Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Якбора карусели се слайдро намоиш медиҳад.Тугмаҳои Пешина ва Ояндаро истифода баред, то дар як вақт дар се слайд гузаред ё тугмаҳои слайдерро дар охир истифода баред, то дар як вақт аз се слайд гузаред.
Маҳдудияти гидрогелҳои нахдор ба капиллярҳои танг дар системаҳои биологӣ ва биотиббӣ аҳамияти калон дорад.Шиддат ва фишурдани яксохти гидрогелҳои нахдор ҳамаҷониба омӯхта шудааст, аммо аксуламали онҳо ба нигоҳдории биаксиалӣ дар капиллярҳо ҳанӯз омӯхта нашудааст.Дар ин ҷо, мо ба таври таҷрибавӣ ва назариявӣ нишон медиҳем, ки гелҳои филаментӣ ба маҳдудият нисбат ба гелҳои занҷири чандир аз сабаби асимметрия дар хосиятҳои механикии филаментҳои таркибӣ, ки дар фишурдан нарм ва дар шиддат сахтанд, ба таври сифатӣ фарқ мекунанд.Ҳангоми нигоҳдории қавӣ, гели нахдор дарозии каме ва коҳиши асимптотикии таносуби биаксиалии Пуассон ба сифрро нишон медиҳад, ки дар натиҷа фишурдани гели қавӣ ва гузариши моеъ тавассути гел ба вуҷуд меояд.Ин натиҷаҳо муқовимати тромбҳои дарозшудаи окклюзивиро ба лизис аз ҷониби агентҳои табобатӣ нишон медиҳанд ва рушди эмболизатсияи самараноки эндоваскуляриро аз гелҳои нахдор барои боздоштани хунравии рагҳо ё монеаи таъмини хуни варамҳо ҳавасманд мекунанд.
Шабакаҳои нахдор блокҳои асосии сохторӣ ва функсионалии бофтаҳо ва ҳуҷайраҳои зинда мебошанд.Актин ҷузъи асосии ситоскелет1 мебошад;фибрин як унсури калидӣ дар муолиҷаи захмҳо ва ташаккули тромб мебошад2 ва коллаген, эластин ва фибронектин ҷузъҳои матритсаи берун аз ҳуҷайра дар олами ҳайвонот мебошанд3.Шабакаҳои барқароршудаи биополимерҳои нахдор ба маводе табдил ёфтанд, ки дар муҳандисии матоъ васеъ истифода мешаванд4.
Шабакаҳои филаментӣ як синфи алоҳидаи моддаҳои нарми биологиро ифода мекунанд, ки хосиятҳои механикӣ доранд, ки аз шабакаҳои молекулавии чандир фарқ мекунанд5.Баъзе аз ин хосиятҳо дар ҷараёни эволютсия барои назорат кардани аксуламали моддаҳои биологӣ ба деформатсия ба вуҷуд омадаанд6.Масалан, шабакаҳои нахдор чандирии хатиро дар штаммҳои хурд нишон медиҳанд7,8 дар ҳоле ки дар штаммҳои калон онҳо сахтии зиёд нишон медиҳанд9,10 ва ба ин васила тамомияти матоъро нигоҳ медоранд.Оқибатҳо барои дигар хосиятҳои механикии гелҳои нахдор, ба монанди фишори манфии муқаррарӣ дар посух ба шиддати қаҳваранг11,12, ҳанӯз кашф карда нашудаанд.
Хусусиятҳои механикии гидрогелҳои нахдор дар зери шиддати яксоҳавӣ13,14 ва фишурдан8,15 омӯхта шудаанд, аммо фишурдани дуаксиалии озодии онҳо дар капиллярҳо ё найҳои танг омӯхта нашудааст.Дар ин ҷо мо натиҷаҳои таҷрибавӣ гузориш медиҳем ва аз ҷиҳати назариявӣ механизми рафтори гидрогелҳои нахдорро дар зери нигоҳдории биаксиалӣ дар каналҳои микрофлюидӣ пешниҳод мекунем.
Микрогелҳои фибрин бо таносуби гуногуни консентратсияи фибриноген ва тромбин ва диаметри D0 аз 150 то 220 мкм бо истифода аз равиши микрофлюидӣ тавлид карда шуданд (Расми иловагӣ 1).Дар расм.Дар 1а тасвирҳои микрогелҳои фторохромӣ нишон дода шудаанд, ки бо истифода аз микроскопияи флуорессенси конфокалӣ (CFM) ба даст оварда шудаанд.Микрогелҳо курашакл буда, полидисперситӣ камтар аз 5% доранд ва дар сохтори якхела дар миқёси аз ҷониби CFM тафтишшуда яксонанд (Маълумоти иловагӣ ва филмҳои S1 ва S2).Андозаи миёнаи сӯрохии микрогелҳо (бо чен кардани гузариши Дарси16 муайян карда мешавад) мутаносибан аз 2280 то 60 нм коҳиш ёфт, таркиби фибрин аз 5,25 то 37,9 мг/мл зиёд шуд ва консентратсияи тромбин мутаносибан аз 2,56 то 0,27 воҳид/мл коҳиш ёфт.(Маълумоти Иловагӣ).Райс.2), 3 ва ҷадвали иловагии 1).Сахтии мувофиқи микрогел аз 0,85 то 3,6 кПа меафзояд (расми 4).Ҳамчун мисолҳои гелҳо, ки аз занҷирҳои чандир ташаккул ёфтаанд, микрогелҳои агарозии сахтиҳои гуногун истифода мешаванд.
Тасвири микроскопии флуоресцентии изотиоцианати флуоресцеин (FITC) бо нишони PM, ки дар TBS боздошта шудааст.Миқёси бар 500 микрон аст.б Тасвирҳои SEM аз SM (боло) ва RM (поён).Сатри миқёс 500 нм.в Диаграммаи схематикии канали микрофлюидӣ, ки аз канали калон (диаметри dl) ва минтақаи конусшакли тангшуда бо кунҷи вуруди α 15° ва диаметри DC = 65 мкм иборат аст.г Аз чап ба рост: Тасвирҳои микроскопи оптикии RM (диаметри D0) дар каналҳои калон, минтақаи конусӣ ва тангшавӣ (дарозии gel Dz маҳдуд).Миқёси бар 100 микрон аст.e, f Тасвирҳои TEM-и RM (д) ва RM-и басташуда (f), ки барои як соат бо тангшавии 1/λr = 2,7 собит карда шудаанд, пас аз он озод ва фикси 5% масса.глутаральдегид дар TBS.Диаметри CO-и деформатсиянашуда 176 мкм аст.Сатҳи миқёс 100 нм аст.
Мо ба микрогелҳои фибрини сахтии 0,85, 1,87 ва 3,6 кПа (минбаъд мутаносибан микрогелҳои нарм (SM), микрогелҳои сахти миёна (ММ) ва микрогелҳои сахт (RM) номида мешаванд) тамаркуз кардем.Ин диапазони сахтии гели фибрин ба ҳамон дараҷаи бузургӣ барои лахтаҳои хун аст18,19 ва аз ин рӯ, гелҳои фибрини дар кори мо омӯхташуда бевосита ба системаҳои воқеии биологӣ алоқаманданд.Дар расм.1b тасвирҳои боло ва поёни сохторҳои SM ва RM-ро нишон медиҳад, ки мутаносибан тавассути микроскопи электронии сканерӣ (SEM) гирифта шудаанд.Дар муқоиса бо сохторҳои RM, шабакаҳои SM аз нахҳои ғафс ва нуқтаҳои камтари шохаҳо, ки ба гузоришҳои қаблии 20, 21 мувофиқанд (расми иловагӣ) ташкил карда мешаванд.Тафовут дар сохтори гидрогел бо тамоюли хосиятҳои он алоқаманд аст: гузариши гел бо кам шудани андозаи сӯрохиҳо аз SM ба MM ва RM кам мешавад (Ҷадвали 1-и иловагӣ) ва сахтии гел баръакс мешавад.Пас аз нигоҳдорӣ дар 4 °C дар тӯли 30 рӯз тағирот дар сохтори микрогел ба қайд гирифта нашудааст (расми 6).
Дар расм.Дар расми 1в диаграммаи канали микрофлюидикӣ бо буридани даврашакл (аз чап ба рост) нишон дода шудааст: канали калон бо диаметри dl, ки дар он микрогел бе деформатсия мемонад, қисмати конусшакл бо тангшавии диаметраш dc < D0, конус -қисмҳои шаклдор ва каналҳои калон бо диаметри dl (Расми иловагӣ 7).Дар як таҷрибаи маъмулӣ, микрогелҳо ба каналҳои микрофлюидӣ бо пастшавии фишори мусбии ΔP аз 0,2–16 кПа ворид карда шуданд (Расми иловагӣ 8).Ин диапазони фишор ба фишори хуни аз ҷиҳати биологӣ муҳим (120 мм Hg = 16 кПа)22 мувофиқат мекунад.Дар расм.1d (аз чап ба рост) тасвирҳои намояндагии RM-ро дар каналҳои калон, минтақаҳои конусӣ ва тангшавӣ нишон медиҳад.Ҳаракат ва шакли микрогел тавассути барномаи MATLAB сабт ва таҳлил карда шуд.Қайд кардан муҳим аст, ки дар минтақаҳои тангшавӣ ва тангшавӣ микрогелҳо бо деворҳои микроканалҳо алоқаи мувофиқ доранд (Расми 8).Дараҷаи нигоҳдории радиалии микрогел ҳангоми тангшавии D0/dc = 1/λr дар ҳудуди 2.4 ≤ 1/λr ≤ 4.2 аст, ки дар он 1/λr таносуби фишурдашавӣ аст.Ҳангоми ΔP > ΔPtr, микрогел коҳиш меёбад, ки дар он ΔPtr фарқияти фишори транслокатсионӣ мебошад.Дарозӣ ва андозаи сӯрохиҳои микрогелҳои ба таври биаксиалӣ маҳдудшуда аз рӯи ҳолати мувозинати онҳо муайян карда мешавад, зеро дар системаҳои биологӣ ба назар гирифтани часпакии гелҳо хеле муҳим аст.Вақти мувозинат барои микрогелҳои агароза ва фибрин мутаносибан 10 дақиқа ва 30 дақиқа буд.Пас аз ин фосилаҳои вақт, микрогелҳои маҳдуд ба мавқеъ ва шакли устувори худ расиданд, ки он бо истифода аз камераи баландсуръат сабт карда шуд ва бо истифода аз MATLAB таҳлил карда шуд.
Дар расм.1e, 1f тасвирҳои микроскопияи электронии интиқолро (TEM) нишон медиҳанд, ки сохторҳои RM-и ғайрифаъол ва биаксиалӣ маҳдуданд.Пас аз фишурдани RM, андозаи сӯрохии микрогел ба таври назаррас коҳиш ёфт ва шакли онҳо анизотропӣ бо андозаҳои хурдтар дар самти фишурда шуд, ки бо гузориши қаблӣ 23 мувофиқ аст.
Фишурдани дуаксиалӣ ҳангоми кашишшавӣ боиси он мегардад, ки микрогел ба самти номаҳдуд бо коэффисиенти λz = \({D}_{{{{{{{\rm{z}}}}}}}/\({D }_ { 0}\) , ки \({D}_{{{({\rm{z}}}}}}}}\) дарозии микрогели баста аст. Расми 2а тағирёбии λzvs .1/ λrро нишон медиҳад. Тааҷҷубовар аст, ки дар зери фишори сахти 2,4 ≤ 1/λr ≤ 4,2, микрогелҳои фибрин дарозии ночизи 1,12 +/- 0,03 λz -ро нишон медиҳанд, ки танҳо ба арзиши 1/λr каме таъсир мерасонад. микрогелҳои агарозии маҳдуд, ки ҳатто ҳангоми фишурдани заифтар 1/λr = 2,6 то дарозии калонтар λz = 1,3 мушоҳида мешавад.
a Агароз микрогели таҷрибаҳо бо модулҳои чандирии гуногун (2,6 кПа, алмоси кушодаи сабз; 8,3 кПа, доирачаи кушоди қаҳваранг; 12,5 кПа, мураббаъи кушодаи норанҷӣ; 20,2 кПа, секунҷаи сурхи сурхи кушода) ва SM (сурхҳои сахт) Тағйирёбии дарозии ченшуда λz ( доираҳо), MM (хиёбонҳои сиёҳи сахт) ва RM (секунҷаҳои кабуди сахт).Хатҳои сахт λz-и аз ҷиҳати назариявӣ пешбинишударо барои агароза (хати сабз) ва микрогелҳои фибрин (хатҳо ва аломатҳои як ранг) нишон медиҳанд.б, в Панели боло: диаграммаи схематикии занҷирҳои шабакаи агароза (б) ва фибрин (в) пеш аз (чап) ва пас аз (рост) фишурдани биаксиалӣ.Поён: Шакли шабакаи мувофиқ пеш ва пас аз деформатсия.Самтҳои фишурдани x ва y мутаносибан бо тирҳои арғувонӣ ва қаҳваранг нишон дода шудаанд.Дар расми боло, занҷирҳои шабакаҳое, ки ба ин самтҳои x ва y нигаронида шудаанд, бо хатҳои мувофиқи магента ва қаҳваранг нишон дода шудаанд ва занҷирҳое, ки ба самти худсаронаи z нигаронида шудаанд, бо хатҳои сабз нишон дода шудаанд.Дар гели фибрин (в) хатҳои бунафш ва қаҳваранг дар самти х ва у назар ба ҳолати номуайяншуда бештар хам мешаванд ва хатҳои сабз дар самти z хам шуда дароз мешаванд.Шиддати байни самтҳои фишурдашавӣ ва шиддат тавассути риштаҳои дорои самтҳои мобайнӣ интиқол дода мешавад.Дар гелҳои агарозӣ занҷирҳо дар ҳама самт фишори осмотикиро муайян мекунанд, ки дар деформатсияи гел саҳми калон мегузорад.d Тағйироти пешбинишуда дар таносуби дуаксиалии Пуассон, } }^{{{{\rm{eff}}}}}} =-{{{{\rm{ln}}}}}}{\lambda }_{ z}/{{{{ {{ \rm{ln}}}}}}{\lambda }_{r}\ ), барои фишурдани эквиаксиалии гелҳои агароза (хати сабз) ва фибрин (хати сурх).Дар дохил деформатсияи биаксиалии гелро нишон медиҳад.e Тағйирёбии фишори транслокатсионӣ ΔPtr, ки ба сахтии гел ба эътидол оварда шудааст S, ҳамчун функсияи таносуби фишурдани микрогелҳои агароза ва фибрин тасвир шудааст.Рангҳои рамз ба рангҳои дар (a) мувофиқат мекунанд.Хатҳои сабз ва сурх муносибати назариявии байни ΔPtr/S ва 1/λr барои гелҳои агароза ва фибринро мутаносибан тасвир мекунанд.Қисми рахнашудаи хати сурх афзоиши ΔPtr-ро дар зери фишори сахт аз сабаби таъсири мутақобилаи байнинахҳо нишон медиҳад.
Ин тафовут бо механизмҳои гуногуни деформатсияи шабакаҳои микрогелҳои фибрин ва агарозӣ алоқаманд аст, ки мутаносибан аз риштаҳои чандир24 ва ригид25 иборатанд.Фишурдани дутарафаи гелҳои чандир боиси кам шудани ҳаҷми онҳо ва зиёдшавии консентратсияи он ва фишори осмотикӣ мегардад, ки боиси дарозшавии гел ба самти номаҳдуд мегардад.Дарозии ниҳоии гел аз тавозуни афзоиши энергияи озоди энтропикии занҷирҳои дарозшуда ва камшавии энергияи озоди осмос аз ҳисоби консентратсияи пасти полимерҳо дар гели дарозшуда вобаста аст.Ҳангоми фишурдани пурқуввати дуаксиалӣ дарозии гел бо λz ≈ 0,6 \({{\lambda}_{{{\rm{r}}}}^{-2/3}}\) меафзояд (ниг. Расми 2а дар фасли муҳокима 5.3.3).Тағироти конформатсионӣ дар занҷирҳои чандир ва шакли шабакаҳои мувофиқ пеш аз нигоҳ доштани биаксиалӣ дар расм нишон дода шудаанд.2б.
Баръакси ин, гелҳои нахдор ба монанди фибрин табиатан ба нигоҳдории биаксиалӣ ба таври гуногун ҷавоб медиҳанд.Филаментҳо асосан ба самти фишурдани фишурда параллел нигаронида шудаанд (бо ин роҳ масофаи байни пайвандҳои салибро кам мекунанд), дар ҳоле ки филаментҳо асосан ба самти фишурда перпендикуляр дар зери таъсири қувваи чандирӣ рост ва дароз мешаванд ва боиси дароз шудани гел ( Расми 1).2c) Сохторҳои SM, MM ва RM-и деформатсиянашуда тавассути таҳлили тасвирҳои SEM ва CFM-и онҳо тавсиф карда шуданд (Қисми IV Муҳокимаи иловагӣ ва Расми 9).Бо муайян кардани модули чандирӣ (E), диаметри (d), дарозии профил (R0), масофаи байни нӯгҳо (L0 ≈ R0) ва кунҷи марказии (ψ0) риштаҳо дар микрогелҳои фибрини деформатсияшуда (Ҷадвали 2) – 4), мо дарёфтем, ки модули риштаи каҷшаванда \({k}_{{{{{\rm{b)))))))))}=\frac{9\pi E{d}^{4}} {4 {\psi } _{0}^{2}{L}_{0}}\) аз модули кашиши он ба таври назаррас камтар аст\({k}_{{{{{{\rm{s}}}} }} }}=E\frac{\pi {d}^{2}{R}_{0}}{4}\), аз ин рӯ kb/ks ≈ 0,1 (Ҷадвали 4).Ҳамин тариқ, дар шароити нигоҳ доштани gel biaxial, риштаҳои фибрин ба осонӣ хам мешаванд, аммо ба дароз кардан муқовимат мекунанд.Дарозии шабакаи нахдоре, ки ба фишурдани дуаксиалӣ дучор шудааст, дар расми иловагӣ нишон дода шудааст. 17.
