物理学的一个突破凝血

心脏病和笔画死亡的主要原因人类存有们从根本上心脏和大脑的血凝块。更好地了解凝血过程是如何工作的以及如何加速或减缓凝血,根据医疗需要,可以拯救生命。

新的研究由乔治亚理工学院和埃默里大学发表在杂志上生物材料启示了血液凝结的力学和物理建模动力学在玩耍期间仍知之甚少阶段血液凝结的血块收缩。

“凝血实际上是一个基于物理现象,必须阻止流血受伤后发生,”威尔伯a . Lam说w·保罗·鲍尔斯研究椅子在儿科和华莱士·h·库尔特生物医学工程系乔治亚理工大学和艾莫利大学。ob体育开户网址“生物学是已知的。生物化学是已知的。但是这最终转化为物理是一个尚未开发的领域。”

林认为,这是一个问题,他的研究同事,因为凝血是最终对“良好的密封如何的身体使受损血管止血,或者当这是错误的,身体不小心让凝块在我们的心脏血管或在我们的大脑?”

血液凝固是如何工作的

这种阻止出血是platelets-tiny 2-micrometer血液中细胞负责最初的插头。的形式被称为纤维蛋白凝块,充当一个胶支架,血小板粘附和拉。血块收缩出现当这些血小板和纤维蛋白支架交互。为了演示收缩,研究嵌入式的3毫米果冻模子乐高图与数以百万计的血小板和纤维蛋白重新创建一个简化版的血凝块。

“我们不知道的是,这是如何工作的呢?“所有这些细胞的时机是什么together-do他们都拉在同一时间工作吗?这些基本的问题我们一起回答,”林说。

林的实验室与佐治亚理工学院合作的复杂流体建模与仿真组由亚历山大•Alexeev教授和安德利果汁教员研究员乔治·w·伍德拉夫机械工程学院,创建一个收缩凝块的计算模型。模型包含纤维蛋白纤维形成一个三维网络和分布式血小板可以扩展丝状伪足,或延伸的触角结构细胞,这样他们就可以连接到特定的表面,将附近的纤维。

模型显示显著降低血小板凝块体积

当研究者模拟血栓,一大群血小板被激活同时,微小的细胞只能到达附近的纤维蛋白,因为血小板可以扩展,而短的丝状伪足,不到6微米。“但在创伤,有些血小板合同。他们减少血栓附近其他血小板会看到更多的纤维蛋白,有效地增加了凝力,”Alexeev解释道。由于异步血小板力活动,增强可高达70%,导致凝块体积的减少了90%。

“模拟表明,血小板效果最好,当他们不是总相互同步,”林说。“这些血小板实际上是在不同的时间和通过他们提高效率(血栓)。”

这种现象被称作异步机械放大,由团队最为明显“当我们有正确的血小板浓度对应的健康的病人,“Alexeev说。

研究可能会导致更好的方法来治疗凝血,出血问题

发现可以开放医疗选择患者凝血问题,林说,他对年轻的血液疾病患者作为一个儿科血液学家Aflac癌症和血液疾病中心儿童保健的亚特兰大。

“如果我们知道为什么发生这种情况,我们有一个全新的治疗疾病的潜在途径凝血,”他强调说,心脏病发作和中风发生在生物物理过程出错。

林解释说,微调收缩过程使它更快或更健壮的可以帮助患者出血发生车祸,或者在的情况下心脏病,使凝血那么激烈,慢下来。

“理解这个血块收缩可能导致的物理治疗出血问题,凝血问题的新途径。”

Alexeev补充说,他们的研究也可能会导致一种新型创可贴等新生物材料,可以帮助增强凝血过程。

第一作者和佐治亚理工学院博士生跃亿阳光指出模型的简单性和模拟允许团队了解血小板合作合同会在体内纤维蛋白凝块。

“当我们开始包括异构激活,突然它给我们正确的体积收缩,”她说。“允许血小板有一些时间延迟一个可以使用之前的所做作为一个更好的起点非常整洁。我认为我们的模型可以用于为设计提供指导新生物活性和合成材料。”

太阳同意她研究的同事,这一现象可能发生在其他方面的性质。例如,多个异步执行机构可以折叠一个大型网络更有效地提高包装效率,无需将额外的驱动器。

“这理论上可能是一个设计原则,”林说。“伤口收缩更多,也许我们没有化学反应发生在同一时间,我们在不同的时间有不同的化学反应发生。你获得更好的效率和收缩时允许一半或所有的血小板一起做这项工作。”

在研究的基础上,太阳希望检查更密切的一个血小板凝力转换或传播力,多大的力是需要双方一起图的厚度和宽度的角度来看。太阳还打算包括红细胞在他们的模型中,因为他们占40%的血液和扮演一个角色定义凝块大小。

“如果你的红血细胞很容易被困在你的凝块,那么你更有可能有一个大凝块导致血栓形成的问题,”她解释说。