :
http://www.robot.۲ir.ir

منبع : پایگاه علمی دانش پژوهان

مطالب مرتبط

رشد و تمایز سلول های مزانشیمی روی داربست هیدروکسی آپاتیت در مهندسی بافت استخوان


رشد و تمایز سلول های مزانشیمی روی داربست هیدروکسی آپاتیت در مهندسی بافت استخوان
بهترین گزینه برای اعمال جراحی ارتوپدی استفاده از پیوند استخوان autologous برای تحریك استخوان سازی و تثبیت ایمپلنت می باشد؛ در حالیكه تعداد محدودی استخوان برای autograft (بافت خود فرد) موجود است و احتمال ایجاد مشكلات زیادی در محل دهنده وجود دارد. Allografts ( بافت فرد دیگر) از بانك استخوان در حال حاضر راه كار دیگری است ، اما احتمال بالای عواقبی چون بیماری graft-versus-host و انتقال بیماری های عفونی و در نتیجه پس زدن بافت وجود دارد. بنابراین استفاده از یك روش جایگزین مورد تحقیق قرار گرفته است. كشت سلول های استخوان زا روی داربست متخلخل می تواند یك راهكرد جدید برای پیوند استخوان با استفاده از سلول های مزانشیمی خود شخص باشد.
۱) ساختار استخوان
اولین قدم در مهندسی بافت استخوان و غضروف ، بررسی ساختار و عملكرد این سلول ها در سلسله مراتب مختلف است. استخوان از یك قالب یا ماتریس آلی محكم تشكیل شده كه بوسیلهٔ رسوب املاح كلسیم تقویت می شود. [۱] املاح متبلوری كه در ماتریس آلی استخوان رسوب می كنند اصولاَ از كلسیم و فسفات تشكیل شده اند و فرمول املاح متبلور اصلی كه هیدروكسی آپاتیت ها نامیده می شوند، بقرار زیر است: Ca ۱۰ (Po۴) ۶ (OH) ۲ .هر بلور كریستال حدود ۴۰۰ آنگستروم طول، ۱۰ تا ۳۰ آنگستروم ضخامت و ۱۰۰ آنگستروم پهنا دارد و به شكل یك صفحه مسطح بلند است. نسبت كلیسم به فسفر در شرایط تغذیه ای مختلف بسیار متغیر بوده و بر اساس وزن بین ۳/۱ تا ۲ تغییر می كند.
هر فیبر كلاژن از قطعات تكرار شونده به فاصلهٔ هر۶۴۰ آنگستروم در طولش تشكیل شده است. بلورهای هیدروكسی آپاتیت در مجاورت هر قطعه از فیبر قرار گرفته و محكم به آن میچسبند. (شكل ۱) این اتصال نزدیك از لغزیدن كریستالها و فیبرهای كلاژن بر روی یكدیگر و خارج شدن از محل خود جلوگیری می كند وبرای تأمین استحكام استخوان ضروری است.
۱) هیدروكسی آپاتیت
هیدروكسی لاپاتیت كه اغلب هیدروكسی آپاتیت نامیده می شود، یك ماده معدنی و از اشكال طبیعی كلسیم آپاتیت است و بطور طبیعی در استخوان ، دندان و مرجان های دریایی یافت میشود. فرمول هیدروكسی آپاتیت Ca۵(PO۴)۳(OH) است كه اغلب به صورت Ca۱۰(PO۴)۶(OH)۲ نوشته می شود كه مشخص كننده دو مولكول در هر واحد سلول می باشد. [۶ و ۵]
در بین خواص و ویژگی های هیدروكسی آپاتیت به عنوان یك بیومتریال ، مهمترین ویژگی را می توان زیست سازگاری عالی آن دانست.[۷] در واقع هیدروكسی آپاتیت زیست فعال است . زیست فعال بودن یك ماده توانایی آن ماده را برای اتصال به بافت زنده بدون ایجاد لایه كلاژنی بیان می كند. علاوه بر زیست سازگاری عالی ، به نظر میرسد كه هیدروكسی آپاتیت پیوند شیمیایی مستقیمی با بافت های سخت برقرار می كند.
