تاثیر کرنش بر روی ایجاد آسیب در آکسون سلول عصبی در یک محیط میکروفلویدیک

عوامل مکانیکی ومخصوصا تنش و کرنش نقش مهمی در تعیین سرنوشت سلول دارند. آکسونها به عنوان یکی از بخشهای سلول عصبی که وظیفه انتقال پیام در طول سلول و رساندن آن به سلول بعدی را بر عهده دارند خود دارای ویژگیهای بسیار مهمی میباشند. مطالعه رفتار آکسون تحت شرایط محیطی مختلف میتواند دید بهتری در توسعه روشهای درمانی به منظور بهبود بیماریها و آسیبهای عصبی ایجاد کند. ازجمله مهم ترین عوامل آسیب به می توان به کشیدگی آکسون براثر حرکتهای دورانی یا اثر شتاب بر روی آن اشاره کرد. اهمیت محیطهای میکروفلویدیک در توانایی آنها در شبیه سازی بهتر محیط در ابعاد میکرو که مشابه محیط داخلی بدن و فضای زنده ای که سلول با آن در ارتباط است و همچنین در اختیار گذاشتن ابزاری که توانایی تحریک و بررسی سلول را در ابعاد ریزتر فراهم میکند، میباشد. در این تحقیق با بررسی آکسون در داخل کانال مشاهده شد که رژیم سیال موجود در کانال تاثیری بر پاسخ مکانیکی آکسون ندارد. میزان کرنش اعمال شده تقریبا نزدیک به صفر و تنش نیز ناچیز( در بیشترین مقدار خود 70نیوتن بر مترمربع) گزارش شد. کرنشهای اعمال شده در سه بازه ی زمانی مختلف اعمال شد تا اثرات نرخ کرنشهای مختلف بررسی شود. یک مدل شامل اجزای آکسون، میکروتوبول با خواص الاستیک خطی و نوروفیلامان و آکسلوما با خواص ویسکوالاستیک خطی و بر اساس مدل ماکسوا تعمیم یافته در نظر گرفته شد. نتایج این مدل نشاندهنده ی اثر عمده ی میکروتوبول در قبول کردن بارهای مکانیکی و استحکام کلی آکسون است. همچنین مشاهده شد بیشترین کرنشها در داخل آکسلوما دیده میشود که اهمیت پاسخ مکانیکی آن در ایجاد آسیب را متذکر میشود. همچنین مشاهده شد که بیشترین احتمال آسیب به آکسون، که با مقایسه با حدود بیان شده برای آکسون در منابع بررسی میشود، در کرنش %42 و نرخ 19.1 بر ثانیه دیده میشود. پاسخ آکسون در این حالت تخریب کلی هست.

کلیدواژه ها:

آسیبهای مغزی ناشی از ضربه1 ، اجزای محدود ، برهمکنش سیال-جامد ، آکسون ، تنش و کرنش