रक्त: लघु-बल प्रवाह प्रतिरोध निर्धारित करते हैं

पहली बार, भौतिक विज्ञानी रक्त के प्रवाह व्यवहार पर लाल रक्त कोशिकाओं के बीच आकर्षण के प्रभाव की गणना करते हैं

शायद ही कल्पना करने योग्य आकर्षण है कि लाल रक्त कोशिकाएं एक दूसरे पर निकलती हैं: लगभग तीन से सात पिको-न्यूटन (न्यूटन के ट्रिलियन) की टीम की गणना भौतिक विज्ञानी गेरहार्ड गोम्पर द्वारा की गई थी। © फोर्शचुंग्सजेंट्रम जुलीच
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लाल रक्त कोशिकाएं एक दूसरे को आकर्षित करती हैं। लेकिन इसमें शामिल शक्तियां एक बैठे मच्छर के वजन के कारण दस लाख गुना छोटी हैं। फिर भी, ये बल रक्त के प्रवाह प्रतिरोध को निर्धारित करते हैं, क्योंकि एक जर्मन-अमेरिकी भौतिकी टीम अब "प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज" (PNAS) जर्नल में पहली बार दिखा सकती है।

शायद ही कल्पना करने योग्य आकर्षण है कि लाल रक्त कोशिकाएं एक-दूसरे पर उकसती हैं। फोर्सचुंगज़ेंट्रम ज्युलिच में कॉम्प्लेक्स सिस्टम इंस्टीट्यूट के भौतिक विज्ञानी प्रोफेसर गेरहार्ड गोम्पर की एक टीम ने केवल तीन से सात पिको-न्यूटन - ट्रिलियन न्यूटन के मूल्य की गणना की।

आभासी प्रयोग

सैद्धांतिक भौतिकी और सिमुलेशन के विशेषज्ञ बताते हैं, "अब तक, इन आकर्षणों को प्रयोगात्मक रूप से मापने का कोई तरीका नहीं है।" "यही कारण है कि हमने कंप्यूटर में रक्त के गुणों को फिर से बनाया है। इसलिए हम आभासी प्रयोग कर सकते हैं जो व्यवहार में संभव नहीं होगा। यह रक्त में शारीरिक संबंधों को बेहतर ढंग से समझने में मदद करता है। ”कंप्यूटर सिमुलेशन इस प्रकार रोगों के लक्षणों की एक बेहतर समझ या माइक्रोफ्लुइडिक सिस्टम के विकास में योगदान कर सकते हैं, उदाहरण के लिए नैदानिक ​​उद्देश्यों के लिए।

अपने सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता लाल रक्त कोशिकाओं की सूक्ष्म व्यवस्था और रक्त के गुणों जैसे कि प्रवाह प्रतिरोध, - चिपचिपाहट - के बीच संबंधों की जांच करने में सक्षम थे। "विशेष रूप से, आकर्षक शक्तियां दो या अधिक रक्त कोशिकाओं को अस्थायी रूप से एक-दूसरे से चिपकाने के बजाय एक-दूसरे से चिपके रहने का कारण बनती हैं - जो कि वृद्धि के प्रवाह प्रतिरोध के बराबर है, " गॉम्पर बताते हैं।

शोधकर्ता आणविक गतिकी का उपयोग करते हैं

शोधकर्ता तथाकथित आणविक गतिकी का उपयोग करते हैं, सैद्धांतिक भौतिकी की एक मान्यता प्राप्त विधि है, जिसमें एक समय के दौरान अणुओं के बीच बातचीत अनुकरण की जाती है। चूंकि आवश्यक कंप्यूटिंग शक्ति बहुत अधिक थी और एक औसत पीसी पर कई महीने लगेंगे, शोधकर्ताओं ने उच्च प्रदर्शन वाले कंप्यूटरों की उम्मीद की, जैसे कि ज्यूलीच सुपर कंप्यूटर JUROPA। प्रदर्शन

गणना का आधार दो मॉडल सिस्टम थे। एक सरल मॉडल में, व्यक्तिगत लाल रक्त कोशिकाओं को कुछ गोलाकार कणों द्वारा दर्शाया गया था, जो स्प्रिंग्स द्वारा डिस्कस के आकार की संरचना से जुड़े होते हैं। प्रयोगों के आंकड़ों के साथ तुलना से पता चला कि यह तुलनात्मक रूप से सरल मॉडल भी रक्त की चिपचिपाहट को बहुत मज़बूती से पेश करता है।

बहुत संकीर्ण जहाजों के माध्यम से रक्त के प्रवाह के अनुकरण के लिए, हालांकि, एक विस्तृत मॉडल की आवश्यकता थी जो रक्त वाहिकाओं के सेल झिल्ली को भी ध्यान में रखता है, जो कि मोड़ने योग्य है और विकृति की अनुमति देता है। विस्तृत मॉडल ने लाल रक्त कोशिकाओं के गुणों की जांच की भी अनुमति दी, जैसे कि उनकी विकृति और सिर्फ आपस में आकर्षण की ताकत।

संचार विकारों के लिए जल्द ही भविष्यवाणियां?

We प्रयोगों से डेटा के साथ हमारे डेटा को कैलिब्रेट किया है, जहाँ तक वे मौजूद हैं, और इसलिए जानते हैं कि हमारे मॉडल अच्छी तरह से काम करते हैं, “टॉम्पर कहते हैं। इसलिए हम भविष्य में रोगियों के रक्त में पाए जाने वाले परिवर्तित गुणों की जांच करने की योजना बना रहे हैं। उदाहरण के लिए, मधुमेह लाल रक्त कोशिकाओं की विकृति को कम करता है। नतीजतन, रक्त का प्रवाह प्रतिरोध बढ़ जाता है और रक्त परिसंचरण बिगड़ जाता है। यहां हम कल्पना कर सकते हैं कि व्यक्तिगत लाल रक्त कोशिकाओं के गुणों की नियमित जांच से सर्कुलेटरी गड़बड़ी के लिए नैदानिक ​​भविष्यवाणियां होती हैं। (PNAS प्रारंभिक संस्करण; 2011; डोई: 10.1073 / pnas.1101210108)

(फोर्सचुंगज़ेंट्रम जोलिच, 13.07.2011 - डीएलओ)