Caracterização macro-reologia de Gill Raker Mucus na Carpa de Prata, Hipophthalmichthys molitrix

A importância deste protocolo é que ele permite uma caracterização reológica precisa de fluidos biológicos não newtonianos, como o muco, especialmente quando apenas volumes de amostra muito pequenos estão disponíveis. Esta técnica facilita a caracterização da tensão de escoamento aparente e viscoelasticidade de fluidos biológicos estruturados complexos, como o muco branquial. Este método permite a estimativa da tensão de escoamento do muco branquial e facilita a caracterização reológica e o desenvolvimento de protocolos de fluidos biológicos semelhantes, como secreções humanas, animais e vegetais.

Demonstrando o procedimento com Kartik Bulusu estará Samantha Racan, uma estudante de pós-graduação do nosso laboratório. Para preparar aproximadamente dois mililitros de 100 miligramas por mililitro de solução concentrada de muco de peixe, execute a diluição em série de dois mililitros de concentração de 400 miligramas por mililitro, adicionando água deionizada na proporção de um a dois duas vezes. Coloque o frasco para injetáveis de solução de muco em um agitador até que a solução esteja adequadamente homogeneizada e qualquer aglomeração de partículas de muco tenha sido mitigada.

Para calibrar o reômetro, inicie o software de controle do instrumento do reômetro e selecione as guias de calibração e instrumento. Clique em calibrar e calibrar para garantir que os valores de calibração estejam dentro de 10% um do outro e clique em aceitar. Gire o eixo na parte superior do reômetro para instalar a geometria do ângulo do cone.

O software detectará a geometria do ângulo do cone de 40 milímetros de diâmetro, um grau, zero minuto, 11 segundos. Para realizar a calibração da geometria do reômetro, clique em calibração em inércia e clique em calibrar. Clique em aceitar para aceitar a calibração.

Clique em calibração em fricção e clique em calibrar. Clique em aceitar para aceitar a calibração. Os valores de calibração da geometria, inércia e atrito devem ser registrados nas unidades apropriadas.

Para executar a inicialização de lacuna zero, clique em lacuna nas opções. Na janela pop-up, defina a força axial para um Newton e clique em OK e, em seguida, clique no ícone de folga zero. A inicialização é concluída quando a força axial experimentada pela geometria se torna maior ou igual a um Newton ao tocar a placa de Peltier.

Para garantir que a folga do reômetro seja zerada para que sua posição de referência seja precisa, use as setas para cima e para baixo para elevar a geometria a qualquer altura arbitrária. A tela de controle no instrumento do reômetro e o painel de controle do software de controle do instrumento do reômetro exibirão a altura da lacuna. Para realizar o experimento reológico e a faixa viscoelástica linear de uma solução de muco de interesse, carregue aproximadamente 300 microlitros da solução de muco de peixe em uma ponta de pipeta de um mililitro e carregue a solução na placa de Peltier.

Pressione o ícone ir para aparar folga para abaixar a geometria na placa Peltier. Use a pipeta para remover qualquer excesso de solução de muco enquanto aplica uma pequena velocidade angular ao motor e clique nos ícones de parada e aplicação até que o valor do torque atinja o mínimo. Para realizar experimentos de amplitude de oscilação, no menu de procedimentos da guia de experimentos, defina a oscilação e a amplitude e defina a temperatura para 22 graus Celsius.

Defina o tempo de imersão para 120 segundos e verifique a espera pela temperatura. Defina a frequência para um Hertz, o torque para 10 a 10.000 micronewton metros e os pontos por década para 10. Em seguida, clique no ícone inserir etapa duplicada.

Altere a amplitude para a frequência. Defina a temperatura para 22 graus Celsius e defina o tempo de imersão para zero segundos. Defina a porcentagem de deformação como um.