۲) مهندسی بافت استخوان
یكی از مسائل پیش روی جراحی ارتوپدی بازسازی عیوب اسكلتی است ، گرچه این عیوب با نمونه های آلوگرافتی استخوان قابل ترمیم است ، اما پتانسیل شكست بالا باعث شكست استخوانی می گردد.مهندسی بافت علم طراحی و تولید بافت های جدید برای ترمیم اندام های آسیب دیده و جایگزین قسمت های از دست رفته به علت عوامل مختلف است. در بین بافت های بدن ، استخوان پتانسیل بالایی برای تولید مجدد دارد و از این رو یك نمونه مناسب برای مهندسی بافت به شمار میرود.
پیوند استخوان ، سالیان متمادی به وسیله جراحان ارتوپدی استفاده شده است . برای درمان یك شكستگی استخوان ، سلول های سازنده استخوان به ماتریس برای رشد و اتصال مواد معدنی و پروتئین های تولید شده نیاز دارند. در حالت عادی كه شكستگی رخ می دهد ،فضای شكستگی را لخته های خون و بافت همبند پر می كند كه برای رشد استخوان لازم هستند. اما در شكستگی ها و عیوب بزرگ ، این روند درمان كه توسط بدن انجام می شود كارساز نبوده و پیوند استخوان لازم می شود. فاكتور های مؤثر در پیوند استخوان در شكل زیر نشان داده شده اند (شكل ۳ ). اولین گزینه استفاده از استخوان خود فرد (autograft ) است كه معمولا از استخوان لگن خاصره گرفته شده به محل مورد نظر پیوند زده می شود. مقدار تقاضا برای پیوند از خود فرد از منبع موجود تجاوز می كند چون تنها برداشت نمونه های كوچك از بیمار امكان پذیر است. مشكل بزرگ دیگر احساس درد و رنج بیمار در محل دهنده ، پس از عمل جراحی است.
شكل ۳ – فاكتور های مؤثر در پیوند استخوان. از آنجاییكه تنها سلول های زنده قادر به تولید استخوان جدید هستند ، موفقیت هر پیوند استخوان مستلزم داشتن تعداد سلول استخوان زا كافی در محل است. یك پیوند استخوان ایده آل باید بتواند یك قالب استخوانی برای تجمع و رسوب استخوان ایجاد كند. فاكتورهای رشد osteoinductive ، كه در استخوان طبیعی انسان وجود دارند، با تحریك سلول های بنیادی یا سلول های استخوانی نابالغ به رشد و بالغ شدن ، استخوان را شكل می دهند.
در autograft مدت زمان جراحی و در نتیجه هزینه ها و ریسك برای بیمار افزایش می یابد.از allograft ( كه استخوان انسان دیگر پیوند زده می شود) امروزه اغلب در جراحی های مفاصل پروستتیك استفاده می شود. پیوندXenograft اكثرا آپاتیت گاوی یا خوكی و مرجان های دریایی است. این بافت ها مشكلاتی از قبیل كم دوامی ، استحكام مكانیكی غیر قابل پیش بینی و ریسك انتقال بیماری را دارند. یك آیئن نامه اروپایی استفاده از آنها را در آینده نزدیك محدود خواهد كرد.
