Novel dispositivo mide la rigidez y la pegajosidad de las células rojas de la sangre
El equipo, de la Case Western Reserve University (CWRU) en Cleveland,
OH, describe el dispositivo innovador - una plataforma de microfluidos
con un algoritmo informático que hace los cálculos - en un artículo
publicado en la revista Technology.
La enfermedad de células falciformes es un grupo de trastornos hereditarios de glóbulos rojos. Las personas con la enfermedad tienen una hemoglobina anormal - la proteína que transporta el oxígeno - en sus glóbulos rojos. La hemoglobina anormal se llama hemoglobina falciforme.
Los glóbulos rojos contienen hemoglobina normal son flexibles y con forma de rosquilla con una superficie plana y delgada en el medio en lugar de un agujero. Esto les permite meterse por una curva en los vasos sanguíneos y por medio de los más pequeños para entregar oxígeno vital a los tejidos y órganos.
Sin embargo, la hemoglobina falciforme tiene una tendencia a formar varillas rígidas dentro de los glóbulos rojos - cambiantes en la media luna o una hoz que da a la enfermedad su nombre.
Los glóbulos rojos que contienen hemoglobina falciforme son menos flexibles que los glóbulos rojos normales y también tienden a ser más pegajoso. Estas dos características aumentan el riesgo de que se causar una obstrucción en un vaso sanguíneo e impedir el suministro de oxígeno a los tejidos y los órganos cercanos.
Cuando se produce un bloqueo tal, que causa un ataque repentino y grave de dolor - se llama una crisis de dolor - que es típico de la enfermedad de células falciformes. las crisis de dolor ocurren sin previo aviso y, a menudo requieren hospitalización para el tratamiento eficaz.
En casos extremos, la obstrucción de los vasos sanguíneos en la enfermedad de células falciformes puede conducir a un daño orgánico generalizado y la muerte prematura.
Actualmente, la única manera de curar la enfermedad de células falciformes es con un trasplante de células madre. Pero, por desgracia, la mayoría de los pacientes son o demasiado viejo para un trasplante o no tienen un familiar con una buena coincidencia genética suficiente para recibir las células madre para trasplantes a partir.
Existen tratamientos efectivos y estos pueden reducir los síntomas y prolongar la vida. El diagnóstico precoz y el seguimiento regular para prevenir las complicaciones también ayuda.potencial del monitor de la progresión de la enfermedad
Mediante la evaluación de la magnitud de la rigidez y la rigidez, o el "deformabilidad y adherencia dinámica" de las células rojas de la sangre, el nuevo dispositivo de microfluidos ofrece un gran potencial como una forma de controlar la progresión de la enfermedad de células falciformes, tenga en cuenta los investigadores.
Dicen que el dispositivo también podría ayudar con la investigación y el desarrollo de nuevos tratamientos para la enfermedad de células falciformes.
Otras formas de medir la rigidez y la rigidez en las células rojas de la sangre - tales como la microscopía de fuerza atómica y pinzas ópticas - existen, pero no se prestan a trabajar con sangre entera en un entorno clínico, los investigadores dicen.
Señalan su dispositivo puede evaluar la rigidez de una sola célula de sangre roja, y también, mediante la imitación de las propiedades de los vasos sanguíneos, evaluar la adherencia de los glóbulos rojos de la sangre entera de los pacientes de células falciformes.
El investigador principal, Umut Gurkan, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de CWRU, dice:
"El sistema microfluídico desarrollado aquí tiene el potencial de ser utilizado en una forma de alto rendimiento con un algoritmo de procesamiento de imágenes automatizado integrado para la medición de RBC [glóbulos rojos] deformabilidad y adherencia en la sangre de los pacientes."
Los autores explican que los glóbulos rojos sanos sufren deformación reversible cuando circulan por el cuerpo en los vasos sanguíneos. Responden a las "tensiones de corte de fluido" extremadamente rápidos - que pueden doblar y recuperar su forma en el espacio de 100 milisegundos."Interacción entre deformabilidad dinámico y aumento de la adhesión '
Para evaluar la capacidad de deformación dinámica de las células rojas de la sangre, los investigadores usaron lo que ellos llaman un índice dinámico de deformación (DDI), que definen como "el cambio dependiente del tiempo de la relación de aspecto de la célula." Esencialmente, DDI de una célula es una medida de la rapidez con que se devuelve a su forma normal después de experimentar tensión de corte de flujo.
En su artículo, el equipo describe una serie de pruebas en las que midieron la DDI de las células rojas de la sangre deformables y no deformables.
Los investigadores también compararon adhesión de las células rojas de la sangre deformables y no deformables a partir de muestras de sangre tomadas de pacientes con anemia drepanocítica. Se probó la adherencia de las células bajo diferentes tensiones de cizallamiento de flujo - tanto dentro como fuera de los rangos experimentados en los vasos sanguíneos normales.
Ellos encontraron que al flujo de cizallamiento subraya "muy por encima del rango fisiológico," glóbulos rojos falciformes no deformables eran mucho más pegajoso que los glóbulos falciformes rojo deformables ", lo que sugiere una interacción entre la deformabilidad dinámico y aumento de la adhesión" de las células rojas de la sangre cuando los vasos sanguíneos el bloqueo se produce.
El equipo sugiere el dispositivo también puede ser útil para el estudio de la deformación de las células que podrían ser relevantes en otras enfermedades - como la diabetes, la malaria y la médula ósea trastorno policitemia vera.
Los investigadores planean estudiar la rigidez de glóbulos rojos y rigidez en los pacientes con anemia de células falciformes más para que puedan enlazar las dos propiedades con otras características de la enfermedad y el paciente.
A medida que la tecnología para la fabricación de ellos se hace más barata y más ampliamente disponibles, cada vez más los investigadores están utilizando dispositivos de microfluidos en todo tipo de maneras de investigar, diagnosticar y tratar la enfermedad tal vez incluso.
Por ejemplo, Medical News Today sabido recientemente cómo un "chip de fecundación in vitro" la incorporación de microfluidos con técnicas de imagen permitió a los investigadores para filmar una sola fusión espermatozoide con un óvulo.
Y en mayo de 2015, otro artículo describe cómo los científicos están utilizando la tecnología de microfluidos para desarrollar nuevas vacunas de inmunoterapia. Utilizando la tecnología de microfluidos, pueden exprimir las células B del sistema inmune por lo que sus membranas se desarrollan agujeros temporales a través del cual los antígenos que programa las respuestas inmunes específicas pueden ser insertados.
La enfermedad de células falciformes es un grupo de trastornos hereditarios de glóbulos rojos. Las personas con la enfermedad tienen una hemoglobina anormal - la proteína que transporta el oxígeno - en sus glóbulos rojos. La hemoglobina anormal se llama hemoglobina falciforme.
Los glóbulos rojos contienen hemoglobina normal son flexibles y con forma de rosquilla con una superficie plana y delgada en el medio en lugar de un agujero. Esto les permite meterse por una curva en los vasos sanguíneos y por medio de los más pequeños para entregar oxígeno vital a los tejidos y órganos.
Sin embargo, la hemoglobina falciforme tiene una tendencia a formar varillas rígidas dentro de los glóbulos rojos - cambiantes en la media luna o una hoz que da a la enfermedad su nombre.
Los glóbulos rojos que contienen hemoglobina falciforme son menos flexibles que los glóbulos rojos normales y también tienden a ser más pegajoso. Estas dos características aumentan el riesgo de que se causar una obstrucción en un vaso sanguíneo e impedir el suministro de oxígeno a los tejidos y los órganos cercanos.
Cuando se produce un bloqueo tal, que causa un ataque repentino y grave de dolor - se llama una crisis de dolor - que es típico de la enfermedad de células falciformes. las crisis de dolor ocurren sin previo aviso y, a menudo requieren hospitalización para el tratamiento eficaz.
En casos extremos, la obstrucción de los vasos sanguíneos en la enfermedad de células falciformes puede conducir a un daño orgánico generalizado y la muerte prematura.
Actualmente, la única manera de curar la enfermedad de células falciformes es con un trasplante de células madre. Pero, por desgracia, la mayoría de los pacientes son o demasiado viejo para un trasplante o no tienen un familiar con una buena coincidencia genética suficiente para recibir las células madre para trasplantes a partir.
Existen tratamientos efectivos y estos pueden reducir los síntomas y prolongar la vida. El diagnóstico precoz y el seguimiento regular para prevenir las complicaciones también ayuda.potencial del monitor de la progresión de la enfermedad
Mediante la evaluación de la magnitud de la rigidez y la rigidez, o el "deformabilidad y adherencia dinámica" de las células rojas de la sangre, el nuevo dispositivo de microfluidos ofrece un gran potencial como una forma de controlar la progresión de la enfermedad de células falciformes, tenga en cuenta los investigadores.
Dicen que el dispositivo también podría ayudar con la investigación y el desarrollo de nuevos tratamientos para la enfermedad de células falciformes.
Otras formas de medir la rigidez y la rigidez en las células rojas de la sangre - tales como la microscopía de fuerza atómica y pinzas ópticas - existen, pero no se prestan a trabajar con sangre entera en un entorno clínico, los investigadores dicen.
Señalan su dispositivo puede evaluar la rigidez de una sola célula de sangre roja, y también, mediante la imitación de las propiedades de los vasos sanguíneos, evaluar la adherencia de los glóbulos rojos de la sangre entera de los pacientes de células falciformes.
El investigador principal, Umut Gurkan, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de CWRU, dice:
"El sistema microfluídico desarrollado aquí tiene el potencial de ser utilizado en una forma de alto rendimiento con un algoritmo de procesamiento de imágenes automatizado integrado para la medición de RBC [glóbulos rojos] deformabilidad y adherencia en la sangre de los pacientes."
Los autores explican que los glóbulos rojos sanos sufren deformación reversible cuando circulan por el cuerpo en los vasos sanguíneos. Responden a las "tensiones de corte de fluido" extremadamente rápidos - que pueden doblar y recuperar su forma en el espacio de 100 milisegundos."Interacción entre deformabilidad dinámico y aumento de la adhesión '
Para evaluar la capacidad de deformación dinámica de las células rojas de la sangre, los investigadores usaron lo que ellos llaman un índice dinámico de deformación (DDI), que definen como "el cambio dependiente del tiempo de la relación de aspecto de la célula." Esencialmente, DDI de una célula es una medida de la rapidez con que se devuelve a su forma normal después de experimentar tensión de corte de flujo.
En su artículo, el equipo describe una serie de pruebas en las que midieron la DDI de las células rojas de la sangre deformables y no deformables.
Los investigadores también compararon adhesión de las células rojas de la sangre deformables y no deformables a partir de muestras de sangre tomadas de pacientes con anemia drepanocítica. Se probó la adherencia de las células bajo diferentes tensiones de cizallamiento de flujo - tanto dentro como fuera de los rangos experimentados en los vasos sanguíneos normales.
Ellos encontraron que al flujo de cizallamiento subraya "muy por encima del rango fisiológico," glóbulos rojos falciformes no deformables eran mucho más pegajoso que los glóbulos falciformes rojo deformables ", lo que sugiere una interacción entre la deformabilidad dinámico y aumento de la adhesión" de las células rojas de la sangre cuando los vasos sanguíneos el bloqueo se produce.
El equipo sugiere el dispositivo también puede ser útil para el estudio de la deformación de las células que podrían ser relevantes en otras enfermedades - como la diabetes, la malaria y la médula ósea trastorno policitemia vera.
Los investigadores planean estudiar la rigidez de glóbulos rojos y rigidez en los pacientes con anemia de células falciformes más para que puedan enlazar las dos propiedades con otras características de la enfermedad y el paciente.
A medida que la tecnología para la fabricación de ellos se hace más barata y más ampliamente disponibles, cada vez más los investigadores están utilizando dispositivos de microfluidos en todo tipo de maneras de investigar, diagnosticar y tratar la enfermedad tal vez incluso.
Por ejemplo, Medical News Today sabido recientemente cómo un "chip de fecundación in vitro" la incorporación de microfluidos con técnicas de imagen permitió a los investigadores para filmar una sola fusión espermatozoide con un óvulo.
Y en mayo de 2015, otro artículo describe cómo los científicos están utilizando la tecnología de microfluidos para desarrollar nuevas vacunas de inmunoterapia. Utilizando la tecnología de microfluidos, pueden exprimir las células B del sistema inmune por lo que sus membranas se desarrollan agujeros temporales a través del cual los antígenos que programa las respuestas inmunes específicas pueden ser insertados.
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