Artigo de método

Ambiente Microfluidic controlada de Investigação dinâmico de Agregação Glóbulo Vermelho

DOI:

10.3791/52719

⸱

4 de junho de 2015

 ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, University of Ottawa

Neste artigo

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Resumo

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O protocolo descrito detalhes um procedimento experimental para quantificar glóbulos vermelhos (RBC) agregados sob uma velocidade de corte constante e controlado, com base em técnicas de processamento de imagem. O objetivo deste protocolo é relacionar RBC tamanhos agregados à taxa de corte correspondente em um ambiente controlado microfluídico.

Resumo

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O sangue, como biofluid não-newtoniano, representa o foco de numerosos estudos no campo hemorreologia. Constituintes do sangue incluem os glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas, que são suspensos em plasma sanguíneo. Devido à abundância das hemácias (40% a 45% do volume do sangue), o seu comportamento dita o comportamento reológico de sangue especialmente na microcirculação. Com taxas de corte muito baixos, hemácias são vistos de montar e entidades de formulário chamado agregados, o que faz com que o comportamento não-newtoniano de sangue. É importante compreender as condições da formação de agregados de compreender a reologia do sangue na microcirculação. O protocolo aqui descrito detalhes do procedimento experimental para determinar quantitativamente os agregados de RBC na microcirculação sob velocidade de cisalhamento constante, com base no processamento de imagem. Para este efeito, RBC-suspensões são testadas e analisadas em microcanais 120 x 60 mm de poli-dimetil-siloxano (PDMS). As suspensões são RBC-entchover usando um segundo fluido, a fim de obter um perfil de velocidade linear no interior da camada de sangue e, assim, obter uma grande gama de velocidades de cisalhamento constante. A velocidade de corte é determinada usando um sistema de micro partículas velocimetria de imagens (μPIV), enquanto agregados RBC são visualizados utilizando uma câmara de alta velocidade. Os vídeos capturados dos agregados RBC são analisados ​​usando técnicas de processamento de imagem, a fim de determinar os tamanhos de agregados com base nas intensidades de imagens.

Introdução

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As células vermelhas do sangue (RBC) desempenham um papel crucial na determinação do comportamento reológico de sangue. Eles são quase singularmente responsável pelas propriedades particulares do sangue in vitro e in vivo. Sob condições fisiológicas, os glóbulos vermelhos ocupar 40% a 45% do volume de sangue. Na microcirculação, hemácias só ocupam até 20% do volume de sangue devido ao diâmetro dos vasos menores e o plasma efeito uma desnatação. Este fenómeno de redução de plasma na microcirculação é conhecido como o efeito Fåhraeus. Em baixas velocidades de corte, os glóbulos vermelhos são capazes de transpor em conjunto e formam um dimen....

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Protocolo

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O sangue é coletado de indivíduos saudáveis ​​com a aprovação do comitê de ética da Universidade de Ottawa (H11-13-06).

1. Microchannel Fabrication

Os microcanais são fabricados com base nos métodos de fotolitografia padrão 18.

  1. Projetar a geometria de microcanais utilizando um design de software assistida por computador (CAD) e imprimir a configuração em uma foto-máscara de transparência. Estas máscaras são cruciais, uma vez que ditam o caminho da luz durante o processo de fabricação. Neste caso, as dimensões são de microcanais 120 um de espessura, 60 mm de profundidade e 7 mm de comprime....

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Resultados

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Um exemplo do fluxo de dois fluidos no duplo Y-microcanal é mostrado na Figura 2 para os glóbulos vermelhos humanos suspensos em 5%, 10% e 15% de hematócrito e fluindo a 10 ul / h. A Figura 3 mostra a diferença no tamanho dos agregados quando o fluxo no canal é reduzido de 10 l / h a 5 uL / ​​hr de um hematócrito de 10%. Isto dá uma noção qualitativa dos tamanhos dos agregados ao variar o hematócrito e da taxa de cisalhamento. A Figura 5 segue o deslocamento de quatro a.......

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Discussão

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Utilizando a presente metodologia, é possível analisar, qualitativamente e quantitativamente, o RBC agrega sob diferentes condições de fluxo e hematócritos. Para os testes de detecção de agregados e bem sucedida, é crucial para determinar a relação da velocidade adequada entre os dois fluidos com a entrada de microcanais. Esta relação é muito importante para se obter uma espessura de camada de sangue ideal onde o perfil de velocidade é quase-linear 19.

Outro fator fundamental para.......

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Divulgações

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Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

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Este trabalho foi apoiado pelas Ciências Naturais e do Conselho de Investigação do Canadá Engenharia. Microfabricação foi realizada com o apoio da academia de McGill Nanotools Microfab na Universidade McGill e do Departamento de Eletrônica da Universidade de Carleton.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
SU8-50 epóxi à base de fotorresistente negativoMicroChem Corp.
Desenvolvedor do SU8-50MicroChem Corp.
Poli(dimetilsiloxano) (PDMS) Sylgard-184Dow-Corning3097358-1004
PE-50 series Sistema de plasma Plasma EtchPE-50 série
Tubos de coleta de sangue com K2-EDTA (ácido etilenodiaminotetracético)FisherSciB367861
Centrífuga, i.e. Thermo Scientific CL2Thermo Scientific004260F
Poshpate tamponado com solução salina (PBS)Sigma AldrichP5368-10PAK
Tracer fluorescente solução de partículas (15 ml)FisherSciR800
AggregometerRheoMeditechRheo Scan AnD300
Seringas de vidro (50 µ l)Tubulação Hamilton80965
(Tygon)FisherSciAAA00001
Câmera de alta velocidade (Basler)Graftek Imaging Inc.basler acA2000-340kmUma câmera capaz de gravar 18 quadros por segundo pode ser usada.
Câmera de pulso duplo LaVisionImager
MITASLaVisionMITAS
Nd:YAG laserNew Wave ResearchSolo-II
Bomba de seringa (Nexus3000 e PicoPlus)Chemyx Inc. e Harvard ApparatusNexus3000 e PicoPlus
DaVis softwareLaVisionDavis
, Microscópio intenso

Referências

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  1. Perkkio, J., Keskinen, R. Hematocrit reduction in bifurcations due to plasma skimming. Bull. Math. Biol. 45 (1), 41-50 (1983).
  2. Chien, S., Jan, K. Ultrastructural basis of the mechanism of rouleaux formation. Microvasc. Res. 5 (2), 155-166 (1973).
  3. Neu, B....

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Reimpressões e permissões

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Errata

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Formal Correction: Erratum: Controlled Microfluidic Environment for Dynamic Investigation of Red Blood Cell Aggregation
Posted by JoVE Editors on 11/30/2015. Citeable Link.

An erratum was issue for Controlled Microfluidic Environment for Dynamic Investigation of Red Blood Cell Aggregation. The introduction section was updated.

Etiquetas

Red Blood Cell AggregationMicrofluidic EnvironmentShear Rate AnalysisImage Processing TechniquesMicro Particle Image VelocimetryHigh Speed CameraBlood Velocity MeasurementAggregate Size DistributionPDMS MicrochannelsFluorescent Tracer Particles

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