۳.۱ ) فاكتورهای osteoinductive
فاكتور رشد بزرگترین خانواده از osteoinductive ها است . پروتئین های مورفوژنیك (BMP ) از همه مهمتر هستند. دشواری تهیه كردن و گران بودن مشكلات آن است. در پیوند سلول های بنیادی ، انتقال سریع پس از برداشتن از ستیغ خاصره مهم است. نشان داده شده است كه تكثیر سلول های بنیادی تا پنج برابر اثر مثبتی در پیوند داشته است. اخیرا افزایش رشد استخوان در اوایل دوره درمان در اثر استفاده از bisphosphonates گزارش شده است. مطالعات حیوانی نیز اثر مثبت هورمون پاراتیروئید و BMP ها را در روند پیوند نشان داده اند. BMP ها استخوان را در محیط in vivo متمركز می كنند. [۸]
۳.۲ ) پیوندهای سینتتیك osteoconductive
اغلب از گروه های كلسیم فسفات ها و كلسیم سولفات ها هستند. اولین بار در ۱۸۹۲ كلسیم سولفات توسط Dressman استفاده شد. امروزه به دلیل استحكام مكانیكی كم و بازجذب سریع در طی ۶ تا ۱۲ هفته ، تمایل چندانی برای استفاده از آن در شكستگی های استخوان نمی باشد. در كاربردهای كلینیكی ، osteoconductive باید استحكام فشاری بیشتر از ۲۵Mpa داشته باشد. زمان تزریق بین ۲ تا۶ دقیقه بوده و زمان setting آن كمتر از ۱۰ دقیقه باشد. تعدادی از فسفات ها با اضافه شدن آب و accelerator های مختلف ، فسفات جامد می شوند مانند هیدروكسی آپاتیت. Osteoconductive در ساختارهایی با تخلخل بالا ساخته می گردد و بطور مكانیكی ترد هستند ، از این رو مواد كامپوزیتی برای مهندسی بافت در حل بررسی هستند. [۸]
بهترین گزینه برای اعمال جراحی ارتوپدی استفاده از پیوند استخوان autologous برای تحریك استخوان سازی و تثبیت ایمپلنت می باشد. در حالیكه تعداد محدودی استخوان برای autografting موجود است و احتمال ایجاد مشكل در محل دهنده زیادی وجود دارد [۱۰]. Allografts از بانك استخوان در حال حاضر راه كار دیگری است ، اما احتمال بالای عواقبی چون بیماری graft-versus-host و انتقال بیماری های عفونی و در نتیجه پس زدن بافت وجود دارد. [۱۳ ، ۱۲ ، ۱۱ ] بنابراین استفاده از یك روش جایگزین مورد تحقیق قرار گرفته است.
كشت سلول های استخوان زا روی داربست متخلخل می تواند یك راهكرد جدید برای پیوند استخوان با استفاده از سلول های مزانشیمی خود شخص باشد. در تحقیقی افزایش و گسترش و تمایز سلول های مزانشیمی را بر داربست های هیدروكسی آپاتیت با اندازه تخلخل ۲۰۰ و ۵۰۰ میكرومتر با هم مقایسه می كنیم. سلول های مزانشیمی را به روش استاتیك و در spinner flasks برای ۱ ، ۷ ، ۱۴ و ۲۱ روز كشت داده و قابلیت تمایز ، تكثیر و توزیع سلول ها را در واحد حجم داربست آنها بررسی و مقایسه می كنیم . نرخ سرعت تمایز سلول های osteogenic با با سنجش فعالیت آلكالین فسفات و زنجیره پلیمری real-time reverse transcriptase برای ۱۰ سلول osteogenic نشان دار شده ، مشخص می شود. سرعت رشد سلول ها و تعداد سلول ها در داربست توسط مقدار DNA در تصویرهای SEM و میكروسكوپ فلوئورسانس مشخص می گردد. [۱۴]
۳) رشد و تمایز سلول های مزانشیمی روی داربست هیدروكسی آپاتیت
در مهندسی بافت استخوان، یك استراژی كشت سلول های osteogenic روی داربست متخلخل است. هدف ارائه یك راه حل جدید برای پیوند استخوان با استفاده از سلول های مزانشیمی خود فرد می باشد. سلول های مزانشیمی انسان را می توان از مغز استخوان برای افزایش و گسترش و تمایز در استئوبلاست ها در محیط in vitro استخراج كرد، كه یك منبع سلول قابل توجهی است. تمایز سلول های مزانشیمی انسان با مجموعه پیچیده ای از هورمون ها و فاكتورهای transcription كه از میان آنها Cbfa۱ [۱۵] و osterix [۱۶] مهمتر هستند ، كنترل می شود.
كشت سلول های مزانشیمی انسان روی داربست های ۳D به دلیل ضعف توزیع غذا و اكسیژن رسانی به بخش مركزی داربست و حتی پخش و توزیع سلول ها ،آسان نیست. این مشكل سایز داربست را در روش كشت استاتیك محدود میكند چون سلول ها تنها می توانن حدود‌اً در عمق m µ ۲۵۰ رشد كنند. [۱۷،۱۸]روش های كشت دینامیك مختلفی مورد بررسی قرار گرفتند تا بر مشكل نفوذ غلبه كنند : كشت روی orbital shaker [۱۹] ، rotating wall vessel bioreactors [۲۰،۲۱ ،۲۲] ، spinner flasks [۲۲،۲۳] و bioreactors [ ۲۳ ، ۲۴] . در تحقیقات مختلفی نشان داده شد كه این روش ها اثر مثبتی بر تكثیر و تمایز سلول ها دارند.
مطالعات زیادی بیومتریال های متخلخل ۳D با ویژگی های ساختاری و شیمیایی مختلف را برای ترمیم بافت استخوان مورد بررسی قرار دارند. هیدروكسی آپاتیت از جمله موادی است كه ویژگی های مناسب را دارد و در فرم های مختلف، مورد تایید FDA قرار گرفته است و در حال حاضر به عنوان پركننده استخوان كاربرد كلینیكی دارد. نسل بعدی ، پركننده های استخوان اسفنجی می توانند به عنوان داربست برای مهندسی بافت استخوان باشند. پارامترهای مهم داربست تخلخل و اندازه سوراخ مناسب هستند. طراحی داربست هایی كه برای پیوند استخوان بكار می روند، تقلیدی از ساختار میله میله استخوان با سایز تخلخل های ۲۰۰ و ۹۰۰ میكرومتر است. اندازه تخلخل برای غذا رسانی سلول ها ، چسبندگی سلول ها ، رشد و در نتیجه تمایز دراری اهمیت است. [۲۵ ، ۲۶ ]
هدف بررسی اثر كشت دینامیك و اندازه تخلخل های داربست روی سلول های بنیادی مغز استخوان انسان است. در اینجا از hMSC– telomerase reverse transcriptase(TERT) كه فنا ناپذیر و امكان تمایز دارند استفاده می شود. [۲۷ ،۲۸ ] از داربست هایی با تخلخل ۲۰۰ و ۵۰۰ میكرومتر استفاده می شود. سلول های مزانشیمی روی داربست ها به دو روش استاتیك و دینامیك كشت داده شده و توزیع و پخش ، تكثیر و تمایز سلول ها بررسی می شوند.
۴.۱ ) داربست
داربست از یك core از كلسیم كربنات با لایه ای نازك از هیدروكسی آپاتیت در لایه خارجی تر تشكیل شده است. قطر داربست ۱۰mm ، ارتفاع آن ۲mm و با یك hole مركزی ۱.۵mm است. دو نوع داربست با تخلخل های میانگین ۲۰۰ و ۵۰۰ میكرومتر استفاده شد. تصاویر CTµ و SEM داربست را میتوانید در شكل ۴ ببینید. رزولوشن تصاویر CTµ با ۴۰CTµ ، ۱۶ µm است. با CTµ تخلخل داربست های با اندازه سوراخ ۲۰۰ و ۵۰۰ میكرومتر به ترتیب %۷۵ و %۷۸ تعیین شد.(شكل ۴A و ۴B ) مساحت سطح دیواره داربست در واحد حجم هیدروكسی آپاتیت ۵۶ و ۸۱ mm-۱ برای داربست های با تخلخل ۲۰۰ و ۵۰۰ میكرومتر مشخص شد . [۱۴]
تصاویر SEM از داربست نشان می دهند كه داربست با تخلخل ۲۰۰-µm دارای تخلخل های با قطر۱۰۰-۲۰۰µm ( شكل ۴C ) و داربست با تخلخل ۵۰۰-µm دارای تخلخل های با قطر ۳۰۰-۵۰۰µm( شكل ۴D ) هستند. دیواره داربست با بلورهای سوزنی شكل در مقیاس نانو پوشیده شده است كه احتمالاً هیدروكسی آپاتیت هستند. (شكل ۴E ) [۱۴]
۴.۲ ) كمیت DNA
DNA از داربست استخراج می شود چون مقدار DNA متناسب با تعداد سلول ها است. بدین گونه میتوان تكثیر سلول ها را پیگیری كرد. ( شكل ۵ ) در روز ۱ تعداد سلول بیشتری به داربست با تخلخل ۵۰۰-µm ، ۱۰۹% ، نسبت به داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، %۷۴ ، چسبیده بود ( به ازای هر ۱۰۶ سلول تقریبا µg ۷ DNA داریم). برای كشت استاتیك در هر دو نوع داربست كاهش سطح DNA یا ثابت ماندن در ۱۴ روز اول دیده می شود. برای كشت استاتیك ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm در روز ۲۱ به نصف روز ۱ كاهش یافته است و داربست با تخلخل ۵۰۰-µm در روز ۲۱ كمی بیشتر از روز ۱ است.