Мо як модели аффинии назариявиро таҳия мекунем (Қисми баррасиҳои иловагӣ ва расмҳои 10-16), ки дар он дарозии гели нахдор аз мувозинати маҳаллии қувваҳои чандирии дар гел амалкунанда муайян карда мешавад ва пешгӯӣ мекунад, ки дар шиддати қавии биаксиалӣ λz - 1 дар зери маҳдудият
Муодилаи (1) нишон медиҳад, ки ҳатто дар ҳолати фишурдани сахт (\({\lambda }_{{{\mbox{r))))\,\to \,0\)) каме васеъшавии гел ва деформатсияи дарозшавии минбаъда вуҷуд дорад. сершавии λz–1 = 0,15 ± 0,05.Ин рафтор бо (i) \({\left({k}_{{{{({\rm{b}}}}}}}}/{k}_{{{{{{\rm) алоқаманд аст { s }}}}}}}\right)}^{1/2}\) ≈ 0,15−0,4 ва (ii) истилоҳи дар қавсҳои мураббаъ буда ба таври асимптотикӣ тақрибан ба \(1{{\mbox{/}}} \sqrt мерасад. { 3 }\) барои пайвандҳои мустаҳками дуаксиалӣ. Бояд қайд кард, ки префактор \({\ чап({k}_{({\mbox{b))))/{k}_{({\mbox{ s))))\right)}^{1/ 2 }\) ба сахтии риштаи Е ҳеҷ иртиботе надорад, балки танҳо аз рӯи таносуби риштаи d/L0 ва кунҷи марказии камон муайян карда мешавад. ψ0, ки ба SM, MM ва RM монанд аст (Ҷадвали 4).
Барои боз ҳам таъкид кардани фарқияти штамм ба озодӣ байни гелҳои чандир ва филаментӣ, мо таносуби биаксиалии Пуассонро ҷорӣ мекунем \({\nu }_{{{({\rm{b)))))) }{{\ mbox { =}}}\,\mathop{{\lim}}\limits_{{\lambda}_{{{{({\rm{r}}}}}}\то 1}\ frac{{\ lambda} _ { {{{\rm{z}}}}}}-1}{1-{\lambda }_{{({\rm{r}}}}}}}}, \) бемаҳдудро тавсиф мекунад ориентацияи штамм gel дар посух ба шиддати баробар дар ду самти радиалӣ ва онро ба штаммҳои якхелаи калон васеъ мекунад \ rm{b }}}}}}}}^{{{{{\rm{eff}}}}}}} }}=-{{{{{\rm{ln}}}}}}} }{ \lambda } _{z} /{{{({\rm{ln)))))))}}} }_{{{({\rm{r)))))))))}\) .Дар расм.2d нишон медиҳад \({{{{{{\rm{\nu }}}}}}}_{{{({\rm{b}}}}}}}}^{{{{{\rm { eff }}}}}}}\) барои фишурдани яксони биаксиалии гелҳои чандир (ба монанди агароза) ва сахт (ба монанди фибрин) (Муҳокимаи иловагӣ, Қисми 5.3.4) ва робитаи байни фарқиятҳои қавӣ дар ҷавобҳо ба ҳабсро таъкид мекунад. Барои гелҳои агарозӣ таҳти маҳдудиятҳои сахт {\rm{eff}}}}}}}}\) то арзиши асимптотикӣ 2/3 зиёд мешавад ва барои гелҳои фибрин он ба сифр кам мешавад, зеро lnλz/lnλr → 0, зеро λz бо зиёд мешавад. сершавии λr зиёд мешавад.Аҳамият диҳед, ки дар таҷрибаҳо микрогелҳои сферии пӯшида ба таври якхела деформатсия карда мешаванд ва қисми марказии онҳо фишурдани сахттарро аз сар мегузаронад;аммо экстраполяция ба арзиши калони 1/λr имкон медиҳад, ки таҷриба бо назарияи гелҳои якхела деформатсияшуда муқоиса карда шавад.
Тафовути дигар дар рафтори гелҳои занҷири чандир ва гелҳои филаментӣ аз сабаби ҳаракати онҳо ҳангоми кашиш ёфтан пайдо шуд.Фишори транслокатсияи ΔPtr, ки ба сахтии gel S ба эътидол оварда шудааст, бо афзоиши фишурдашавӣ зиёд шуд (расми 2е), аммо дар 2,0 ≤ 1/λr ≤ 3,5, микрогелҳои фибрин ҳангоми коҳишёбӣ арзишҳои хеле пасти ΔPtr/S-ро нишон доданд.Нигоҳ доштани микрогели агарозӣ боиси зиёд шудани фишори осмотикӣ мегардад, ки боиси дароз шудани гел дар самти тулӯӣ ҳангоми дароз шудани молекулаҳои полимерӣ мегардад (расми 2б, чап) ва фишори транслокатсия бо ΔPtr/S ~( 1/λr)14/317.Баръакс, шакли микрогелҳои фибрини пӯшида бо тавозуни энергетикии риштаҳои фишурдани радиалӣ ва кашиши тулонӣ муайян карда мешавад, ки ин боиси максималии деформатсияи дарозии λz ~\(\sqrt{{k}_{{{ {{ { \rm{ b)))))))} /{k}_{{{{{{{\rm{s}}}}}}}}}}\).Барои 1/λr ≫ 1, тағирёбии фишори транслокатсия ҳамчун миқёси 1 }{{{({\rm{ln))))))\left({{\lambda }}_{{{{{\rm) {r} }}}}}}}^{{-} 1} \right)\) (Муҳокимаи иловагӣ, Қисми 5.4), тавре ки бо хати сурхи сахт дар расми 2e нишон дода шудааст.Ҳамин тариқ, ΔPtr нисбат ба гелҳои агарозӣ камтар маҳдуд аст.Ҳангоми фишурдаҳо бо 1/λr > 3,5 афзоиши назарраси фраксияи ҳаҷмии нахҳо ва таъсири мутақобилаи риштаҳои ҳамсоя деформатсияи минбаъдаи гелро маҳдуд мекунад ва боиси инҳироф шудани натиҷаҳои таҷрибавӣ аз пешгӯиҳо мегардад (хатти сурхи нуқта дар расми 2е).Мо ба хулосае омадем, ки барои ҳамон 1/λr ва Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr}}}}}}}}_{{{{\rm{fibrin}}} )) } }}}\) < ΔP < Δ\({P}_{{{{{{{\rm{tr))))))}}}}_{{{{\rm{агаросе}} }} } } } }}\) гели агароз ба микроканал гирифта мешавад ва гели фибрин бо хамон сахтгирй аз он мегузарад.Барои ΔP < Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr))))))))))_{{{{{\rm{фибрин)))))))))}\ ), Ду Ҳарду гел каналро маҳкам мекунанд, аммо гели фибрин амиқтар тела дода, самараноктар фишурда мешавад ва ҷараёни моеъро самараноктар бозмедорад.Натиҷаҳое, ки дар расми 2 нишон дода шудаанд, нишон медиҳанд, ки гели нахдор метавонад ҳамчун сими муассир барои коҳиш додани хунравӣ ё ҷилавгирӣ аз интиқоли хун ба варамҳо хидмат кунад.
Аз тарафи дигар, фибрин лахтаеро ба вуҷуд меорад, ки ба тромбоэмболия оварда мерасонад, ҳолати патологӣ, ки дар он тромб рагро дар ΔP < ΔPtr, масалан, дар баъзе навъҳои инсулти ишемикӣ бастааст (расми 3а).Дарозшавии заифтари микрогелҳои фибрин, ки бо маҳдудият ба вуҷуд омадааст, дар муқоиса бо гелҳои занҷири чандир, ки дар он C ва C фибриноген мутаносибан маҳдуданд ва микрогелҳои деформатсияшуда мебошанд, афзоиши қавитар дар консентратсияи фибрини фибриногени C/C гардид.Консентратсияи полимерҳо дар gel.Тасвири 3b нишон медиҳад, ки фибриноген C/C дар SM, MM ва RM дар 1/λr ≈ 4.0, ки бо маҳдудкунӣ ва деградатсия ба вуҷуд омадаанд, беш аз ҳафт маротиба зиёд шудааст (Расми 16).
Тасвири схематикии басташавии артерияи миёнаи майна дар майна.б Баландшавии нисбии консентратсияи фибрин бо маҳдудкунанда дар SM-и обструктивӣ (давраҳои сурхи сахт), MM (хорадаҳои сиёҳи сахт) ва RM (секунҷаҳои кабуди кабуд).в Тарҳи таҷрибавӣ барои омӯзиши тақсимоти гелҳои маҳдуди фибрин истифода мешавад.Маҳлули tPA бо флюоресцентӣ нишондодашуда дар TBS бо суръати ҷараёни 5,6 × 107 мкм3/с ва коҳиши иловагии фишори 0,7 Па барои каналҳое, ки ба меҳвари дарози микроканали асосӣ перпендикуляр ҷойгир шудаанд, ворид карда шуд.d Тасвири микроскопии бисёрканалии MM обструктивӣ (D0 = 200 мкм) дар Xf = 28 мкм, ΔP = 700 Па ва ҳангоми тақсимшавӣ.Хатҳои нуқтадори амудӣ мавқеъҳои ибтидоии кунҷҳои паси ва пешинаи ММ-ро дар tlys = 0 нишон медиҳанд. Рангҳои сабз ва гулобӣ мутаносибан ба FITC-dextran (70 kDa) ва tPA бо тамғаи AlexaFluor633 мувофиқат мекунанд.e Ҳаҷми нисбии бо вақти тағйирёбандаи RM-ҳои басташуда бо D0 аз 174 мкм (секунҷаи кабуди кабуд), мутаносибан 199 мкм (секунҷаи кушодаи кабуд) ва 218 мкм (секунҷаи кушодаи кабуд), дар микроканали конусии Xf = 28 ± 1 мкм.бахшҳо мутаносибан ΔP 1200, 1800 ва 3000 Па ва Q = 1860 ± 70 мкм3/с доранд.Дар дохил RM (D0 = 218 мкм) васл кардани микроканалро нишон медиҳад.f Тағйирёбии вақти ҳаҷми нисбии SM, MM ё RM, ки дар Xf = 32 ± 12 мкм, дар ΔP 400, 750 ва 1800 Па ва ΔP 12300 Па ва Q 12300 дар минтақаи конусии микроканал ҷойгир карда шудааст, мутаносибан 2460 мкм3 ва /с.Xf мавқеи пеши микрогелро нишон медиҳад ва масофаи онро аз оғози коҳишро муайян мекунад.V(tlys) ва V0 мутаносибан ҳаҷми муваққатии микрогели лизишуда ва ҳаҷми микрогели вайроннашуда мебошанд.Рангҳои аломат ба рангҳои дар b мувофиқат мекунанд.Тирҳои сиёҳ дар e, f ба лаҳзаи охирини пеш аз гузаштани микрогелҳо аз микроканал мувофиқат мекунанд.Сатри миқёс дар d, e 100 микрон аст.
