Zona de mecanică care studiază caracteristicile deformării și curgerii mediilor continue reale, unul dintre reprezentanții cărora sunt fluide non-newtoniene cu vâscozitate structurală, este reologia. În acest articol, luăm în considerare proprietățile reologice ale sângelui. Ce este va deveni clar.
Definiție
Un fluid tipic non-newtonian este sângele. Se numește plasmă dacă este lipsită de elemente formate. Serul este plasmă lipsită de fibrinogen.
Hemoreologia, sau reologia, studiază tiparele mecanice, în special modul în care proprietățile fizice și coloidale ale sângelui se modifică în timpul circulației la viteze diferite și în diferite părți ale patului vascular. Proprietățile sale, starea funcțională a fluxului sanguin, contractilitatea inimii determină mișcarea sângelui în organism. Când viteza de curgere liniară este scăzută, particulele de sânge se deplasează paralel cu axa vasului și unele spre altele. În acest caz, fluxul are un caracter stratificat, iar fluxul se numește laminar. Deci ce suntproprietăți reologice? Mai multe despre asta mai târziu.
Care este numărul Reynolds?
În cazul creșterii vitezei liniare și depășirii unei anumite valori, care este diferită pentru toate vasele, fluxul laminar se va transforma într-un vortex, haotic, numit turbulent. Viteza de tranziție de la mișcarea laminară la cea turbulentă determină numărul Reynolds, care este de aproximativ 1160 pentru vasele de sânge. Conform cifrelor Reynolds, turbulența poate apărea numai în acele locuri în care vasele mari se ramifică, precum și în aortă. Fluidul se deplasează laminar prin multe vase.
Viteză și efort de forfecare
Nu doar viteza volumetrică și liniară a fluxului sanguin este importantă, doi parametri importanți mai caracterizează mișcarea către vas: viteza și efortul de forfecare. Efortul de forfecare caracterizează forța care acționează asupra unei unități a suprafeței vasculare în direcția tangențială la suprafață, măsurată în pascali sau dine/cm2. Rata de forfecare este măsurată în secunde reciproce (s-1), ceea ce înseamnă că este mărimea gradientului vitezei de mișcare între straturi de fluid care se mișcă în paralel pe unitatea de distanță dintre ele.
De ce indicatori depind proprietățile reologice?
Raportul dintre efort și viteza de forfecare determină vâscozitatea sângelui, măsurată în mPas. Pentru un fluid solid, vâscozitatea depinde de intervalul de viteză de forfecare de 0,1-120s-1. Dacă viteza de forfecare este >100s-1, vâscozitatea nu se schimbă atât de pronunțat, iar după atingerea ratei de forfecare de 200s-1 aproape nuse schimba. Valoarea măsurată la viteză mare de forfecare se numește asimptotică. Principalii factori care afectează vâscozitatea sunt deformabilitatea elementelor celulare, hematocritul și agregarea. Și dat fiind faptul că există mult mai multe globule roșii în comparație cu trombocite și globule albe, acestea sunt determinate în principal de celulele roșii. Acest lucru se reflectă în proprietățile reologice ale sângelui.
factori de vâscozitate
Cel mai important factor care determină vâscozitatea este concentrația volumică a globulelor roșii, volumul și conținutul lor mediu, acesta se numește hematocrit. Este de aproximativ 0,4-0,5 l/l și se determină prin centrifugare dintr-o probă de sânge. Plasma este un fluid newtonian, a cărui vâscozitate determină compoziția proteinelor și depinde de temperatură. Vâscozitatea este cel mai afectată de globuline și fibrinogen. Unii cercetători consideră că un factor mai important care duce la modificarea vâscozității plasmatice este raportul proteinelor: albumină/fibrinogen, albumină/globuline. Creșterea are loc în timpul agregării, determinată de comportamentul non-newtonian al sângelui integral, care determină capacitatea de agregare a globulelor roșii. Agregarea fiziologică a eritrocitelor este un proces reversibil. Asta este - proprietățile reologice ale sângelui.