در كشت دینامیك ، مقدار DNA برای داربست با تخلخل ۲۰۰-µm در طول دوره ثابت ماند و در روز ۲۱ بیشتر از كشت استاتیك است. به نظر می رسد كه كشت دینامیك در و داربست با تخلخل ۵۰۰-µm اثر بیشتری بر تكثیر سلول ها دارد چون مقدار DNA در طول دوره افزایش یافت. این امر با تعداد سلول بیشتر در روز ۱۴ و ۲۱ در هر دو روش كشت نشان داده شده است. در مقایسه داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ،داربست با تخلخل ۵۰۰-µm سطح DNA بالاتری در روز ۱۴ و ۲۱ در هر دو روش كشت دارد. سطح DNA در تمام نقاط زمانی برای داربست با تخلخل ۵۰۰-µm بدون توجه به روش كشت بالاتر است( برای روز ۷ ، ۱۴ و ۲۱ ). [۱۴]شكل ۵ – كمیت DNA . داربست ها دارای تخلخل ۲۰۰ و ۴۰۰ میكرومتر و تحت هر دو شرایط كشت ، استاتیك و دینامیك، برای ۱ ، ۷ ، ۱۴ و ۲۱ روز بررسی شدند ( n=۴ ).
▪ بار سفید : داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت استاتیك .
▪ بار سیاه : داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت دینامیك .
▪ بار خاكستری : داربست با تخلخل ۵۰۰-µm، كشت استاتیك .
▪ بار راه راه : داربست با تخلخل ۵۰۰-µm، كشت دینامیك.
مقدار DNA در هر µg داربست نشان داده شده است. تفاوت واضحی بین كشت دینامیك و استاتیك در داربست با تخلخل یكسان در هر زمان مشخص و همچنین بین داربست با تخلخل های متفاوت در یك روش كشت دیده می شود.
۴.۳ ) فعالیت ALP
فعالیت ALP یكی از معمولترین ماركرهای استئوژنز است و برای سنجش تمایز سلول های استخوان سازی بكار می رود. این فعالیت بعد از یك مدت زمان مشخص به پیك می رسد و دوباره كاهش می باید. در شكل ۷ ، فعالیت ALP ترسیم شده است. در روز اول داربست با تخلخل ۵۰۰-µm در مقایسه با ۲۰۰-µm، فعالیت ALP بالاتری دارد. برای داربست با تخلخل ۲۰۰-µm در كشت استاتیك فعالیتALP بطور یكنواخت از روز ۱ تا ۲۱ افزایش یافت. در روش كشت spinner flask در داربست با تخلخل۲۰۰-µm ، فعالیت ALP در روز ۱۴ به حداكثر رسید كه تفاوت فاحشی با كشت استاتیك دارد. در داربست با تخلخل ۵۰۰-µm ، فعالیت ALP در روش كشت spinner flask نیز در روز ۱۴ به حداكثر رسید ولی تفاوت چندانی با نمونه های كشت استاتیك ندارد.به علاوه در مقایسه داربست ها با تخلخل ۲۰۰-µm و ۵۰۰-µm در روزهای ۷ و ۱۴ در كشت spinner flask ، داربست با تخلخل۲۰۰-µm ، فعالیت ALP بالاتری دارد. سطح ALP در روزهای ۷ ، ۱۴ و ۲۱ بدون در نظر گرفتن روش كشت برای داربست با تخلخل ۵۰۰-µm پایین تر است. [۱۴]
شكل ۶ – ALP activity سلول های مزانشیمی با هر µg DNA در داربست نرمالیزه شده است. داربست ها دارای تخلخل ۲۰۰ و ۴۰۰ میكرومتر و تحت هر دو شرایط كشت ، استاتیك و دینامیك، برای ۱ ، ۷ ، ۱۴ و ۲۱ روز بررسی شدند ( n=۴ ).
