เซลล์เม็ดเลือดแดงที่เปลี่ยนรูปร่างตอบสนองต่อแรงเฉือน

รูปร่างของเซลล์เม็ดเลือดแดงขึ้นอยู่กับตำแหน่งในร่างกาย และขณะนี้นักวิจัยในเยอรมนีและฝรั่งเศสได้ใช้ไมโครฟลูอิดิกส์ร่วมกับการจำลองเชิงตัวเลขเพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่สำคัญเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างนี้ เซลล์เม็ดเลือดแดงเป็นวัตถุคล้ายดิสก์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 8 ไมครอนและคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งขององค์ประกอบของเลือด ส่วนที่เหลือ 

เซลล์จะมีรูปร่างเป็นแผ่น biconcave-disk 

สมมาตรที่ขอบหนากว่าตรงกลาง พวกมันไม่ใช่อนุภาคที่แข็งกระด้างและประกอบด้วยไซโตพลาสซึมเหลวที่ถูกห่อหุ้มด้วยเมมเบรน ทำให้โครงสร้างเซลล์โดยรวมมีความยืดหยุ่น ในขณะที่เซลล์เดินทางผ่านร่างกาย เซลล์นั้นจะไหลผ่านหลอดเลือดแดงและเส้นเลือดกว้าง แต่ยังสามารถเจรจากับหลอดเลือดที่แคบได้ ตลอดเวลา เซลล์ถูกแช่อยู่ในพลาสมาเลือดที่ค่อนข้างหนาและหนืด ซึ่งอาจส่งผลต่อรูปร่างของพวกมัน

รูปร่างและความคล่องตัความผิดปกติของเซลล์เม็ดเลือดระหว่างการเดินทางผ่านร่างกายมีบทบาทสำคัญในการเคลื่อนไหวและส่งผลต่อการไหลเวียนของเลือด ดังนั้น การทำความเข้าใจว่ารูปร่างส่งผลต่อการเคลื่อนไหวอย่างไรจึงมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการไหลเวียนโลหิตขั้นพื้นฐาน โรคที่เกี่ยวข้องกับเลือด และวิธีที่ยาเคลื่อนผ่านร่างกาย

นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่าเซลล์เม็ดเลือดแดงได้รับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างในหลอดเลือดที่แคบเนื่องจากการมีแรงเฉือน ด้วยอัตราการเฉือนที่เพิ่มขึ้น เซลล์จะสั่นและหมุนก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็น “เซลล์ปาก” ที่ลอยและกลิ้ง ซึ่งชวนให้นึกถึงร่มชูชีพที่ไม่สมมาตร ที่อัตราเฉือนที่สูงขึ้น เซลล์เม็ดเลือดแดงจะสร้างรูปทรงหลายแฉกที่แปลกใหม่

ตอนนี้Dmitry Fedosov  และเพื่อนร่วมงานที่ 

Institute of Complex Systems ที่ศูนย์วิจัย Jülich และ University of Montpellier ได้พิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงระหว่างรูปร่างของเซลล์เม็ดเลือดแดงต่างๆ ขึ้นอยู่กับอัตราเฉือนและอัตราส่วนความหนืดที่หลากหลายระหว่างไซโตซอลของเซลล์อย่างไร ( ของเหลวภายในเซลล์) และพลาสมาเลือด

Fedosov กล่าวว่าการศึกษาของทีม “มีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายพฤติกรรมพื้นฐานของเซลล์เม็ดเลือดแดงและรูปร่างและการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้จากมุมมองทางฟิสิกส์” เขากล่าวเสริมว่า “เราเข้าใจแล้วว่าเซลล์เหล่านี้มีพฤติกรรมอย่างไรในกระแสที่เรียบง่าย การทำความเข้าใจการเคลื่อนไหวของพวกเขาในกระแสที่ซับซ้อนมากขึ้นภายใน microvasculature แสดงถึงขั้นตอนต่อไป”

ช่องเล็กๆในการสำรวจพฤติกรรมของเซลล์เม็ดเลือดแดงภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา เราจำเป็นต้องใช้อัตราเฉือนที่สูงและกระแสที่ค่อนข้างแรง อย่างไรก็ตาม การทำงานกับสารละลายคล้ายน้ำในรีโอมิเตอร์แบบธรรมดาที่อัตราเฉือนสูงจะเป็นเรื่องยากมากจากมุมมองของการทดลอง เนื่องจากสารละลายอาจไม่หนืดพอที่จะคงอยู่ภายในห้องของเหลว Fedosov และเพื่อนร่วมงานเอาชนะข้อ จำกัด นี้โดยใช้ไมโครฟลูอิดิกส์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของของเหลวผ่านช่องเล็ก ๆ