Барои таҳқиқи таъсири маҳдудият ба коҳиши ҷараёни моеъ дар гелҳои фибринии обструктивӣ, мо лизиси SM, MM ва RM-ро, ки бо фаъолкунандаи плазминогени бофтаи агенти тромболитикӣ (tPA) ворид шудаанд, омӯхтанд.Дар расми 3c тарҳи таҷрибавӣ, ки барои таҷрибаҳои лизис истифода мешавад, нишон медиҳад. Дар ΔP = 700 Па (<ΔPtr) ва суръати ҷараёни Q = 2400 мкм3/с, шӯри буферии трис (TBS) бо 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианати) FITC-Dekstran омехта, микрогел микроканалҳои конусро маҳкам кард. вилоят. Дар ΔP = 700 Па (<ΔPtr) ва суръати ҷараёни Q = 2400 мкм3/с, шӯри буферии трис (TBS) бо 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианати) FITC-Dekstran омехта, микрогел микроканалҳои конусро маҳкам кард. вилоят. Дар ΔP = 700 Па (<ΔPtr) и скорости потока, Q = 2400 мкм3/с, трис-буферного солевого раствора (TBS), смешанного дар 0,1 мг/мл (флуоресцеинизотиоцианата) FITC-дестрана, микрогель перифери. Дар ΔP = 700 Па (<ΔPtr) ва суръати ҷараёни Q = 2400 мкм3/с, шӯри буферии Трис (TBS) бо 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианати) FITC-декстран омехта, микрогел микроканали конвергениро маҳкам кард.вилоят.在ΔP = 700 Па (<ΔPtr) 和流速Q = 2400 мкм3/с 的Tris 缓冲盐水(TBS) 与0,1 мг/мл混合时，微凝胶堵塞了锥形微通道地区。在ΔP = 700 Па (<ΔPtr) 和流速Q = 2400 мкм3/с了锥形微通道地区。 Микрогели закупориваются при смешивании трис-буферного солевого раствора (TBS) с 0,1 мг/мл (флуоресцеинотиоцианат) FITC-декстрана дар ΔP = 700 Па (<ΔPtr) ва скорости потока Q = 2400 микрокони мкм3/ вилоят. Вақте ки намакҳои буферии Tris (TBS) бо 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианати) FITC-декстран дар ΔP = 700 Па (<ΔPtr) ва суръати ҷараёни Q = 2400 мкм3/с омехта карда шуд, микрогелҳо пайваст карда шуданд Минтақаҳои конусии микроканалҳо.Мавқеи пеш Xf-и микрогел масофаи онро аз нуқтаи ибтидоии камшавии X0 муайян мекунад.Барои ба вуҷуд овардани лизис, маҳлули tPA-и флюоресцентӣ дар TBS аз канале, ки ба меҳвари дарози микроканали асосӣ ҷойгир аст, ворид карда шуд.
Вақте ки маҳлули tPA ба MM окклюзалӣ расид, канори паси микрогел норавшан шуд, ки ин нишон медиҳад, ки тақсимоти фибрин дар вақти tlys = 0 оғоз шудааст (расми 3d ва расми иловагӣ 18).Хангоми фибринолиз дар дохили ММ tPA-и бо ранг нишондодашуда чамъ шуда, ба риштахои фибрин мепайвандад, ки ин боиси тадричан зиёд шудани шиддати ранги гулобии микрогелхо мегардад.Дар tlys = 60 дақиқа, ММ аз сабаби пароканда шудани қисми ақибаш шартнома мебандад ва мавқеъи канори пешбари он Xf каме тағйир меёбад.Пас аз 160 даќиќа ММ-и сахт кашишхўрда кашишхўриро идома дод ва дар tlys = 161 даќиќа он кашиш ёфт ва ба ин васила љараёни моеъро тавассути микроканал барќарор кард (расми 3d ва расми 18, сутуни рост).
Дар расм.Дар расм 3е коҳиши аз лизис вобаста ба вақт вобастагии ҳаҷм V(tlys) ба ҳаҷми ибтидоии V0 микрогелҳои фибрини андозаашон гуногун ба эътидол оварда шудааст.CO бо D0 174, 199 ё 218 мкм ба микроканал бо ΔP 1200, 1800 ё 3000 Па мутаносибан ва Q = 1860 ± 70 мкм3/с барои бастани микроканал ҷойгир карда шуд (расми 3e, воридшуда).ғизо.Микрогелҳо тадриҷан коҳиш меёбанд, то он даме, ки онҳо ба қадри кофӣ хурд бошанд, ки аз каналҳо гузаранд.Паст шудани ҳаҷми критикии CO бо диаметри калонтари ибтидоӣ вақти тӯлонии лизисро талаб мекунад.Аз сабаби ҷараёни шабеҳ тавассути RM-ҳои андозаашон гуногун, тақсимшавӣ бо суръати якхела ба амал меояд, ки боиси ҳазм шудани фраксияҳои хурдтари RM-ҳои калонтар ва интиқоли таъхири онҳо мегардад.Дар расм.3f коҳиши нисбии V(tlys)/V0-ро аз ҳисоби тақсимшавӣ барои SM, MM ва RM дар D0 = 197 ± 3 мкм ҳамчун функсияи tlys нишон медиҳад.Барои SM, MM ва RM, ҳар як микрогелро дар як микроканал бо ΔP 400, 750 ё 1800 Па ва Q 12300, 2400 ё 1860 мкм3/с ҷойгир кунед.Ҳарчанд фишори фишор ба СМ нисбат ба RM 4,5 маротиба камтар буд, ҷараёни тавассути СМ аз ҳисоби баландтари гузариши СМ бештар аз шаш маротиба қавӣ буд ва коҳишёбии микрогел аз СМ ба ММ ва RM кам шуд. .Масалан, дар tlys = 78 дақиқа, SM асосан пароканда ва ҷойгузин шуд, дар ҳоле ки MM ва PM сарфи назар аз нигоҳ доштани ҳамагӣ 16% ва 20% ҳаҷми аслии худро нигоҳ доштани микроканалҳоро идома доданд.Ин натиҷаҳо аҳамияти лизиси конвексионии гелҳои нахдорро нишон медиҳанд ва бо гузоришҳо дар бораи тезтар ҳазм шудани лахтаҳо бо миқдори ками фибрин алоқаманданд.