▪ بار سفید : داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت استاتیك .
▪ بار سیاه : داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت دینامیك .
▪ بار خاكستری : داربست با تخلخل ۵۰۰-µm، كشت استاتیك .
▪ بار راه راه : داربست با تخلخل ۵۰۰-µm، كشت دینامیك.
تفاوت واضحی بین كشت دینامیك و استاتیك در داربست با تخلخل یكسان در هر زمان مشخص و همچنین بین داربست با تخلخل های متفاوت در یك روش كشت دیده می شود.
۴.۴ ) بافت شناسی
به منظور تعیین كردن چگونگی توزیع سلول ها در داربست ، از قسمت مركزی داربست قسمتی را برش داده و رنگ امیزی كردند و سپس تصاویری توسط میكروسكوپ فلوئوررسانس تهیه شد. تصاویر از بخش فوقانی تا تحتانی مقطع مركزی داربست تهیه شده اند. (شكل ۷ ) تفاوت آشكاری بین كشت دینامیك و استاتیك در هر دو نوع داربست در روز ۲۱ مشاهده می شود.
همچنین شكل نشان می دهد كه تعداد سلول بیشتری در داربست با تخلخل ۵۰۰-µm در نقاط زمانی مورد بررسی وجود دارد. در روز ۲۱ كشت استاتیك داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، لایه نازكی از سلول ها در محیط بیرونی داربست و تعداد بسیار كمی سلول در بخش مركزی داربست وجود دارد. به علاوه ، نتایج بافت شناسی مشخص می كند كه در كشت استاتیك داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، تعداد سلول ها از روز اول تا بیست و یكم كاهش یافته اند. از سوی دیگر ، افزایش تعداد سلول ها در روش كشت دینامیك از روز اول تا بیست و یكم در داربست با تخلخل ۲۰۰-µm مشاهده می شود و تعداد زیادی سلول در قسمت مركزی داربست موجود است. با مقایسه شكل های ۷D و ۷E معلوم می شود كه در كشت استاتیك داربست با تخلخل ۵۰۰- µm ، تعداد سلول ها ثابت مانده است. مانند داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، تعداد سلول ها در كشت دینامیك از روز اول تا بیست و یكم افزایش قابل توجهی داشته و تعداد زیادی سلول در بخش مركزی داربست وجود دارد. [۱۴]
شكل ۷ – تصاویر از مقطع مركزی داربست می باشند. (A) روز ۱ ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، (B) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت استاتیك (C) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت دینامیك ، (D) روز ۱ ، داربست با تخلخل ۵۰۰-µm ، (E) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۵۰۰-µm ، كشت استاتیك ، (F) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۵۰۰-µm، كشت دینامیك
SEM ( ۴.۵
جهت بررسی مورفولوژی سلول ، از سطح فوقانی داربست تصاویر SEM تهیه شده است (شكل–۸ ) . در روز اول تفاوت آشكاری بین داربست های با تخلخل ۲۰۰-µm و ۵۰۰-µm وجود دارد. تعداد سلول بیشتری در داربست با تخلخل ۵۰۰-µm وجود دارد (شكل ۸D) و شروع به تشكیل سطح سلول ها نموده در حالیكه سلول ها در داربست با تخلخل ۲۰۰-µm از هم منفك ترند (شكل ۸A) . در روز ۲۱ از كشت استاتیك ، یك صفحه نازك از سلول ها و ماتریكس داربست های با تخلخل ۲۰۰-µm (شكل ۸B ) و ۵۰۰-µm (شكل ۸E) پوشانده