Formarea agregatelor de către eritrocite depinde de factori mecanici, hemodinamici, electrostatici, de plasmă și de alți factori. În zilele noastre, există mai multe teorii care explică mecanismul agregării eritrocitelor. Cea mai cunoscută astăzi este teoria legăturii.mecanismul prin care punțile dintre proteinele moleculare mari, fibrinogenul, Y-globulinele sunt adsorbite pe suprafața eritrocitelor. Forța netă de agregare este diferența dintre forța tăietoare (determină dezagregarea), stratul de repulsie electrostatică al eritrocitelor, care sunt încărcate negativ, și forța din punți. Mecanismul responsabil pentru fixarea macromoleculelor încărcate negativ pe eritrocite, adică Y-globulina, fibrinogenul, nu este încă pe deplin înțeles. Există o opinie că moleculele sunt legate datorită forțelor dispersate van der Waals și a legăturilor slabe de hidrogen.
Ce ajută la evaluarea proprietăților reologice ale sângelui?
De ce are loc agregarea eritrocitară?
Explicația agregării eritrocitelor se explică și prin epuizare, absența proteinelor cu molecul mare în apropierea eritrocitelor, în legătură cu care apare o interacțiune a presiunii, asemănătoare prin natura presiunii osmotice a unei soluții macromoleculare, conducând la convergența particulelor în suspensie. În plus, există o teorie care leagă agregarea eritrocitară cu factorii eritrocitari, ceea ce duce la o scădere a potențialului zeta și la o schimbare a metabolismului și a formei eritrocitelor.
Datorită relației dintre vâscozitatea și capacitatea de agregare a eritrocitelor, pentru a evalua proprietățile reologice ale sângelui și caracteristicile mișcării acestuia prin vase, este necesar să se efectueze o analiză cuprinzătoare a acestor indicatori. Una dintre cele mai comune și destul de accesibile metode de măsurare a agregării este evaluarea ratei eritrocitelor.sedimentare. Cu toate acestea, versiunea tradițională a acestui test nu este foarte informativă, deoarece nu ține cont de caracteristicile reologice.
Metode de măsurare
Conform studiilor privind caracteristicile reologice ale sângelui și factorii care le afectează, se poate concluziona că evaluarea proprietăților reologice ale sângelui este afectată de starea de agregare. În zilele noastre, cercetătorii acordă mai multă atenție studiului proprietăților microreologice ale acestui lichid, cu toate acestea, nici vâscosimetria nu și-a pierdut relevanța. Principalele metode de măsurare a proprietăților sângelui pot fi împărțite în două grupe: cu un câmp omogen de efort și deformare - con-plan, disc, cilindric și alte reometri cu geometrie diferită a pieselor de lucru; cu un camp de deformatii si solicitari relativ neomogen - dupa principiul de inregistrare a vibratiilor acustice, electrice, mecanice, aparate care functioneaza dupa metoda Stokes, vascozimetre capilare. Așa se măsoară proprietățile reologice ale sângelui, plasmei și serului.
Două tipuri de viscozimetre
Două tipuri de viscozimetre sunt în prezent cele mai răspândite: rotațional și capilar. De asemenea, se folosesc viscozimetre, al căror cilindru interior plutește în lichidul testat. Acum sunt implicați activ în diverse modificări ale reometrelor rotative.
Concluzie
De asemenea, merită remarcat faptul că progresul vizibil în dezvoltarea tehnologiei reologice face posibilă studiul biochimic și biofizic.proprietățile sângelui pentru a controla microreglarea în tulburările metabolice și hemodinamice. Cu toate acestea, dezvoltarea unor metode de analiză a hemoreologiei, care să reflecte în mod obiectiv agregarea și proprietățile reologice ale fluidului newtonian, este în prezent relevantă.
