A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
وصف بروتوكول تفاصيل إجراء التجارب لقياس خلايا الدم الحمراء (RBC) المجاميع تحت معدل القص للرقابة والمستمر، استنادا إلى تقنيات معالجة الصور. والهدف من هذا البروتوكول هو لربط RBC أحجام الركام إلى معدل القص المقابلة في بيئة الموائع الدقيقة التي تسيطر عليها.
الدم، ويمثل باعتباره biofluid غير النيوتونية محور العديد من الدراسات في مجال hemorheology. وتشمل مكونات الدم خلايا الدم الحمراء، خلايا الدم البيضاء والصفائح الدموية التي علقت في بلازما الدم. بسبب وفرة من كرات الدم الحمراء (40٪ إلى 45٪ من حجم الدم)، تملي سلوكهم سلوك الانسيابية الدم خاصة في دوران الأوعية الدقيقة. بأسعار القص منخفضة جدا، وينظر إلى كرات الدم الحمراء لتجميع ودعا الكيانات شكل مجاميع، والذي يسبب السلوك غير النيوتونية من الدم. من المهم أن نفهم ظروف تشكيل مجاميع لفهم الريولوجيا الدم في الأوعية الدقيقة. بروتوكول الموصوفة هنا تفاصيل الإجراء التجريبي لتحديد الكمية المجاميع RBC في دوران الأوعية الدقيقة في ظل معدل القص المستمر، على أساس معالجة الصور. لهذا الغرض، ويتم اختبار RBC-المعلقات وتحليلها في 120 × 60 ميكرون بولي ميثيل-siloxane (PDMS) microchannels. وRBC-تعليق التفاوض والأنف والحنجرةأمطرت باستخدام السوائل الثاني من أجل الحصول على لمحة سرعة خطي داخل طبقة الدم وبالتالي تحقيق مجموعة واسعة من معدلات القص ثابتة. يتم تحديد معدل القص باستخدام نظام الجزئي Velocimetry الجسيمات صورة (μPIV)، في حين أن تصور المجاميع RBC باستخدام كاميرا عالية السرعة. يتم تحليل مقاطع الفيديو الملتقطة من المجاميع RBC باستخدام تقنيات معالجة الصور من أجل تحديد الأحجام الإجمالية على أساس الصور شدة.
خلايا الدم الحمراء (كرات الدم الحمراء) تلعب دورا حاسما في تحديد سلوك الانسيابية الدم. هم متفرد تقريبا مسؤولة عن خصائص معينة من الدم في المختبر والمجراة. في ظل الظروف الفسيولوجية، كرات الدم الحمراء تحتل 40٪ إلى 45٪ من حجم الدم. في دوران الأوعية الدقيقة، كرات الدم الحمراء تحتل فقط ما يصل الى 20٪ من حجم الدم بسبب أقطار سفينة أصغر والبلازما القشط تأثير 1. وتعرف هذه الظاهرة للحد من البلازما في دوران الأوعية الدقيقة كما أثر أثر فاريو. بأسعار منخفضة القص، كرات الدم الحمراء قادرة على سد معا وتشكيل الهياكل واحد الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد تسمى "النضائد" أو مجاميع، وبالتالي المساهمة في السلوك غير النيوتونية من الدم. ومع ذلك، ليست مفهومة تماما آلية RBC التجميع. وتوجد نظريتان لنموذج تجميع كرات الدم الحمراء: سد نظرية الخلايا بسبب ربط قطاعات من الجزيئات (2) وattrac القوةنظرية نشوئها الناجمة عن نضوب الجزيئات بسبب التدرج الاسموزي 3.
عادة، للدم البشري، وحدات تشكل بأسعار منخفضة جدا القص 4 تتراوح بين 1 إلى 10 ثانية -1. فوق هذا النطاق، كرات الدم الحمراء تميل إلى تفصيل وتتدفق بشكل منفصل داخل السفينة.
فهم ظروف تشكيل المجاميع هو من أهمية كبيرة في الميدان hemorheology من حيث تحديد السلوك الدم الانسيابية. وغالبا ما ينظر هذه المجاميع على مستوى macrocirculation (> 300 ميكرون قطر) 5. في هذا النطاق، ويعتبر الدم والسوائل النيوتونية وخليط متجانس. ومع ذلك، نادرا ما ينظر إلى هذه المجاميع في المستوى الشعري (4-10 ميكرون في القطر) وعادة ما تكون مؤشرا على الحالات المرضية مثل السكري والسمنة 6. الحالات المرضية الأخرى التي يمكن أن تغير RBC تجميع تشمل حالات الالتهابات أو العدوى،أمراض القلب والأوعية الدموية مثل ارتفاع ضغط الدم أو تصلب الشرايين، والأمراض الوراثية والأمراض المزمنة 7. وبالتالي، فهم آلية تجميع RBC وتحليل هذه الكيانات (عن طريق تحديد العلاقة بين حجم هذه المجاميع وظروف تدفق) يمكن أن تؤدي إلى فهم سلوك microrheological من الدم، وبالتالي ربطها التطبيقات السريرية.