است . در روز ۲۱ كشت دینامیك ، لایه ضخیمی از سلول و ماتریكس خارج سلولی در دو داربست با تخلخل ۲۰۰-µm و ۵۰۰-µm وجود دارد. در شكل های ۸G و ۸H تصاویر close-up چسبندگی سلول ها را به ماتریكس نشان می دهند. این شكل ها معلوم می كنند كه در هر دو داربست با تخلخل ۲۰۰-µm و ۵۰۰-µm در روز اول نقاط كانونی اتصال سلول ها در سطح زبر و خشن بلورهای هیدروكسی آپاتیت است كه با جزئیات در شكل ۴E نشان داده شده بود. اغلب بلورهای هیدروكسی آپاتیت در درون تخلخل های داربست واقع می شوند و تمایلی به قرار گرفتن در مقاطع برش بالا و پایین ندارند. [۱۴]
شكل ۸ – تصاویر SEM از سطح فوقانی داربست . مقیاس ۴۰۰-µm برای اشكال A تا F . (A) روز ۱ ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، (B) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت استاتیك (C) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm ، كشت دینامیك ، (D) روز ۱ ، داربست با تخلخل ۵۰۰-µm ، (E) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۵۰۰-µm ، كشت استاتیك ، (F) روز ۲۱ ، داربست با تخلخل ۵۰۰-µm، كشت دینامیك. مقیاس ۵۰-µm برای شكل G و ۹۰-µm برای شكل H . پیكان های سفید در این دو شكل مشخص كننده كانون چسبندگی هستند. (G) روز ۱ ، داربست با تخلخل ۲۰۰-µm و (H) روز ۱ ، داربست با تخلخل ۵۰۰-µm
۴.۶ ) نتیجه گیری
دو روش كشت و داربست هایی با دو اندازه تخلخل مختلف بررسی شده قابلیت تمایز ، تكثیر و توزیع سلول ها را در واحد حجم داربست آنها بررسی و مقایسه كردیم . به این نتیجه رسیدیم كه داربست های با تخلخل m µ ۲۰۰ دارای نرخ سرعت تمایز سلول های استخوان زا بالاتری نسبت به داربست های با تخلخل m µ ۵۰۰ هستند و از طرفی در داربست های با تخلخل m µ ۵۰۰ سرعت رشد سلول ها بیشتر و تعداد سلول بیشتری نیز در داربست وجود دارد. بنابراین میكرو تخلخل های یك داربست ۳D بیومتریال میتواند برای كنترل سلول های مزانشیمی انسان به منظور خاص بكار رود. همچنین پی بردیم كه روش كشت دینامیك spinner flasks باعث افزایش تكثیر ، تمایز و توزیع و پخش سلول ها در داربست می شود. پس كشت دینامیك spinner flasks یك سیستم ساده برای استفاده و هزینه معقول برای كشت سلول های مزانشیمی انسان روی داربست های ۳D در اندازه های كوچك تا متوسط می باشد. مطالعاتی در محیط in vivo لازم است تا معلوم شود كدام MSC/scaffolds برای كاربردهای كلینیكی مناسب می باشد. [۱۴]

وبگردی
بار دیگر زیر گرفتن ماموران پلیس با ماشین سواری توسط دراویش
بار دیگر زیر گرفتن ماموران پلیس با ماشین سواری توسط دراویش - باز هم زیر گرفتن ماموران امنیتی و نیروی انتظامی توسط یک ماشین دیگر سواری توسط اراذل خیابان گلستان هفتم
تهدید نیروی انتظامی توسط دراویش ساعتی قبل از درگیری در پاسداران
تهدید نیروی انتظامی توسط دراویش ساعتی قبل از درگیری در پاسداران - تهدید نیروی انتظامی توسط وحوش #دراویش، ساعتی قبل از جنایت تروریستی با اتوبوس:«فقط نیم ساعت وقت دارید تا باید بدون قید و شرط برادرمون رو آزاد کنید...»