No menu de varredura logarítmica, defina a frequência para 20 a 1 hertz e os pontos por década para 10. Para configurar o procedimento de varredura de fluxo, clique no ícone inserir etapa duplicada e, em seguida, altere a oscilação para fluxo e selecione varredura para definir a temperatura para 22 graus Celsius e definir o tempo de imersão para zero segundos. Defina a taxa de cisalhamento para 1 a 10.000 por segundo e os pontos por década para 10 e marque a caixa de detecção de estado estacionário.

Pressione o ícone ir para a folga da geometria para abaixar a geometria para a folga adequada predefinida por geometria específica e clique em iniciar no software do instrumento e observe o movimento da geometria do cone. Um gráfico em tempo real que relata a perda nos módulos de armazenamento será gerado pelo reômetro na janela principal após o tempo de imersão da temperatura ser atingido. Clique com o botão direito do mouse para selecionar a guia de variáveis do gráfico e defina o eixo x do gráfico para porcentagem de deformação de oscilação para visualizar os dados de interesse.

Para visualizar os dados de frequência angular, clique com o botão direito do mouse em varredura de frequência e selecione enviar para novo gráfico. Para visualizar os dados de viscosidade aparente versus tensão de cisalhamento em tempo real, clique com o botão direito do mouse em varredura de fluxo e selecione enviar para novo gráfico e, em seguida, salve o arquivo que contém o procedimento experimental e os resultados no formato de arquivo nativo do software de controle do instrumento de reômetro quando o experimento terminar. Para análise gráfica, exporte os dados de reologia do muco para uma planilha e execute códigos suplementares para a viscosidade aparente para taxas de deformação de cisalhamento variáveis e módulo de perda, módulo de armazenamento e ângulo de fase para tensões de oscilação variáveis para gerar gráficos dos resultados.

Conforme observado nos dados de amplitude de oscilação dinâmica, o módulo de armazenamento da concentração de 200 miligramas por mililitro diminuiu e cruzou o módulo de perda dentro da faixa de tensão. Os dados do ângulo de fase para esta concentração demonstraram uma transição constante para líquido viscoelástico com uma região de transição de tensões de escoamento. Os dados do módulo para a concentração de 400 miligramas por mililitro demonstraram um fenômeno de escoamento com um ponto de cruzamento entre os módulos de armazenamento e perda que ocorreu na tensão de escoamento aparente de aproximadamente 0,27 pascals.

Os dados do ângulo de fase para a concentração de 400 miligramas por mililitro demonstraram uma transição acentuada para o líquido viscoelástico com um ponto de cruzamento em aproximadamente 0,27 pascals. Conforme observado nos dados da taxa de cisalhamento constante, a concentração de 100 miligramas por mililitro exibiu uma viscosidade predominantemente constante fora das regiões destacadas de limitação do instrumento, uma região plana insignificante e um comportamento semelhante ao fluido newtoniano. A concentração de 200 miligramas por mililitro demonstrou comportamento não newtoniano com taxas de cisalhamento crescentes e propensão a ceder com uma região plana pronunciada.

A concentração de 400 miligramas por mililitro é a mais próxima da composição do muco branquial, exibindo uma clara mudança no estado do muco de gelatina para um fluido de diluição por cisalhamento após ceder em aproximadamente 0,27 pascals. Conforme descrito no manuscrito do protocolo, é importante determinar o valor percentual da deformação de oscilação dentro do regime viscoelástico linear do muco branquial antes de executar as varreduras dinâmicas. Nosso protocolo pode ser usado para determinar a tensão de escoamento aparente de fluidos biológicos pegajosos e semelhantes a gel, e pode ser estendido para testes de aderência e descascamento para uma caracterização completa da adesividade de materiais semelhantes a muco.

Este protocolo abre caminho para a investigação hidrodinâmica da alimentação por filtro com materiais semelhantes a muco, a criação de modelos analíticos e o avanço das tecnologias de filtração por fluxo cruzado e membrana.