นักวิจัยได้เซลล์เม็ดเลือดแดงจากเลือดมนุษย์สด 

จากนั้นเซลล์ถูกเจือจางในของเหลวหนืดและผ่านช่องสี่เหลี่ยมที่มีลักษณะเหมือนรอยผ่า รูปร่างและการเคลื่อนไหวของเซลล์ถูกบันทึกโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ที่ติดตั้งกล้องความเร็วสูง เมื่อทีมเพิ่มอัตราการไหลภายในช่องไมโครฟลูอิดิก เซลล์ก็เริ่มเปลี่ยนรูปร่างจากสิ่งที่คล้ายกับโดนัทแบบม้วนเป็นโครงสร้างแบบหลายกลีบรูปร่างและไดนามิกที่สังเกตพบนั้นสอดคล้องกับการคาดคะเนโดยการจำลอง 3 มิติที่ทำโดยใช้เทคนิคอุทกพลศาสตร์สองแบบที่แตกต่างกัน

ก้าวต่อไปกลุ่มวิจัยวางแผนที่จะดำเนินการตรวจสอบต่อไปและเชื่อมโยงระหว่างพลวัตของรูปร่างเซลล์เม็ดเลือดแดงกับการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิสภาพในโรคต่างๆ Fedosov อธิบายว่า “เราต้องการไปที่รูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้นและสภาวะการไหลเวียนของเลือดที่สมจริง ในความเป็นจริง เลือดนั้นหนาแน่นกว่าที่เราจำลองขึ้นมาเล็กน้อย”

“ในทางทฤษฎี ควรนำผลการวิจัยของเราไปใช้กับเซลล์เม็ดเลือดในโรคต่างๆ ตัวอย่างเช่น เราได้ดำเนินการเกี่ยวกับโรคมาลาเรียแล้ว นอกจากนี้ยังควรสามารถสำรวจโรคโลหิตจางชนิดเคียวได้ เราสามารถสร้างระบบแบบจำลอง ซึ่งเลียนแบบการเปลี่ยนแปลงของเซลล์เม็ดเลือดในโรคเหล่านี้ เพื่อศึกษาพฤติกรรมการไหลของเลือดและผลกระทบต่อการส่งออกซิเจน” เขากล่าวเสริม

ทำไมเซลล์เม็ดเลือดถึงเคลื่อนที่ในรองเท้าแตะTimm Krügerแห่งมหาวิทยาลัยเอดินบะระบอกกับPhysics World ว่าจุดแข็งที่สำคัญของการวิจัยคือ “ใช้วิธีการสร้างแบบจำลองที่แตกต่างกันและค่อนข้างแตกต่างกันสองแบบควบคู่ไปกับการทดลอง”

เขากล่าวเสริมว่า “ในการสร้างแบบจำลองระบบที่ซับซ้อนของเซลล์เม็ดเลือดแดงในหลอดเลือดขนาดใหญ่ เราต้องการข้อมูลเกี่ยวกับพฤติกรรมของเซลล์เดียว” งานของ Fedosov และเพื่อนร่วมงานให้ข้อมูลดังกล่าว และ Krüger กล่าวว่า “สามารถใช้เป็นข้อมูลป้อนเข้าสำหรับโมเดลขั้นสูง”

ครูเกอร์ยังคาดการณ์ถึงการใช้งานที่เป็นไปได้ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ “โรคบางชนิด เช่น มาลาเรียหรือโรคโลหิตจางชนิดเคียว ส่งผลต่อรูปร่างของเซลล์เม็ดเลือดแดง การทำความเข้าใจพฤติกรรมการไหลของ [เซลล์เม็ดเลือดแดง] ได้ดีขึ้นอาจนำไปสู่การวินิจฉัยที่ดีขึ้นจากเลือดจำนวนเล็กน้อยในเชิงสมมุติฐาน”

ในการทดลอง นักวิจัยได้สร้างเสาอากาศ MXene โปร่งแสงหนา 100 นาโนเมตรโดยใช้ฟิล์ม Ti 3 C 2 ที่นำไฟฟ้า พวกเขาออกแบบอุปกรณ์ให้ทำงานที่ 2.4 GHz ซึ่งเป็นความถี่ที่ใช้สำหรับแอปพลิเคชัน Wi-Fi และ Bluetooth เสาอากาศนี้มีค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน (อัตราส่วนของแอมพลิจูดของคลื่นสะท้อนกับคลื่นตกกระทบ หรือพลังงานที่สะท้อนออกมา) น้อยกว่า -10 dB จากนั้นจึงเพิ่มความหนาของเสาอากาศเป็น 8 ไมโครเมตร ทีมงานจึงวัดค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่ -65 เดซิเบล ซึ่งเป็น 98% ของค่าสูงสุดที่คาดการณ์ไว้

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท