L'area della meccanica che studia le caratteristiche di deformazione e flusso di mezzi continui reali, uno dei cui rappresentanti sono fluidi non newtoniani con viscosità strutturale, è la reologia. In questo articolo consideriamo le proprietà reologiche del sangue. Di cosa si tratta diventerà chiaro.
Definizione
Un tipico fluido non newtoniano è il sangue. Si chiama plasma se è privo di elementi formati. Il siero è plasma privo di fibrinogeno.
L'emoreologia, o reologia, studia i modelli meccanici, in particolare il modo in cui le proprietà fisiche e colloidali del sangue cambiano durante la circolazione a diverse velocità e in diverse parti del letto vascolare. Le sue proprietà, lo stato funzionale del flusso sanguigno, la contrattilità del cuore determinano il movimento del sangue nel corpo. Quando la velocità del flusso lineare è bassa, le particelle di sangue si muovono parallelamente all'asse del vaso e l'una verso l' altra. In questo caso, il flusso ha un carattere stratificato e il flusso è chiamato laminare. Allora cosa sonoproprietà reologiche? Ne parleremo più avanti.
Qual è il numero di Reynolds?
In caso di aumento della velocità lineare e superamento di un certo valore, diverso per tutti i vasi, il flusso laminare si trasformerà in un vortice, caotico, detto turbolento. La velocità di transizione dal movimento laminare a quello turbolento determina il numero di Reynolds, che per i vasi sanguigni è circa 1160. Secondo i numeri di Reynolds, la turbolenza può verificarsi solo nei punti in cui si diramano grandi vasi, così come nell'aorta. Il fluido si muove in modo laminare attraverso molti vasi.
Velocità e sollecitazione di taglio
Non solo la velocità volumetrica e lineare del flusso sanguigno è importante, ma altri due parametri importanti caratterizzano il movimento verso il vaso: la velocità e lo sforzo di taglio. Lo sforzo di taglio caratterizza la forza che agisce su un'unità della superficie vascolare nella direzione tangenziale alla superficie, misurata in pascal o dine/cm2. La velocità di taglio è misurata in secondi reciproci (s-1), il che significa che è l'entità del gradiente della velocità di movimento tra strati di fluido che si muovono in parallelo per unità di distanza tra loro.
Da quali indicatori dipendono le proprietà reologiche?
Il rapporto tra stress e velocità di taglio determina la viscosità del sangue, misurata in mPas. Per un fluido solido, la viscosità dipende dall'intervallo di velocità di taglio di 0,1-120s-1. Se la velocità di taglio è >100s-1, la viscosità cambia in modo non così pronunciato e dopo aver raggiunto la velocità di taglio di 200s-1 quasi nessunasta cambiando. Il valore misurato ad alta velocità di taglio è chiamato asintotico. I principali fattori che influenzano la viscosità sono la deformabilità degli elementi cellulari, l'ematocrito e l'aggregazione. E dato che ci sono molti più globuli rossi rispetto alle piastrine e ai globuli bianchi, sono determinati principalmente dai globuli rossi. Ciò si riflette nelle proprietà reologiche del sangue.
Fattori di viscosità
Il fattore più importante che determina la viscosità è la concentrazione in volume dei globuli rossi, il loro volume medio e contenuto, questo è chiamato ematocrito. È di circa 0,4-0,5 l/l ed è determinato mediante centrifugazione da un campione di sangue. Il plasma è un fluido newtoniano, la cui viscosità determina la composizione delle proteine e dipende dalla temperatura. La viscosità è maggiormente influenzata dalle globuline e dal fibrinogeno. Alcuni ricercatori ritengono che un fattore più importante che porta a un cambiamento nella viscosità plasmatica sia il rapporto tra le proteine: albumina/fibrinogeno, albumina/globuline. L'aumento avviene durante l'aggregazione, determinato dal comportamento non newtoniano del sangue intero, che determina la capacità di aggregazione dei globuli rossi. L'aggregazione fisiologica degli eritrociti è un processo reversibile. Ecco cos'è: le proprietà reologiche del sangue.
La formazione di aggregati da parte degli eritrociti dipende da fattori meccanici, emodinamici, elettrostatici, plasmatici e altri. Al giorno d'oggi, ci sono diverse teorie che spiegano il meccanismo di aggregazione degli eritrociti. La più nota oggi è la teoria del ponte.il meccanismo mediante il quale i ponti di grandi proteine molecolari, fibrinogeno, Y-globuline vengono adsorbiti sulla superficie degli eritrociti. La forza di aggregazione netta è la differenza tra la forza di taglio (causa disaggregazione), lo strato di repulsione elettrostatica degli eritrociti, che sono caricati negativamente, e la forza nei ponti. Il meccanismo responsabile della fissazione delle macromolecole a carica negativa sugli eritrociti, cioè la Y-globulina, il fibrinogeno, non è ancora del tutto chiaro. Si ritiene che le molecole siano collegate a causa delle forze di van der Waals disperse e dei deboli legami a idrogeno.
Cosa aiuta a valutare le proprietà reologiche del sangue?
Perché si verifica l'aggregazione degli eritrociti?
La spiegazione dell'aggregazione eritrocitaria si spiega anche con l'esaurimento, l'assenza di proteine ad alto peso molecolare vicine agli eritrociti, in relazione alla quale appare un'interazione pressoria, di natura simile alla pressione osmotica di una soluzione macromolecolare, che porta alla convergenza di particelle sospese. Inoltre, esiste una teoria che collega l'aggregazione eritrocitaria ai fattori eritrocitari, portando a una diminuzione del potenziale zeta e a un cambiamento nel metabolismo e nella forma degli eritrociti.
A causa della relazione tra viscosità e capacità di aggregazione degli eritrociti, al fine di valutare le proprietà reologiche del sangue e le caratteristiche del suo movimento attraverso i vasi, è necessario condurre un'analisi completa di questi indicatori. Uno dei metodi più comuni e abbastanza accessibili per misurare l'aggregazione è la valutazione del tasso di eritrocitisedimentazione. Tuttavia, la versione tradizionale di questo test non è molto istruttiva, poiché non tiene conto delle caratteristiche reologiche.
Metodi di misurazione
Secondo gli studi sulle caratteristiche reologiche del sangue e sui fattori che le influenzano, si può concludere che la valutazione delle proprietà reologiche del sangue è influenzata dallo stato di aggregazione. Al giorno d'oggi, i ricercatori prestano maggiore attenzione allo studio delle proprietà microreologiche di questo liquido, tuttavia anche la viscometria non ha perso la sua rilevanza. I metodi principali per misurare le proprietà del sangue possono essere suddivisi in due gruppi: con un campo di sollecitazione e deformazione omogeneo: cono-piano, disco, cilindrico e altri reometri con diversa geometria delle parti lavoranti; con un campo di deformazioni e sollecitazioni relativamente disomogenee - secondo il principio di registrazione delle vibrazioni acustiche, elettriche, meccaniche, dispositivi che funzionano secondo il metodo di Stokes, viscosimetri capillari. In questo modo vengono misurate le proprietà reologiche di sangue, plasma e siero.
Due tipi di viscosimetri
Due tipi di viscosimetri sono attualmente i più diffusi: rotazionale e capillare. Vengono utilizzati anche viscosimetri, il cui cilindro interno galleggia nel liquido in prova. Ora sono attivamente impegnati in varie modifiche dei reometri rotazionali.
Conclusione
Vale anche la pena notare che i notevoli progressi nello sviluppo della tecnologia reologica rendono semplicemente possibile lo studio biochimico e biofisicoproprietà del sangue per controllare la microregolazione nei disturbi metabolici ed emodinamici. Tuttavia, lo sviluppo di metodi per l'analisi dell'emoreologia, che riflettano oggettivamente le proprietà aggregative e reologiche del fluido newtoniano, è attualmente rilevante.