Ҳамин тариқ, кори мо механизми таҷрибавӣ ва назариявиро нишон медиҳад, ки тавассути он гелҳои филаментӣ ба ҳабси биаксиалӣ ҷавоб медиҳанд.Рафтори гелҳои нахдор дар фазои маҳдуд бо асимметрияи қавии энергияи шиддати риштаҳо (дар фишурдан нарм ва дар шиддат сахт) ва танҳо аз рӯи таносуби ҷанбаҳо ва каҷшавии риштаҳо муайян карда мешавад.Ин реаксия ба дарозшавии ҳадди ақали гелҳои нахдор дар капиллярҳои танг оварда мерасонад, таносуби биаксиалии Пуассони онҳо бо афзоиши фишурдашавӣ ва фишори каме сабук кам мешавад.
Азбаски нигоҳдории дутарафаи зарраҳои мулоими деформатсияшаванда дар доираи васеи технологияҳо истифода мешаванд, натиҷаҳои мо ба рушди маводи нави нахдор мусоидат мекунанд.Махсусан, дар капиллярҳо ё найчаҳои танг нигоҳ доштани дутарафаи гелҳои филаментӣ боиси фишурдани сахти онҳо ва якбора паст шудани гузариши онҳо мегардад.Монеаи қавии ҷараёни моеъ тавассути гелҳои нахдори окклюзивӣ ҳангоми истифода шудан ба сифати порчаҳо барои пешгирии хунравӣ ё коҳиш додани таъминоти хун ба бемориҳои ашаддӣ афзалият дорад33,34,35.Аз тарафи дигар, кам шудани ҷараёни моеъ тавассути гели фибрини окклюзӣ ва ба ин васила ҷилавгирӣ аз лизиси конвективии тромбро нишон медиҳад, ки лизиси сусти лахтаҳои окклюзиро нишон медиҳад [27, 36, 37].Системаи моделсозии мо қадами аввалин барои фаҳмидани оқибатҳои вокуниши механикии гидрогелҳои биополимерҳои нахдор ба нигоҳдории биаксиалӣ мебошад.Дохил кардани ҳуҷайраҳои хун ё тромбоцитҳо ба гелҳои фибринии обструктивӣ ба рафтори маҳдудкунии онҳо таъсир мерасонад 38 ва қадами навбатӣ дар ошкор кардани рафтори системаҳои мураккабтари аз ҷиҳати биологӣ муҳим хоҳад буд.
Реактивҳое, ки барои тайёр кардани микрогелҳои фибрин ва сохтани дастгоҳҳои MF истифода мешаванд, дар Маълумоти иловагӣ тавсиф шудаанд (Усулҳои иловагӣ қисмҳои 2 ва 4).Микрогелҳои фибрин бо роҳи эмульсия кардани маҳлули омехтаи фибриноген, буфери Трис ва тромбин дар дастгоҳи ҷараён, ки MF равона карда шуда, пас аз гелатсияи қатраҳо омода карда шуданд.Маҳлули фибриногени гов (60 мг/мл дар TBS), буфери Tris ва маҳлули тромбини гов (5 У/мл дар маҳлули 10 мм CaCl2) бо истифода аз ду насоси сӯзандоруҳои мустақилона идорашаванда (PhD 200 Harvard Apparatus PHD 2000 Syring Pump) ворид карда шуданд.барои бастани MF, ШМА).Фазаи пайвастаи F-равғани дорои 1 вазн.% блок сополимери PFPE-P(EO-PO)-PFPE, бо истифода аз насоси сӯзандоруи сеюм ба воҳиди MF ворид карда шуд.Қатраҳои дар дастгоҳи MF пайдошуда дар найчаи центрифугаи 15 мл, ки равғани F- дорад, ҷамъ карда мешаванд.Қубурҳоро дар ваннаи обӣ дар ҳарорати 37 °C барои 1 соат ҷойгир кунед, то гелатсияи фибрин ба анҷом расад.Микрогелҳои фибрин бо тамғаи FITC тавассути омехта кардани фибриногени гов ва фибриногени FITC бо тамғаи инсон дар таносуби 33:1 вазн омода карда шуданд.Тартиби тайёр кардани микрогелхои фибрин якхела аст.
Микрогелҳоро аз равғани F ба TBS тавассути центрифуга кардани дисперсия дар 185 г барои 2 дақиқа интиқол диҳед.Микрогелҳои таҳшиншуда дар равғани F омехта бо 20 вазн% спирти перфтороктил пароканда карда шуданд, сипас дар гексан, ки дорои 0,5 вазн.% Span 80, гексан, 0,1 ват.% Тритон X дар об ва TBS пароканда карда шуданд.Ниҳоят, микрогелҳо дар TBS дорои 0,01 вазн% Tween 20 пароканда карда шуданд ва дар 4°C тақрибан 1-2 ҳафта пеш аз таҷрибаҳо нигоҳ дошта шуданд.
Истеҳсоли дастгоҳи MF дар Маълумоти иловагӣ (Усулҳои иловагӣ боби 5) тавсиф шудааст.Дар озмоиши маъмулӣ арзиши мусбати ΔP аз рӯи баландии нисбии обанборҳое, ки пеш ва баъд аз дастгоҳи МФ барои ворид кардани микрогелҳои диаметрашон 150 < D0 < 270 мкм ба микроканалҳо пайваст карда шудаанд, муайян карда мешавад.Андозаи вайроннашудаи микрогелҳо тавассути дидани онҳо дар макроканал муайян карда шуд.Микрогел дар майдони конус дар даромадгоҳи конструксия меистад.Вақте ки нӯги микрогели пешина дар давоми 2 дақиқа бетағйир мемонад, аз барномаи MATLAB барои муайян кардани мавқеъи микрогел дар баробари меҳвари х истифода баред.Бо зина ба зина зиёд шудани ΔP, микрогел қад-қади минтақаи каҷшакл ҳаракат мекунад, то он даме ки ба тангшавӣ ворид шавад.Вақте ки микрогел пурра ворид карда мешавад ва фишурда мешавад, ΔP зуд ба сифр паст шуда, сатҳи обро байни обанборҳо мувозинат мекунад ва микрогели пӯшида дар зери фишурда устувор мемонад.Дарозии микрогели обструктивӣ 30 дақиқа пас аз қатъ шудани конструксия чен карда шуд.
