June 7, 2021

血液凝固物理学的突破

心脏病发作和中风 - 人类死亡的主要原因 - 是心脏和大脑的根本血栓。更好地了解血液凝血过程如何以及如何加速或减速凝结,这取决于医疗需求,可以挽救生命。

佐治亚州理工学院和埃默里大学新的研究新闻 生物材料 在血液凝血的血液凝血阶段的阶段阶段模拟动态,在血液凝结的血液凝结的力学和物理上缩小了新的光线。

“血液凝固实际上是一种基于物理的现象,必须在受伤后遏制出血,”威尔伯A.林W.Paul Bowers研究主席,在儿科和乔治亚州的华莱士H.Coulter系生物医学工程系。技术和埃默里。 “生物学是已知的。生物化学是已知的。但这最终转化为物理学是一个尚未开发的地区。”

这是一个问题,林和他的研究同事,因为血液凝视最终是关于“密封件的良好机器可以在这种受损的血管上止血,或者当出现问题时,身体如何意外地制作凝块在我们的心脏船只或大脑中?“

血液凝视如何工作

茎出血的职脉是血液中的血小板2微米电池,用于制作初始插头。形状称为纤维蛋白的凝块,其用作血小板的胶水脚手件,其血小板附着并拉紧。当这些血小板与纤维蛋白支架相互作用时,会出现血凝凝块收缩。为了展示收缩,研究人员嵌入了一个带有数百万个血小板和纤维蛋白的乐高人物的3毫米的混蛋模具,以重建简化版本的血凝块。

“我们不知道是什么,'这是怎么工作的?” “它的时间是什么,所以所有这些细胞都在一起工作 - 他们同时拉动吗?'那些是我们共同努力回答的基本问题,“林说。

LAM的实验室与Georgia Tech的复杂流体建模和模拟集团合作,由亚历山大Alexeev,乔治W. Woodruff机械工程学院教授和安德尔教授和安德尔教师研究员领导,创建了一款合同凝块的计算模型。该模型包含形成三维网络和分布血小板的纤维蛋白纤维,其可以延长箔片,或者从电池延伸的触手状结构,以便它们可以附着在特定表面上,以拉动附近的纤维。

模型显示血小板显着降低凝块体积

当研究人员模拟了同时激活了一大群血小板的凝块时,微小电池只能达到附近的纤维素,因为血小板可以延长相当短,小于6微米的箔片。 “但在创伤中,一些血小板首先合同。他们缩小了凝块,所以其他血小板将看到更多附近的纤维素,它有效地增加了凝块力量,”Alexeev解释说。由于异步 活性,力增强可以高达70%,导致凝块体积的90%降低。

“模拟表明,血小板在它们不互相同步时最佳,”林说。 “这些血小板实际上是在不同的时间下拉,通过这样做,他们正在增加效率(凝块)。”

“当我们具有对应于健康患者的血小板的正确浓度时,这种现象最明显”当我们具有对应的血小板的正确浓度时,“Alexeev表示。

研究可能导致更好的方法来治疗凝血,出血问题

调查结果可以为患有凝血问题的人员开放医疗选择,他是血液疾病的年轻患者,作为儿科血液学家在儿童医疗保健的亚特兰大医疗保健中。

“如果我们知道为什么会发生这种情况,那么我们有一个全新的潜在途径的治疗疾病 “他说,强调这种生物物理过程出错时会发生心脏病发作和中风。

林解释说,微调收缩过程使其更快或更强大可以帮助患者从车祸中出发,或者在一个情况下 ,使凝块不那么激烈,减慢它。

“了解这种凝块收缩的物理可能导致新的方法来治疗出血问题和凝血问题。”

Alexeev补充说,他们的研究也可能导致新的生物材料,例如新型的带助剂,可以帮助增加凝血过程。

第一作者和格鲁吉亚科技博士。候选人悦子太阳指出了模型的简单性以及模拟允许团队了解血小板如何共同合作,因为它们在身体中将粘同纤维蛋白凝块。

“当我们开始包括异质激活时,突然它给了我们正确的体积收缩,”她说。 “允许血小板有一段时间延迟,所以人们可以使用以前的目的是一个更好的起点真的很好看。我认为我们的模型可能用于提供设计新型活性生物和合成材料的指导。”

孙同意她的研究同事,这种现象可能发生在自然的其他方面。例如,多个异步致动器可以更有效地折叠大型净,以增强包装效率而不需要结合附加致动器。

“理论上它可能是一种工程化的原理,”林说。 “对于伤口以缩小更多,也许我们没有化学反应同时发生 - 也许我们在不同时间发生不同的化学反应。当一个人允许一半或全部血小板时,你获得更好的效率和收缩一起工作。“

在研究中,太阳希望更紧密地检查单个血小板力如何转换或被传递到凝块力,以及需要多大的力来从厚度和宽度的角度将图形的两侧保持在一起。 Sun还打算在其模型中包括红细胞,因为它们占所有血液的40%并在定义凝块尺寸方面发挥作用。

“如果你的红色 细胞太容易被困在你的凝块中,那么你更有可能有一个大的 她解释说,这导致了血栓形成问题。



更多信息: yueyi sun等,血小板异质性增强血凝凝块体积收缩:异步 - 机械放大的一个例子, 生物材料 (2021)。 DOI:10.1016 / J.Biomaterials.2021.120828
信息信息: 生物材料

引文: 血液凝固物理学(2021,6月7日)的突破 检索2021年6月15日 from //xasqxhb.com/news/2021-06-breakthrough-physics-blood-clotting.html
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