المجاميع RBC يمكن تغييرها من قبل العديد من العوامل مثل الهيماتوكريت (حجم كرات الدم الحمراء في الدم)، ومعدل القص، وقطر السفينة، صلابة غشاء RBC وتكوين متوسطة تعليق 10/8. لذلك، يطلب من ظروف خاضعة للرقابة من أجل تحليل فعال المجاميع RBC. عدة طرق هي قادرة على تحليل تشكيل الكلي من خلال توفير قياسات تجميع ثابتة (مؤشر التجميع) التي توفر المعلومات ذات الصلة حول سلوك الدم. وتشمل هذه الأساليب، في جملة أمور، سرعة ترسب الدمطريقة 11، وطريقة انتقال الضوء 12، وطريقة انعكاس الضوء (13) وانخفاض القص طريقة اللزوجة 14.
وقد حاول عدد قليل من الدراسات لدراسة RBC التجميع وتحديد درجة التجميع في ظروف تدفق تسيطر 15-17. ومع ذلك، فإن هذه الدراسات غير مباشرة التحقيق RBC الأحجام الإجمالية من خلال تحديد نسبة من الحيز الذي يشغله في نظام القص محسوبا على أساس الصور الدموية المجهرية التي توفر معلومات عن درجة التجميع فضلا عن اللزوجة المحلية.
لذا نقدم الإجراء الجديد لتحديد مباشرة RBC المجاميع في دوران الأوعية الدقيقة، حيوي، في ظل معدلات القص للرقابة وثابتة. ومجرور RBC-الايقاف، في مضاعفة Y-متناهية (كما هو موضح في الشكل رقم 1)، مع حل الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) وبالتالي خلق تدفق القص في طبقة الدم. ضمن هذا الدم طبقة لالشيا المستمرويمكن الحصول على معدل ص. يتم اختبار RBC-تعليق على الهيماتوكريت مختلفة (H) المستويات (5٪، 10٪ و 15٪) وتحت معدلات القص المختلفة (2-11 ثانية -1). يتم تحديد سرعة الدم ومعدل القص باستخدام نظام الجزئي Velocimetry الجسيمات صورة (μPIV) في حين أن التدفق هو تصور يستخدم كاميرا عالية السرعة. النتائج التي تم الحصول عليها بعد ذلك يتم معالجتها مع رمز MATLAB استنادا إلى شدة صورة من أجل الكشف عن كرات الدم الحمراء وتحديد الأحجام الإجمالية.
يتم جمع الدم من الأشخاص الأصحاء بموافقة لجنة الأخلاقيات من جامعة أوتاوا (H11-13-06).
1. متناهية تلفيق
هي ملفقة و microchannels على أساس أساليب ضوئيه القياسية 18.
2. إعداد الدم
3. إعداد السوائل
معشوقة = "jove_content"> إدخال اثنين من السوائل في مضاعفة Y-متناهية: RBC-المعلقات وPBS.
4. المجاميع الحجم القياسات
5. سرعة السائل والقص معدل القياسات
تحديد سرعة السائل وبالتالي معدل القص باستخدام نظام μPIV.
ويرد مثال على تدفق السوائل اثنين في مزدوجة Y-متناهية في الشكل 2 لكرات الدم الحمراء الإنسان مع وقف التنفيذ في 5٪ و 10٪ و 15٪ الهيماتوكريت وتتدفق في 10 ميكرولتر / ساعة. ويبين الشكل 3 الاختلاف في الأحجام الإجمالية عند يتم تقليل التدفق في القناة من 10 ميكرو?...
باستخدام المنهجية الحالية، فمن الممكن لتحليل نوعي وكمي لRBC المجاميع في ظل ظروف تدفق مختلفة وhematocrits. لاختبار ناجح والكشف الكلي، لا بد من تحديد نسبة سرعة مناسبة بين السوائل اثنين عند مدخل متناهية. هذه النسبة مهمة جدا للحصول على أفضل سمك طبقة الدم حيث الشخصى سرعة هو شبه ?...
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
وأيد هذا العمل من قبل العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث كندا. تم تنفيذ التصنيع الدقيق بدعم من مرفق ماكجيل Nanotools Microfab في جامعة ماكجيل وقسم الإلكترونيات في جامعة كارلتون.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
SU8-50 epoxy based negative Photo-resist | MicroChem Corp. | ||
SU8-50 developer | MicroChem Corp. | ||
Poly(dimethylsiloxane) (PDMS) Sylgard-184 | Dow-Corning | 3097358-1004 | |
PE-50 series Plasma system | Plasma Etch | PE-50 series | |
Blood collection tubes with K2-EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) | FisherSci | B367861 | |
Centrifuge, i.e. Thermo Scientific CL2 | Thermo Scientific | 004260F | |
Poshpate buffered saline (PBS) | Sigma Aldrich | P5368-10PAK | |
Tracer fluorescent particles solution (15 ml) | FisherSci | R800 | |
Aggregometer | RheoMeditech | Rheo Scan AnD300 | |
Glass syringes (50 µl) | Hamilton | 80965 | |
Tubing (Tygon) | FisherSci | AAA00001 | |
High speed camera (Basler) | Graftek Imaging Inc. | basler acA2000-340km | A camera capable of recording 18 frames per second could be used. |
Double pulsed camera | LaVision | Imager Intense | |
Microscope MITAS | LaVision | MITAS | |
Nd:YAG laser | New Wave Research | Solo-II | |
Syringe pump (Nexus3000 and PicoPlus) | Chemyx Inc. and Harvard Apparatus | Nexus3000 and PicoPlus | |
DaVis software | LaVision | Davis |
An erratum was issue for Controlled Microfluidic Environment for Dynamic Investigation of Red Blood Cell Aggregation. The introduction section was updated.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved