Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бир эле учурда үч слайддан турган каруселди көрсөтөт.Бир убакта үч слайд аркылуу өтүү үчүн Мурунку жана Кийинки баскычтарын колдонуңуз, же бир эле учурда үч слайд аркылуу өтүү үчүн аягындагы сыдырма баскычтарын колдонуңуз.
Фиброздуу гидрогелдердин тар капиллярлар менен чектелиши биологиялык жана биомедициналык системаларда чоң мааниге ээ.Фиброздуу гидрогелдердин чыңалуусу жана бир октуу кысуулары кеңири изилденген, бирок алардын капиллярларда эки октуу кармалууга реакциясы изилденбеген бойдон калууда.Бул жерде биз жип сымал гелдер кысууда жумшак жана чыңалууда катуу болгон курамдык жиптердин механикалык касиеттериндеги асимметриядан улам ийкемдүү чынжыр гелдерге караганда чектөөгө сапаттык жактан башкача жооп берерин эксперименталдык жана теориялык жактан көрсөтөбүз.Күчтүү кармап туруу шартында фиброздуу гелдин аз узартылышы жана биаксиалдык Пуассон катышынын нөлгө чейин асимптотикалык төмөндөшү байкалат, натыйжада гелдин күчтүү тыгыздалышы жана гел аркылуу суюктуктун начар өтүшү пайда болот.Бул жыйынтыктар чоюлган окклюзивдүү тромбилердин терапиялык агенттердин лизиске туруктуулугун көрсөтөт жана тамырдан кан агууну токтотуу же шишиктердин кан менен камсыз болушуна бөгөт коюу үчүн фиброздук гелдерден эффективдүү эндоваскулярдык эмболизациянын өнүгүшүн стимулдайт.
Фиброздуу тармактар ткандардын жана тирүү клеткалардын негизги структуралык жана функционалдык курулуш материалы болуп саналат.Актин цитоскелеттин негизги компоненти болуп саналат1;фибрин жараатты айыктырууда жана тромб түзүүдө2 негизги элемент, ал эми коллаген, эластин жана фибронектин жаныбарлар дүйнөсүндөгү клеткадан тышкаркы матрицанын компоненттери болуп саналат3.Булалуу биополимерлердин калыбына келтирилген тармактары кыртыш инженериясында кеңири колдонулуучу материалдарга айланды4.
Филаменттүү тармактар ийкемдүү молекулярдык тармактардан айырмаланган механикалык касиеттери бар биологиялык жумшак заттардын өзүнчө классын билдирет5.Бул касиеттердин кээ бирлери эволюциянын жүрүшүндө биологиялык заттын деформацияга реакциясын башкаруу үчүн пайда болгон6.Мисалы, булалуу тармактар кичинекей штаммдарда7,8 сызыктуу ийкемдүүлүктү көрсөтөт, ал эми чоң штаммдарда алар катуулукту9,10 жогорулатып, ткандардын бүтүндүгүн сактап турушат.Булалуу гелдердин башка механикалык касиеттери үчүн кесепеттери, мисалы, жылышуу штаммына жооп катары терс нормалдуу стресс11,12, али ачыла элек.
Жарым ийилчээк жипчелүү гидрогелдердин механикалык касиеттери бир октуу чыңалуу13,14 жана кысуу8,15 менен изилденген, бирок алардын тар капиллярлардагы же түтүкчөлөрдөгү эркиндиктен келип чыккан эки октуу кысуусу изилденген эмес.Бул жерде биз эксперименталдык натыйжаларды билдиребиз жана теориялык жактан микрофлюиддик каналдарда биаксиалдык кармап калууда булалуу гидрогелдердин жүрүм-турумунун механизмин сунуштайбыз.
Фибриноген жана тромбин концентрацияларынын ар кандай катышы жана D0 диаметри 150дөн 220 мкмге чейинки фибриндик микрогельдер микрофлюиддик ыкманы колдонуу менен түзүлдү (Кошумча 1-сүрөт).fig боюнча.1а конфокалдык флуоресценттик микроскопиянын (CFM) жардамы менен алынган флюорохром менен белгиленген микрогелдердин сүрөттөрүн көрсөтөт.Микрогельдер тоголок, полидисперстиги 5% дан кем эмес жана CFM тарабынан текшерилген масштабда түзүлүшү боюнча бирдей (Кошумча маалымат жана кинолор S1 жана S2).Микрогелдердин орточо тешикчелеринин өлчөмү (Дарси өткөрүмдүүлүгүн өлчөө жолу менен аныкталат16) 2280ден 60 нмге чейин азайган, фибриндин курамы 5,25тен 37,9 мг/млге чейин көбөйгөн, ал эми тромбин концентрациясы 2,56дан 0,27 бирдик/млге чейин төмөндөгөн.(Кошумча маалымат).Райс.2), 3 жана кошумча таблица 1).Микрогелдин тиешелүү катуулугу 0,85тен 3,6 кПага чейин жогорулайт (Кошумча 4-сүрөт).Ийкемдүү чынжырлардан түзүлгөн гелдердин мисалы катары ар кандай катуулуктагы агароздук микрогельдер колдонулат.
Fluorescein isothiocyanate (FITC) Fluorescence микроскопиялык сүрөтү TBS токтотулган PM белгиленген.Штанганы шкала 500 микрон.б SM (жогорку) жана RM (төмөнкү) SEM сүрөттөрү.Масштаб тилкеси 500 нм.с Чоң каналдан (диаметри dl) жана кирүү бурчу α 15° жана диаметри DC = 65 мкм болгон кууш конус түрүндөгү аймактан турган микрофлюиддик каналдын схемалык схемасы.d Солдон оңго: RM оптикалык микроскоптун сүрөттөрү (диаметри D0) чоң каналдардагы, конус зонасында жана кысылышында (чектелген гел узундугу Dz).Штанганы шкала 100 микрон.e, f TEM деформацияланбаган RM (e) жана окклюзияланган RM (f), 1/λr = 2,7 кысылышы менен бир саатка бекитилген, андан кийин массанын 5% бошотуу жана бекитүү.TBSдеги глутаральдегид.Деформацияланбаган СОнун диаметри 176 мкм.Масштаб тилкеси 100 нм.
Катуулугу 0,85, 1,87 жана 3,6 кПа (мындан ары жумшак микрогелдер (SM), орто катуу микрогелдер (ММ) жана катуу микрогелдер (RM)) болгон фибриндик микрогелдерге басым жасадык.Фибрин гелинин катуулугунун бул диапазону кандын уюшу18,19 менен бирдей даражада, демек биздин ишибизде изилденген фибрин гелдери чыныгы биологиялык системалар менен түздөн-түз байланыштуу.fig боюнча.1b тиешелүүлүгүнө жараша сканерлөөчү электрондук микроскоптун (SEM) жардамы менен алынган SM жана RM структураларынын жогорку жана төмөнкү сүрөттөрүн көрсөтөт.RM структуралары менен салыштырганда, SM тармактары коюу жипчелери жана аз бутак чекиттери менен түзүлөт, мурда отчеттор 20, 21 (Кошумча сүрөт. 5) шайкеш келет.Гидрогелдин түзүмүндөгү айырмачылык анын касиеттеринин тенденциясы менен корреляцияланат: гелдин өткөргүчтүгү SMдан MM жана RMге чейин тешикчелердин өлчөмүнүн азайышы менен төмөндөйт (кошумча таблица 1), ал эми гелдин катуулугу тескери кетет.4 °C температурада 30 күн сакталгандан кийин микрогель структурасында эч кандай өзгөрүүлөр байкалган эмес (Кошумча 6-сүрөт).
fig боюнча.1c тегерек кесилиши бар микрофлюиддик каналдын диаграммасын көрсөтөт (солдон оңго): диаметри dl болгон чоң канал, мында микрогель деформацияланбай калат, конус түрүндөгү секция диаметри тарыган dc < D0, конус -формалуу бөлүктөрү жана диаметри dl чоң каналдар (Кошумча 7-сүрөт).Кадимки экспериментте микрогельдер микрофлюиддик каналдарга 0,2–16 кПа оң басымдын ΔP төмөндөшүндө сайылган (Кошумча 8-сүрөт).Бул басым диапазону биологиялык маанилүү кан басымына туура келет (120 мм Hg = 16 кПа)22.fig боюнча.1d (солдон оңго) чоң каналдарда, конус түрүндөгү аймактарда жана кысылган жерлерде RM өкүлчүлүктүү сүрөттөрүн көрсөтөт.Микрогелдин кыймылы жана формасы MATLAB программасынын жардамы менен жазылып алынган.Бул конструкцияланган аймактарда жана конструкцияларда микрогельдер микроканалдардын дубалдары менен конформалдуу байланышта экенин белгилей кетүү маанилүү (Кошумча 8-сүрөт).D0/dc = 1/λr тарытууда микрогелдин радиалдык кармалуу даражасы 2,4 ≤ 1/λr ≤ 4,2 диапазонунда, мында 1/λr кысуу катышы.Микрогель ΔP > ΔPtr болгондо кичирейет, мында ΔPtr – транслокация басымынын айырмасы.Биаксиалдуу чектелген микрогельдердин тешикчелеринин узундугу жана өлчөмү алардын тең салмактуулук абалы менен аныкталат, анткени биологиялык системаларда гелдердин илешкектүүлүгүн эске алуу абдан маанилүү.Агароза жана фибрин микрогелдери үчүн тең салмактуулук убактысы тиешелүүлүгүнө жараша 10 мүнөт жана 30 мүнөттү түздү.Бул убакыт интервалдарынан кийин чектелген микрогелдер туруктуу абалына жана формасына жеткен, алар жогорку ылдамдыктагы камера аркылуу тартылып, MATLAB аркылуу анализденген.
fig боюнча.1e, 1f көрсөтүү берүү электрондук микроскоп (TEM) undeformed жана biaxially чектелген RM структуралардын сүрөттөр.RM кысуу кийин, microgel тешикче өлчөмү бир кыйла азайган жана алардын формасы мурда отчет 23 менен шайкеш келет кысуу багытында аз өлчөмдөрү менен анизотроптук болуп калды.
Жыйыруу учурунда эки октук кысуу микрогель λz = \({D}_{{{{{{{\rm{z}}}}}}}/\({D }_ { 0}\) , мында \({D}_{{{({\rm{z}}}}}}}}\) жабык микрогелдин узундугу 2а-сүрөттө λzvs .1/ λr өзгөрүүсү көрсөтүлгөн. Фибрин жана агароздук микрогелдер үчүн таң калыштуусу, 2,4 ≤ 1/λr ≤ 4,2 күчтүү кысуу учурунда фибрин микрогелдери 1,12 +/- 0,03 λz анчалык деле узарууну көрсөтөт, бул 1/λr маанисинен бир аз гана таасир этет. чектелген агароздук микрогелдер, ал тургай алсызыраак кысуу 1/λr = 2,6 чоңураак узартуу λz = 1,3 байкалат.
a Агароздук микрогел ар түрдүү ийкемдүү модулдар менен эксперименттер (2,6 кПа, жашыл ачык алмаз; 8,3 кПа, күрөң ачык тегерек; 12,5 кПа, кызгылт сары ачык квадрат; 20,2 кПа, ачык кызыл ачык тескери үч бурчтук) жана SM (түп кызыл) Ченилген узартуунун өзгөрүшү λz ( тегерекчелер), MM (катуу кара квадраттар) жана RM (катуу көк үч бурчтуктар).Катуу сызыктар агароза (жашыл сызык) жана фибриндик микрогельдер (бир эле түстөгү сызыктар жана символдор) үчүн теориялык болжолдонгон λzти көрсөтөт.b, c Жогорку панели: агарозанын (б) жана фибриндин (с) тармак чынжырларынын схемалык диаграммасы (солдо) жана (оңдо) биаксиалдык кысуудан мурун.Төмөндө: Деформацияга чейинки жана андан кийинки тиешелүү тармактын формасы.x жана y кысуу багыттары тиешелүүлүгүнө жараша кызгылт жана күрөң жебелер менен көрсөтүлгөн.Жогорудагы сүрөттө ушул x жана y багыттары боюнча багытталган тармактардын чынжырлары тиешелүү кызгылт жана күрөң сызыктар менен, ал эми эркин z багытында багытталган чынжырлар жашыл сызыктар менен көрсөтүлгөн.Фибрин гелинде (в) х жана у багытындагы кызгылт жана күрөң сызыктар деформацияланбаган абалга караганда көбүрөөк ийилет, ал эми z багытындагы жашыл сызыктар ийилип, созулат.Кысуу жана чыңалуу багыттарынын ортосундагы чыңалуу аралык багыттары бар жиптер аркылуу берилет.Агароздук гелдерде бардык багыттагы чынжырлар осмостук басымды аныктайт, бул гелдин деформациясына олуттуу салым кошот.d Биокалдык Пуассон катышынын болжолдонгон өзгөрүүсү, } }^{{{{\rm{eff}}}}}} =-{{{{\rm{ln}}}}}}{\lambda }_{ z}/{{{{ {{ \rm{ln}}}}}}{\lambda }_{r}\ ), агароза (жашыл сызык) жана фибрин (кызыл сызык) гелдерин эквиаксиалдык кысуу үчүн.Киргизилгенде гелдин биаксиалдык деформациясы көрсөтүлгөн.e Транслокация басымынын өзгөрүшү ΔPtr, гелдин катуулугуна S нормалдаштырылган, агароза жана фибрин микрогелдери үчүн кысуу катышынын функциясы катары графикте көрсөтүлгөн.Символдун түстөрү (а) сүрөттөгү түскө дал келет.Жашыл жана кызыл сызыктар тиешелүүлүгүнө жараша агароза жана фибрин гелдери үчүн ΔPtr/S жана 1/λr ортосундагы теориялык байланышты сүрөттөйт.Кызыл сызыктын сызыкча бөлүгү фибра аралык өз ара аракеттенүүдөн улам күчтүү кысуу учурунда ΔPtr көбөйүшүн көрсөтөт.
Бул айырма, тиешелүүлүгүнө жараша, flexible24 жана rigid25 жиптерден турган фибриндик жана агароздук микрогелдик тармактардын деформациясынын ар кандай механизмдери менен байланышкан.Ийкемдүү гелдердин эки тараптуу кысуу алардын көлөмүнүн азайышына жана ошону менен байланыштуу концентрациясынын жана осмостук басымдын жогорулашына алып келет, бул гелдин чексиз багытта узартылышына алып келет.Гельдин акыркы узартылышы керилген чынжырлардын энтропикалык эркин энергиясынын өсүү балансына жана керилген гелдеги полимердин концентрациясынын аздыгынан осмостун бош энергиясынын төмөндөшүнө көз каранды.Күчтүү эки октук кысуу учурунда гелдин узартылышы λz ≈ 0,6 \({{\lambda}_{{{\rm{r}}}}^{-2/3}}\) менен көбөйөт (2а-сүрөттү караңыз талкуу бөлүмү 5.3.3).Ийкемдүү чынжырлардагы конформациялык өзгөрүүлөр жана биаксиалдык кармоого чейинки жана андан кийинки тиешелүү тармактардын формасы 1-сүрөттө көрсөтүлгөн.2б.
Ал эми фибрин сыяктуу фиброздуу гелдер биаксиалдык кармап калууга башкача жооп беришет.Жипчелер басымдуу түрдө кысуу ийкемдүү багытка параллелдүү багытталган (ушуну менен кайчылаш шилтемелердин ортосундагы аралык кыскарат), ал эми басымдуу түрдө кысуу багытына перпендикуляр болгон жипчелер ийкемдүү күчтүн таасири астында түздөп, созулуп, гелдин узартылышына алып келет ( 1-сүрөт).2c) Деформацияланбаган SM, MM жана RM структуралары алардын SEM жана CFM сүрөттөрүн талдоо менен мүнөздөлгөн (Кошумча талкуулоо IV бөлүм жана кошумча 9-сүрөт).Деформацияланбаган фибрин микрогелдериндеги жиптердин серпилгич модулун (E), диаметрин (d), профилдин узундугун (R0), учуларынын ортосундагы аралыкты (L0 ≈ R0) жана борбордук бурчун (ψ0) аныктоо менен (Кошумча таблица 2) – 4), биз жип ийүү модулунун \({k}_{{{{{\rm{b)))))))))}=\frac{9\pi E{d}^{4} } {4 {\psi } _{0}^{2}{L}_{0}}\) анын чыңалуу модулунан кыйла аз\({k}_{{{{{{\rm{s}}} } }} }}=E\frac{\pi {d}^{2}{R}_{0}}{4}\), ошондуктан kb/ks ≈ 0,1 (Кошумча таблица 4).Ошентип, биаксиалдык гелди кармап туруу шарттарында фибрин жиптери оңой ийилет, бирок созулууга туруштук берет.Биаксиалдык кысууга дуушар болгон жип сымал тармактын узаруусу Кошумча 17-сүрөттө көрсөтүлгөн.
Биз теориялык аффиндик моделди иштеп чыктык (Кошумча талкуулоо V бөлүмү жана 10–16-сүрөттөр) мында жипчелүү гелдин узартылышы гелге таасир этүүчү серпилгич күчтөрдүн жергиликтүү тең салмактуулугунан аныкталат жана күчтүү эки октуу штаммда λz - деп болжолдойт. 1 чектөө астында
Теңдеме (1) күчтүү кысуу учурунда да (\({\lambda }_{{{\mbox{r))))\,\to \,0\)) бир аз гелдин кеңейүүсү жана андан кийинки узартуу деформациясы бар экенин көрсөтүп турат. каныккандыгы λz–1 = 0,15 ± 0,05.Бул жүрүм-турум менен байланыштуу (i) \({\left({k}_{{{{({\rm{b}}}}}}}}}/{k}_{{{{{{\rm) { s }}}}}}}\right)}^{1/2}\) ≈ 0,15−0,4 жана (ii) чарчы кашаадагы термин асимптотикалык түрдө \(1{{\mbox{/}}} \sqrt жакындайт { 3 }\) күчтүү эки октуу байланыштар үчүн. Бул префактор \({\left({k}_{({\mbox{b))))/{k}_{({\mbox{) экенин белгилей кетүү маанилүү. s))))\right)}^{1/ 2 }\) Е жиптин катуулугуна эч кандай тиешеси жок, бирок d/L0 жиптин тараптардын катышы жана жаанын борбордук бурчу менен гана аныкталат. ψ0, бул SM, MM жана RMге окшош (кошумча таблица 4).
Ийкемдүү жана жип сымал гелдердин ортосундагы эркиндик менен шартталган штаммдын айырмасын дагы да баса белгилөө үчүн биз биаксиалдык Пуассон катышын киргизебиз \({\nu }_{{{({\rm{b)))))) }{{\ mbox { =}}}\,\mathop{{\lim}}\limits_{{\lambda}_{{{{({\rm{r}}}}}}\1}\ frac{{\ lambda} _{ {{{\rm{z}}}}}}-1}{1-{\lambda }_{{({\rm{r}}}}}}}}, \) чексизди сүрөттөйт эки радиалдык багытта бирдей штаммга жооп катары гел штаммынын багыты жана муну чоң бирдей штаммдарга чейин кеңейтет \ rm{b }}}}}}}}^{{{{{\rm{eff}}}}}}} }}=-{{{{{\rm{ln}}}}}}} }{ \lambda } _{z} /{{{({\rm{ln)))))))}}}\lambda }_{{{({\rm{r)))))))))}\) .fig боюнча.2d көрсөтөт \({{{{{{\rm{\nu }}}}}}}_{{{({\rm{b}}}}}}}}^{{{{{\rm { eff }}}}}}}\) ийкемдүү (мисалы, агароза) жана катуу (мисалы, фибрин сыяктуу) гелдердин бирдиктүү биаксиалдык кысуу үчүн (Кошумча талкуу, 5.3.4-бөлүм) жана камоого жооптордогу күчтүү айырмачылыктардын ортосундагы байланышты баса белгилейт. Күчтүү чектөөлөр астында агароздук гелдер үчүн {\rm{eff}}}}}}}}\) асимптотикалык мааниге чейин 2/3 жогорулайт, ал эми фибриндик гелдер үчүн нөлгө чейин төмөндөйт, анткени lnλz/lnλr → 0, анткени λz көбөйөт. λr көбөйгөн сайын каныккандык.Эксперименттерде жабык тоголок микрогельдер бир тектүү эмес деформацияланып, алардын борбордук бөлүгү күчтүүрөөк кысууну башынан өткөрөрүн эске алыңыз;бирок, 1/λr чоң мааниге экстраполяция бир калыпта деформацияланган гелдердин теориясы менен экспериментти салыштырууга мүмкүндүк берет.
Ийкемдүү чынжырлуу гелдердин жана жип сымал гелдердин жүрүм-турумундагы дагы бир айырмачылык алардын жыйрылышы боюнча кыймылынан улам табылган.Гельдин катуулугуна S нормалдаштырылган транслокация басымы ΔPtr кысуу күчөгөн сайын көбөйгөн (2е-сүрөт), бирок 2,0 ≤ 1/λr ≤ 3,5 фибрин микрогелдери кичирейүү учурунда ΔPtr/S төмөндөө маанилерин көрсөттү.Агароздук микрогелдин кармалышы осмостук басымдын жогорулашына алып келет, бул полимер молекулалары созулган сайын гелдин узунунан созулушуна алып келет (2б-сүрөт, сол) жана транслокация басымынын ΔPtr/S ~( көбөйүшүнө алып келет. 1/λr)14/317.Тескерисинче, жабык фибриндик микрогелдердин формасы радиалдык кысуу жана узунунан чыңалуунун жиптеринин энергетикалык балансы менен аныкталат, бул максималдуу узунунан келген деформацияга алып келет λz ~\(\sqrt{{k}_{{{ {{ { \rm{ b)))))))} /{k}_{{{{{{{\rm{s}}}}}}}}}}\).1/λr ≫ 1 үчүн транслокация басымынын өзгөрүшү 1 }{{{({\rm{ln))))))\left({{\lambda }}_{{{{{{\rm) катары масштабдалат {r} }}}}}}}^{{-} 1} \right)\) (Кошумча талкуу, 5.4-бөлүм), 2e-сүрөттөгү катуу кызыл сызык менен көрсөтүлгөн.Ошентип, ΔPtr агароздук гелдерге караганда азыраак чектелет.1/λr > 3,5 болгон кысуулар үчүн жиптердин көлөмдүк үлүшүнүн олуттуу өсүшү жана кошуна жиптердин өз ара аракеттенүүсү гелдин андан аркы деформациясын чектейт жана эксперименттик натыйжалардын божомолдордон четтөөсүнө алып келет (2е-сүрөттөгү кызыл чекиттүү сызык).Ошол эле 1/λr жана Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr}}}}}}}}_{{{{\rm{fibrin}}} )) деген жыйынтыкка келебиз. } }}}\) < ΔP < Δ\({P}_{{{{{{{\rm{tr))))))}}}_{{{\rm{агаросе}} }} } } } }}\) агароз гели микроканал тарабынан кармалат жана ал аркылуу бирдей катуулугу бар фибрин гели өтөт.ΔP үчүн < Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr))))))))))_{{{{{\rm{фибрин)))))))))}\ ), Эки Эки гель тең каналды бөгөттөйт, бирок фибрин гели тереңирээк түртүп, эффективдүү кысып, суюктуктун агымын натыйжалуураак бөгөттөйт.2-сүрөттө көрсөтүлгөн натыйжалар фиброздуу гелдин кан агууну азайтуу же шишиктердин кан менен камсыз болушун токтотуу үчүн эффективдүү штепсель катары кызмат кыла аларын көрсөтүп турат.
Башка жагынан алганда, фибрин тромбоэмболияга алып келүүчү уюган тромбду түзөт, бул патологиялык шартта тромбоз ΔP < ΔPtr жерде тамырды жаап калат, мисалы ишемиялык инсульттун кээ бир түрлөрүндө (3а-сүрөт).Фибрин микрогелдеринин алсызыраак чектөө-индукцияланган узартылышы ийкемдүү чынжыр гелдерине салыштырмалуу C/C фибриногенинин фибрин концентрациясынын күчтүүрөөк көбөйүшүнө алып келди, мында C жана C фибриногендер тиешелүүлүгүнө жараша чектелген жана деформацияланбаган микрогелдер.Гельдеги полимерлердин концентрациясы.3b-сүрөттө SM, MM жана RMде фибриноген C / C 1 / λr ≈ 4.0до жети эседен ашык көбөйгөндүгүн көрсөтүп турат, бул чектөө жана суусуздануу менен шартталган (Кошумча фиг. 16).
Мээнин ортоңку мээ артериясынын окклюзиясынын схемалык иллюстрациясы.б Обструктивдүү SM (катуу кызыл чөйрөлөр), MM (катуу кара квадраттар) жана RM (катуу көк үч бурчтуктар) фибрин концентрациясынын чектөө-арачы салыштырмалуу өсүшү.в Чектелген фибриндик гелдердин бөлүнүшүн изилдөө үчүн колдонулган эксперименталдык долбоор.TBSтеги флуоресценттик белги менен белгиленген tPA эритмеси 5,6 × 107 мкм3/с агым ылдамдыгы менен жана негизги микроканалдын узун огуна перпендикуляр жайгашкан каналдар үчүн кошумча басымдын төмөндөшү 0,7 Па болгон.d Xf = 28 мкм, ΔP = 700 Па жана бөлүү учурунда обструктивдүү MM (D0 = 200 мкм) топтолгон көп каналдуу микроскопиялык сүрөт.Вертикалдуу чекиттүү сызыктар MM арткы жана алдыңкы четтеринин баштапкы абалын көрсөтөт tlys = 0. Жашыл жана кызгылт түстөр FITC-декстранга (70 кДа) жана AlexaFluor633 менен белгиленген tPAга туура келет.e Xf = 28 ± 1 болгон конус түрүндөгү микроканалда тиешелүүлүгүнө жараша D0 174 мкм (көк ачык тескери үч бурчтук), 199 мкм (көк ачык үч бурчтук) жана 218 мкм (көк ачык үч бурчтук) менен жабылган RMдердин убакыт боюнча өзгөрүүчү салыштырмалуу көлөмү мкм.бөлүмдөр тиешелүүлүгүнө жараша ΔP 1200, 1800 жана 3000 Па жана Q = 1860 ± 70 мкм3/с.Кыстарма микроканалды туташтырган RM (D0 = 218 мкм) көрсөтөт.f Xf = 32 ± 12 мкм, микроканалдын конус аймагындагы ΔP 400, 750 жана 1800 Па жана ΔP 12300 Па жана Q 12300 боюнча SM, MM же RM салыштырмалуу көлөмүнүн убакыттын өзгөрүшү, тиешелүүлүгүнө жараша 2460 мкм3 жана /с.Xf микрогелдин алдыңкы абалын билдирет жана анын кичирейүү башталышына чейинки аралыкты аныктайт.V(tlys) жана V0 тиешелүүлүгүнө жараша лизденген микрогелдин убактылуу көлөмү жана бузулбаган микрогелдин көлөмү.Белгилердин түстөрү б-дагы түскө туура келет.e, f боюнча кара жебелер микрогельдердин микроканал аркылуу өтүүсүнө чейинки убакыттын акыркы учуруна туура келет.d, e ичиндеги масштаб тилкеси 100 мкм.
Обструктивдүү фибрин гелдериндеги суюктуктун агымын азайтуу боюнча чектөөнүн таасирин изилдөө үчүн биз тромболитикалык агент кыртыштын плазминоген активатору (tPA) менен инфильтрацияланган SM, MM жана RM лизисин изилдедик.3c-сүрөттө лизис эксперименттери үчүн колдонулган эксперименталдык дизайн көрсөтүлгөн. ΔP = 700 Па (<ΔPtr) жана агымынын ылдамдыгы, Q = 2400 мкм3/с, Трис-буфердик туздун (TBS) 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианаты) FITC-Декстран аралашканында, микрогель конус микроканалды жаап койду. аймак. ΔP = 700 Па (<ΔPtr) жана агымынын ылдамдыгы, Q = 2400 мкм3/с, Трис-буфердик туздун (TBS) 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианаты) FITC-Декстран аралашканында, микрогель конус микроканалды жаап койду. аймак. При ΔP = 700 Па (<ΔPtr) и скорости потока, Q = 2400 мкм3/с, трис-буферного солевого раствора (TBS), смешанного с 0,1 мг/мл (флуоресцеизотиоцианата) FITC-дестрана, микрогельный перекрыва. ΔP = 700 Па (<ΔPtr) жана агымынын ылдамдыгы, Q = 2400 мкм3/с, 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианаты) FITC-декстран менен аралашкан Tris буфердик туздун (TBS) микрогель биригип жаткан микроканалды жаап койду.аймак.在ΔP = 700 Па (<ΔPtr) 和流速Q = 2400 μm3/s 的Tris 缓冲盐水(TBS) 与0,1 mg/mL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 при ΔP = 700 Па (<ΔPtr) и скорости потока Q = 2400 микроканаи мкм3/ область. Tris буфердик туздуу эритин (TBS) ΔP = 700 Па (<ΔPtr) жана агымынын ылдамдыгы Q = 2400 мкм3/с 0,1 мг/мл (флуоресцеин изотиоцианаты) FITC-декстран менен аралаштырганда, микрогельдер туташтырылган микроканалдардын конус аймактары.Микрогелдин Xf алдыга позициясы анын X0 баштапкы кичирейүү чекитинен алыстыгын аныктайт.Лизисти индукциялоо үчүн негизги микроканалдын узун огуна ортогоналдуу жайгашкан каналдан TBSдеги флуоресценттик белгиленген tPA эритмеси куюлган.
tPA эритмеси окклюзиялык MMге жеткенде, микрогелдин арткы чети бүдөмүк болуп, фибриндин бөлүнүшү tlys = 0 убакта башталганын көрсөтүп турат (3d-сүрөт жана кошумча 18-сүрөт).Фибринолиз учурунда боёк менен белгиленген tPA ММдин ичинде чогулуп, фибрин жипчелери менен байланышат, бул микрогельдердин кызгылт түсүнүн интенсивдүүлүгүнүн акырындык менен жогорулашына алып келет.tlys = 60 мүнөттө, ММ анын арткы бөлүгүнүн эришине байланыштуу жыйрылып, анын Xf алдыңкы четинин абалы аз өзгөрөт.160 мүнөттөн кийин катуу жыйрылып калган ММ жыйрылышын улантып, tlys = 161 мүнөттө ал жыйрылып, микроканал аркылуу суюктуктун агымын калыбына келтирди (сүрөт 3d жана Кошумча 18-сүрөт, оң колонка).
fig боюнча.3e ар кандай өлчөмдөгү фибрин микрогелдеринин V0 баштапкы көлөмүнө нормалдаштырылган V(tlys) көлөмүнүн лизис-аралык убакытка көз каранды төмөндөшүн көрсөтөт.D0 174, 199 же 218 мкм болгон CO тиешелүүлүгүнө жараша ΔP 1200, 1800 же 3000 Па жана Q = 1860 ± 70 мкм3/с микроканалды бөгөттөө үчүн микроканалга жайгаштырылды (сүрөт 3e, ичи).тамактануу.Микрогельдер каналдар аркылуу өтө турганчалык кичинекей болгонго чейин акырындык менен кичирейет.Баштапкы диаметри чоңураак CO критикалык көлөмүнүн азайышы көбүрөөк лизис убактысын талап кылат.Ар кандай чоңдуктагы RM аркылуу окшош агымдын аркасында бөлүнүү бирдей ылдамдыкта жүрөт, натыйжада чоңураак РМнын азыраак бөлүкчөлөрү сиңирилип, алардын кечиктирилип которулушуна алып келет.fig боюнча.3f tlys функциясы катары түзүлгөн D0 = 197 ± 3 мкм боюнча SM, MM жана RM үчүн бөлүнүүнүн натыйжасында V(tlys)/V0 салыштырмалуу кыскарышын көрсөтөт.SM, MM жана RM үчүн ар бир микрогельди ΔP 400, 750 же 1800 Па жана Q 12300, 2400 же 1860 мкм3/сек менен микроканалга салыңыз.СМга келтирилген басым RMге караганда 4,5 эсе аз болсо да, СМнын жогорку өткөрүмдүүлүгүнөн СМ аркылуу өткөн агым алты эседен ашык күчтүү болгон жана микрогелдин кичирейүүсү СМден ММ жана RMге чейин төмөндөгөн. .Мисалы, tlys = 78 мүнөттө, SM негизинен эрип, жылып кеткен, ал эми MM жана PM баштапкы көлөмүнүн 16% жана 20% гана сактап калганына карабастан, микроканалдарды жабышты.Бул жыйынтыктар кысылган жипчелүү гелдердин конвекция аркылуу лизисинин маанилүүлүгүн көрсөтүп турат жана фибриндин мазмуну төмөн уюгандардын тез сиңирүү отчеттору менен байланышат.
Ошентип, биздин иш жип сымал гелдердин биаксиалдык камоого жооп кайтаруу механизмин эксперименталдык жана теориялык жактан көрсөтүп турат.Чектелген мейкиндикте жипчелүү гелдердин жүрүм-туруму жиптердин чыңалуу энергиясынын күчтүү асимметриясы (кысылууда жумшак жана чыңалууда катуу) жана жиптердин пропорциясы жана ийрилиги менен гана аныкталат.Бул реакция тар капиллярларда камтылган фиброздуу гелдердин минималдуу узартылышына алып келет, алардын биаксиалдык Пуассон катышы кысуу күчөгөн сайын азаят жана жарык бит басымы азаят.
Жумшак деформациялануучу бөлүкчөлөрдү эки тараптуу камтуу технологиялардын кеңири спектринде колдонулгандыктан, биздин натыйжалар жаңы булалуу материалдардын өнүгүшүнө түрткү берет.Тактап айтканда, жип сымал гелдердин тар капиллярларда же түтүкчөлөрүндө биаксиалдуу кармалышы алардын күчтүү тыгыздалышына жана өткөрүмдүүлүктүн кескин төмөндөшүнө алып келет.Окклюзивдүү фиброздуу гелдер аркылуу суюктуктун агымын катуу бөгөт коюу, кан агууну алдын алуу же залалдуу ооруларга кандын жабдылышын азайтуу үчүн тығын катары колдонулганда артыкчылыктарга ээ.Башка жагынан алганда, окклюзиялык фибрин гели аркылуу суюктуктун агымынын азайышы, ошону менен конвективдик тромб лизисин бөгөттөп, окклюзиялык уюгандардын жай лизисинин көрсөткүчүн берет [27, 36, 37].Биздин моделдөө системасы булалуу биополимердик гидрогелдердин биаксиалдык кармап калууга механикалык реакциясынын кесепеттерин түшүнүүгө болгон биринчи кадам болуп саналат.Кан клеткаларын же тромбоциттерди обструктивдүү фибрин гелдерине киргизүү алардын чектөө жүрүм-турумуна таасирин тийгизет 38 жана татаалыраак биологиялык маанилүү системалардын жүрүм-турумун ачуудагы кийинки кадам болот.
Фибриндик микрогелдерди даярдоо жана MF түзүлүштөрүн жасоо үчүн колдонулган реагенттер Кошумча маалыматта (Кошумча методдор 2 жана 4 бөлүмдөрүндө) сүрөттөлгөн.Фибриндик микрогельдер фибриногендин, Трис буферинин жана тромбиндин аралаш эритмесин агымды фокустоочу MF аспабында эмульсиялоо жолу менен даярдалган, андан кийин тамчы гелиацияланган.Уйдун фибриноген эритмеси (TBSте 60 мг/мл), Трис буфери жана бодо тромбин эритмеси (10 мМ CaCl2 эритмесинде 5 У/мл) эки көз карандысыз башкарылуучу шприц насостору (PhD 200 Harvard Apparatus PHD 2000 шприц насосу) аркылуу башкарылды.MF бөгөт коюу, АКШ).1 wt.% блок сополимери PFPE-P(EO-PO)-PFPE камтыган F-май үзгүлтүксүз фазасы MF бирдигине үчүнчү шприц насосун колдонуу менен киргизилген.MF аппаратында пайда болгон тамчылар F-майы бар 15 мл центрифугалык түтүккө чогултулат.Фибриндик гелацияны аягына чыгаруу үчүн түтүктөрдү 37 °C суу мончосуна 1 саатка коюңуз.FITC белгиленген фибрин микрогелдери бодо малдын фибриногенин жана FITC деп белгиленген адамдын фибриногенин 33:1 салмактык катышта аралаштыруу жолу менен даярдалган.Процедура фибриндик микрогельдерди даярдоодогудай.
2 мин 185 г дисперсияны центрифугалоо менен май F микрогелдерди TBS үчүн өткөрүп берүү.Чөктүрүлгөн микрогельдер 20 масса% перфтороктил спирти менен аралаштырылган F майында таркатылды, андан кийин массасы 0,5% Span 80, гексан, 0,1 масса.% Triton X суу жана TBS камтыган гександа чачылды.Акыр-аягы, микрогельдер 0,01 wt% Tween 20 камтыган TBS менен таркатылып, эксперименттерге чейин болжол менен 1-2 жума бою 4°Cде сакталган.
MF түзүлүшүн жасоо Кошумча маалыматта (Кошумча методдор 5-бөлүм) сүрөттөлгөн.Кадимки экспериментте ΔP оң мааниси микроканалдарга диаметри 150
Бул изилдөөнүн натыйжаларын тастыктаган маалыматтар талап боюнча тиешелүү авторлордон жеткиликтүү.Фибрин гелдердин чийки SEM сүрөттөрү, фибрин гелдердин эмдөө алдында жана андан кийинки чийки TEM сүрөттөрү жана 1 жана 2 жана 2-сүрөттөр үчүн негизги киргизүү маалыматтары чийки маалымат файлында берилген.Бул макалада баштапкы маалыматтарды берет.
Литвинов Р.И., Питерс М., де Ланге-Лутс З. жана Вейсел Ж.В. фибриноген жана фибрин.Макромолекулярдык протеин комплексинде III: структурасы жана функциясы (ред. Харрис, Дж.Р. жана Марлес-Райт, Дж.) 471-501 https://doi.org/10.1007/978-3-030-58971-4_15 ( Springer and Cham, 2021).
Босман Ф.Т. жана Стаменкович I. Клеткадан тышкаркы матрицанын функционалдык түзүлүшү жана курамы.J. Pasol.200, 423–428 (2003).
Принц E. жана Kumacheva E. Жасалма биомиметикалык була гидрогелдерин долбоорлоо жана колдонуу.Улуттук Мэтт Ред.4, 99–115 (2019).
Broedersz, CP & Mackintosh, FC жарым ийкемдүү полимердик тармактарды моделдөө.Priest Mod.физика.86, 995–1036 (2014).
Хатами-Марбини, Х. жана Пику, КР Жарым ийкемдүү биополимердик тармактарды механикалык моделдөө: аффиндик эмес деформация жана узак аралыкка көз карандылыктын болушу.Жумшак зат механикасынын жетишкендиктеринде 119–145 (Springer, Berlin, Heidelberg, 2012).
Vader D, Kabla A, Weitz D жана Mahadevan L. Коллаген гелдердин стресстен келип чыккан тегиздөө.PLoS One 4, e5902 (2009).
Storm S., Pastore JJ, McKintosh FS, Lubensky TS, and Gianmi PA Биогельдердин сызыктуу эмес ийкемдүүлүгү.Nature 435, 191–194 (2005).
Likup, AJ Stress коллаген тармагынын механизмдерин көзөмөлдөйт.процесс.Улуттук илимдер академиясы.илим.US 112, 9573–9578 (2015).
Janmi, PA, et al.Жарым ийкемдүү биополимер гелдериндеги терс нормалдуу стресс.Улуттук алма матер.6, 48–51 (2007).
Канг, H. жана башкалар.Катуу була тармактарынын сызыктуу эмес ийкемдүүлүгү: штаммдын катуулашы, терс нормалдуу стресс жана фибрин гелдериндеги жипчелердин түзүлүшү.J. Физика.Химиялык.V. 113, 3799–3805 (2009).
Гардел, ML жана башкалар.Кайчылаш жана байланышкан актин тармактарынын ийкемдүү жүрүм-туруму.Илим 304, 1301–1305 (2004).
Шарма, A. жана башкалар.Критикалык башкаруу менен штамм башкарылуучу була-оптикалык тармактардын сызыктуу эмес механикасы.Улуттук физика.12, 584–587 (2016).
Вахаби, М. жана башкалар.Бир октуу алдын ала чыңалууда була тармактарынын ийкемдүүлүгү.Soft Matter 12, 5050–5060 (2016).
Wufsus, AR, Macera, NE & Neeves, KB Фибриндин жана тромбоциттердин тыгыздыгынын функциясы катары кандын уюшунун гидравликалык өткөрүмдүүлүгү.биофизика.Journal 104, 1812–1823 (2013).
Li, Y. жана башкалар.Гидрогелдердин ар тараптуу жүрүм-туруму тар капиллярлар менен чектелген.илим.Үй 5, 17017 (2015).
Liu, X., Li, N. & Wen, терең тамыр тромбоз стадиясында жылыш толкун elastography боюнча патологиялык гетерогендүүлүктүн C. Effect.PLoS One 12, e0179103 (2017).
Mfoumou, E., Tripette, J., Blostein, M. & Cloutier, G. In vivo бир коён веналык тромбоз моделинде кыркуу толкуну УЗИ элестетүү аркылуу уюп калышынын убакыт көз каранды induration сандык.тромб.сактоочу танк.133, 265–271 (2014).
Weisel, JW & Nagaswami, C. Электрондук микроскопия жана булгануу байкоого карата фибриндин полимеризациясынын динамикасынын компьютердик симуляциясы: уюган түзүлүш жана монтаж кинетикалык жактан көзөмөлдөнөт.биофизика.Journal 63, 111–128 (1992).
Райан, EA, Mokros, LF, Weisel, JW жана Lorand, L. фибрин уюган реологиянын структуралык келип чыгышы.биофизика.J. 77, 2813–2826 (1999).
Посттун убактысы: 23-февраль 2023-ж