Ҳангоми таҷрибаҳои фибринолиз, маҳлулҳои t-PA ва декстран бо тамғаи FITC ба микрогелҳои басташуда ворид мешаванд.Ҷараёни ҳар як моеъ бо истифода аз тасвири флуорессенси ягонаи канал назорат карда шуд.TAP бо AlexaFluor 633 бо нахҳои фибрин пайваст карда шудааст ва дар дохили микрогелҳои фибрини фишурда ҷамъ шудааст (канали TRITC дар расми 18).Маҳлули декстран, ки бо FITC нишон дода шудааст, бидуни ҷамъшавӣ дар микрогел ҳаракат мекунад.
Маълумоте, ки натиҷаҳои ин тадқиқотро дастгирӣ мекунанд, аз муаллифони дахлдор бо дархост дастрасанд.Тасвирҳои SEM-и хоми гелҳои фибрин, тасвирҳои хоми TEM-и гелҳои фибрин пеш аз ва баъд аз эмкунӣ ва маълумоти асосии воридотӣ барои расмҳои 1 ва 2. 2 ва 3 дар файли маълумоти хом оварда шудаанд.Ин мақола маълумоти аслӣ медиҳад.
Литвинов Р.И., Питерс М., де Ланге-Лутс З. ва Вайсел JV фибриноген ва фибрин.Дар Маҷмааи сафедаҳои макромолекулярӣ III: Сохтор ва функсия (ред. Харрис, Ҷ.Р. ва Марлес-Райт, Ҷ.) 471-501 https://doi.org/10.1007/978-3-030-58971-4_15 (Springer and Cham, 2021).
Босман Ф.Т. ва Стаменкович И. Сохтори функсионалӣ ва таркиби матритсаи берун аз ҳуҷайра.Ҷ. Пасол.200, 423–428 (2003).
Принс Е. ва Кумачева Е. Тарҳрезӣ ва татбиқи гидрогелҳои нахи сунъии биомиметикӣ.Миллии Мэтт Ред.4, 99–115 (2019).
Broedersz, CP & Mackintosh, FC Моделсозии шабакаҳои полимерии нимфасеҳ.Прист Мод.физика.86, 995–1036 (2014).
Хотами-Марбини, Х. ва Пику, КР Моделсозии механикии шабакахои биополимерии нимчаскил: деформатсияи гайриафинй ва мавчудияти вобастагии дурдаст.Дар пешрафтҳо дар механикаи нарм 119–145 (Спрингер, Берлин, Ҳейделберг, 2012).
Vader D, Kabla A, Weitz D, and Mahadevan L. Ҳамоҳангсозии гелҳои коллаген, ки аз стресс ба вуҷуд омадааст.PLoS One 4, e5902 (2009).
Storm S., Pastore JJ, McKintosh FS, Lubensky TS, and Gianmi PA чандирии ғайрихаттии биогелҳо.Табиат 435, 191–194 (2005).
Likup, AJ Stress механизмҳои шабакаи коллагенро назорат мекунад.раванд.Академияи миллии илмҳо.илм.ИМА 112, 9573–9578 (2015).
Ҷанми, ПА ва дигарон.Стресси манфии муқаррарӣ дар гелҳои биополимерии нимфасқ.Алма-матери миллӣ.6, 48–51 (2007).
Канг, H. ва дигарон.чандирии ғайрихаттии шабакаҳои нахи сахт: сахтшавии шиддат, фишори манфии муқаррарӣ ва ҳамоҳангии нах дар гелҳои фибрин.J. Физика.химиявй.V. 113, 3799–3805 (2009).
Гардел, ML ва дигарон.Рафтори чандирии шабакаҳои актинии ба ҳам алоқаманд ва басташуда.Илм 304, 1301–1305 (2004).
Шарма, А.Механикаи ғайрихаттии шабакаҳои нахи оптикии бо штамм идорашаванда бо назорати интиқодӣ.Физикаи миллӣ.12, 584–587 (2016).
Вахобй, М.Эластикии шабакаҳои нахи дар зери фишори яктарафа.Soft Matter 12, 5050–5060 (2016).
Wufsus, AR, Macera, NE & Neeves, KB Гузариши гидравликии лахтаи хун ҳамчун функсияи фибрин ва зичии тромбоцитҳо.биофизика.Маҷаллаи 104, 1812–1823 (2013).
Ли, Ю ва дигарон.Рафтори бисёрҷонибаи гидрогелҳо бо капиллярҳои танг маҳдуд аст.илм.Хонаи 5, 17017 (2015).
Liu, X., Li, N. & Wen, C. Таъсири гетерогении патологӣ ба эластографияи мавҷи бурида дар марҳилаи тромбози амиқи рагҳо.PLoS One 12, e0179103 (2017).
Mfoumou, E., Tripette, J., Blostein, M. & Cloutier, G. In vivo миқдорбандии устувории вобаста ба вақт аз лахтаҳои хун бо истифода аз тасвири ултрасадои мавҷи бурида дар модели тромбози рагҳои харгӯш.тромбоз.зарфи нигоҳдорӣ.133, 265–271 (2014).
Weisel, JW & Nagaswami, C. Моделсозии компютерии динамикаи полимеризатсияи фибрин дар робита бо микроскопияи электронӣ ва мушоҳидаҳои ғафс: сохтор ва василаи лахта кинетикӣ назорат карда мешаванд.биофизика.Маҷаллаи 63, 111–128 (1992).
Райан, EA, Mokros, LF, Weisel, JW ва Lorand, L. Пайдоиши сохтории реологияи лахтаи фибрин.биофизика.Ҷ. 77, 2813–2826 (1999).
Вақти фиристодан: феврал-23-2023