Wie Gerinnsel, die sich fest in der Gegenwart von Blut fließen? Eine neue engineered tissue-Modell hat die Antworten
Blutgerinnung ist eine der am meisten kritische, schützende Prozesse in der menschlichen Physiologie. Wenn etwas schief geht mit der Blutgerinnung, entweder, weil es zu viel Blutgerinnung, was zu einem Schlaganfall, oder nicht genug, was zu inneren Blutungen, kann das Ergebnis katastrophal sein.
Nun, University at Buffalo haben die Forscher etablierten in vitro Modell von diesem Prozess, hilft Klinikern zu verbessern, präoperative Planung und Beratung für Patienten mit bestimmten Blutungsstörungen, vor allem Mängel in Thrombozyten (Blut-Zellen, die bilden Blutgerinnsel) und diejenigen, die die Fähigkeit des Patienten, um Gerinnsel zu bilden. Die Arbeit liefert auch ein Bild von dem, was passieren könnte zwischen Thrombozyten und der Blutgefäße mit noch nie da gewesenen detail.
Im Mai veröffentlichte in „Nature Communications“, das Papier zeigt, wie das Modell der UB Biotechnologen Kenntnisse konstruiert, imitiert die Komplexität dessen, was passiert, wenn sich Blutgerinnsel an einer Verletzungsstelle.
Shear stress
„Die Durchblutung—und die Schubspannung an den Wänden von Blutgefäßen—sind wichtige Faktoren in der Herz-Kreislauf-system“, sagte Ruogang Zhao, Ph. D., entsprechender Autor auf dem Papier und assistant professor in der Abteilung der Biomedizinischen Technik, einen gemeinsamen Bereich zwischen der School of Engineering and Applied Sciences und die Jacobs School of Medicine und Biomedical Sciences an der UB. Er arbeitete mit Forschern aus anderen UB-Abteilungen, darunter co-entsprechenden Autor Sriram Neelamegham, Ph. D., professor der chemischen und biologischen Verfahrenstechnik.
Vor der Durchführung der Operation, Chirurgen müssen wissen, eine Anamnese bezüglich Blutungen und die Fähigkeit Ihres Blut gerinnen. Hämatologen Behandlung verschiedener Blutkrankheiten müssen auch verstehen, wie bestimmte Behandlungen verändern die Patienten Ihre Fähigkeit, um Gerinnsel zu bilden. Derzeit gibt es Geräte, die verwendet werden können in einer klinischen und home-care-Einstellung zu helfen, zu charakterisieren, wie ein patient Blutgerinnsel.
Aber, Zhao angegeben, werden diese Geräte nicht die Möglichkeit, um realistisch zu modellieren, wie Blutgerinnsel bilden und wie shear flow wirkt Sie, die Grenzen Ihrer Nützlichkeit. Er erklärte, dass die scherspannung ist das Ergebnis der Kraft des Blutflusses gegen den Blutgefäß-Wänden, ähnlich der Weise, dass Wasser fließt durch die Rohre in einem Haus, übt Kraft und stress auf die Rohre im Laufe der Zeit.
„In den vergangenen Jahrzehnten, es wurde bekannt, dass die Scherkraft entlang den Wänden des Behälters bestimmt, wie sich die Blutplättchen an den Ort der Verletzung“, sagte Zhao, „aber wir haben nicht genau gewusst, wie das wirkt sich auf die Blutgerinnung Prozess-und Ergebnisqualität.“
„Das ist wichtig, da die normale Blutgerinnung ist direkt abhängig von der Steifigkeit eines Blutgerinnsels“, sagte er. „Wenn sich ein Gerinnsel zu weich ist, wird es nur abwaschen. Wenn es zu steif ist, dann kann es in form eines thrombus, behindern den Blutfluss und womöglich zu Komplikationen, einschließlich Schlaganfall und Herzinfarkt.“
Die Aufrechterhaltung dieses empfindliche Gleichgewicht wird noch mehr Herausforderung in der Gegenwart von der Scherkraft des Blutflusses.
Zhao sagte, dass Blutplättchen, die die Blutgerinnung Zellen, sind sehr smart. Wenn es keine Verletzungen, Sie ruhig zirkulieren. Aber wenn Sie ausgesetzt sind, um Kollagen, was bedeutet, es gab eine Verletzung, die Sie aktivieren. Sie eilen zu dem Ort, aber die verschiedenen Blut-Durchfluss verändern Ihre Aktivität.
– Modellierung flow und Steifigkeit
„Die innovation unseres Systems ist, dass wir mit dem Modell sowohl die Strömungsverhältnisse und die Steifigkeit des Blutgerinnsels, welches den meisten realistisches Bild von dem, was passiert. Kein anderes Modell kann das tun,“, sagte Zhao.
Das system imitiert den dynamischen Prozess, wie die Blutplättchen an die Verletzte Gefäßwände und bilden Blutgerinnsel, während die Bereitstellung von Echtzeit-Informationen über die mechanischen Eigenschaften der Klumpen gebildet hat. Es dabei Modelle, die sowohl die Entstehung von Blutgerinnsel und Blutgerinnsel mechanik während der scherströmung.
Zhao und seine Kollegen Tat dies mit mikrofabrikationsverfahren-Technologie, das erstellen von mechanischen sensing-Plattformen, die es ermöglichen die gleichzeitige Steuerung sowohl die Bildung der Klumpen und die Klumpen mechanik, imitiert die Versteifung Prozess.
Die entscheidende innovation des UB-Systems ist die Entwicklung von flexiblen micropillars, die es ermöglichen, die Steifigkeit von Blutgerinnseln gemessen werden.
„Diese micropillars Unterstützung der microcollagen wie die Blutplättchen an es,“ sagte Zhao. „Die micropillars dienen als Kraft-sensoren, Sie spürt die Kontraktion und Steifigkeit der microclots. Kein anderes system kann Messen die Steifigkeit von Blutgerinnseln und damit, wie weich oder steif Sie sind.“
Das Modell, das er und seine Kollegen entwickelt, integriert entwickelt Mikrokanälen, die mimik des Blutgefäßes mit micropillar Kraft-sensoren zur Messung der Steifheit eines Blutgerinnsels. Das system wurde getestet mit Blutproben von menschlichen Freiwilligen.
Das UB-team hat das Gerät zu imitieren, wie Blutgerinnung tritt vorwiegend bei Menschen mit hämostasestörungen im Vergleich zu normalen Blutgerinnung.