حمله با اتوبوس به مأموران پلیس در پاسداران
حمله با اتوبوس به مأموران پلیس در پاسداران - کی از دراویش گنابادی با اتوبوس به مردم و مأموران پلیس در خیابان پاسداران تهران / گفته میشود تعداد شهدای ناجا در حمله آشوبگران فرقه ضاله گنابادی و حامیان نورعلی تابنده به ۴ تن رسیده است.
لحظه مواجهه وزیر راه با خانواده قربانیان سانحه هواپیمای
لحظه مواجهه وزیر راه با خانواده قربانیان سانحه هواپیمای - به دنبال سقوط هواپیمای تهران-یاسوج ویدیو لحظه مواجه خانواده های جانباختگان را با وزیر مشاهده می کنید.
حمله با چاقو به یک راننده سر پارک خودرو
حمله با چاقو به یک راننده سر پارک خودرو - تصاویری دردناک از حمله مرد موتور سوار با چاقو به یک مرد راننده در حضور همسر و فرزندش در شهرستان داراب استان فارس را در ویدئوی زیر می بینید. به نظر میرسد این اتفاق در پی جرو بحثی بر سر پارک کردن وسایل نقلیه روی داده است!
اگر «عدم رویارویی با حریفان اسرائیلی» آرمان ماست چرا پنهانی و دزدکی؟
اگر «عدم رویارویی با حریفان اسرائیلی» آرمان ماست چرا پنهانی و دزدکی؟ - آنچه مشخص است جمهوری اسلامی ایران باید تصمیم مشخص و درستی درباره سیاست عدم رویارویی با ورزشکاران رژیم صهیونیستی بگیرد. دیگر نمی‌توان با این روش تعقیب و گریزی با این مسئله برخورد کرد. دیگر نمی‌توان ورزشکاران را از مقابله با کشتی‌گیران اسرائیلی باز داشت و در برابر رسانه‌های جهانی گفت به خاطر مصدومیت در میدان حاضر نمی‌شویم و در داخل جشن بگیریم که ما عزت‌مان را حفظ کردیم و...
ویدئو / حضور خانواده مسافران هواپیمای یاسوج در محل حادثه
ویدئو / حضور خانواده مسافران هواپیمای یاسوج در محل حادثه - برخی از خانواده‌های مسافران هواپیمای تهران - یاسوج که صبح یکشنبه (۲۹ بهمن) در ارتفاعات سقوط کرد، در حوالی مناطق احتمالی وقوع حادثه حضور یافته‌اند تا از نزدیک در جریان عملیات جست‌وجوی لاشه هواپیما قرار بگیرند. نیروهای حاضر در محل نیز برای آنها توضیح می‌دهند که چرا کار این عملیات با دشواری‌هایی مواجه است.
بدل ایرانی آنجلینا جولی رونمایی شد !
بدل ایرانی آنجلینا جولی رونمایی شد ! - شب گذشته مراسم اکران فیلم بلوک 9 خروجی 2 به کارگردانی علیرضا امینی و تهیه کنندگی محمدرضا شریفی نیا و نیز فیلم شاخ کرگدن در پردیس سینمایی ملت برگزار گردید.
اظهارات جنجالی احمدی نژاد در مقابل دادگاه
اظهارات جنجالی احمدی نژاد در مقابل دادگاه - سخنرانی پرحاشیه احمدی نژاد در مقابل دادگاه بقایی
    با سالاد میگو جلوی پیری پوست را بگیرید
    زمستان فصل غذاهای دریایی است. فصل ماهی و میگو و غذاهایی سرشار از سلامت. حالا وقتش است؛ هرچه در تابستان ماهی و میگو نخوردید حالا باید جبران کنید.