工程师利用机械阻力来检测红细胞的损伤

- 编辑:大众自然网 -

工程师利用机械阻力来检测红细胞的损伤

根据国家肾脏基金会,超过3700万人患有肾病。

肾脏在身体中扮演着重要的角色,从清除废物到过滤血液。对于患有肾脏疾病的人来说,当肾脏不能满负荷运转时,透析可以帮助身体完成这些基本功能。

然而,当血液通过有故障的设备(比如透析机)输送时,红细胞有时会破裂。这叫做溶血。溶血也可以发生在血液工作时,当血液被提取过快,通过一根针,导致缺陷的实验室样本。

在临床环境中,没有可靠的指标表明红细胞正在被破坏,直到个体开始出现症状,如发烧、虚弱、头晕或神志不清。

特拉华大学机械工程师泰勒·范·布伦和普林斯顿大学的同事们已经开发出一种实时监测血液损伤的方法。

“我们的目标是找到一种方法,可以检测红细胞损伤,而不需要进行实验室样本测试,”流体动力学专业的机械工程助理教授范布伦(Van Buren)说。

研究人员最近在自然杂志《科学报告》上发表了他们的研究成果。

检测血细胞损伤

在人体内,红细胞与白细胞和血小板一起漂浮在血浆中。等离子体具有自然导电性,能有效地传递电荷。红细胞充满血红蛋白,血红蛋白是一种氧气转运蛋白,也是一种传导性蛋白。

这种血红蛋白通常通过细胞内层与身体隔离。但当红细胞破裂时,血红蛋白被释放到血液中,使血液变得更导电。

范布伦于2019年加入特拉华大学,他说:“把血液想象成河流,把红细胞想象成河流里的水球。”“如果你有电子(带负电荷的粒子)等着过河,当有很多水球存在的时候就会更困难。这是因为橡胶是绝缘的,所以血液的传导性会降低。当水球(或血细胞)破裂时,屏障就会减少,血液的导电性就会增强,使得电子更容易从一边移动到另一边。”

在透析中,病人的血液从体内取出,净化,然后再循环进入体内。研究人员开发了一个简单的实验,看看他们是否能测量出血液在体外的机械阻力。

为了测试他们的技术,研究人员让健康的血液在实验室系统中循环,然后逐渐引入机械损伤的血液,看看它是否会改变系统中液体的传导性。

它做到了。研究人员发现,系统中液体的导电性与样本中受损血液的数量有直接关系。

虽然这种血液损伤的问题非常罕见,但研究小组的方法确实引入了一种潜在的方法,可以在透析期间间接监测体内血液损伤。研究人员推断,如果临床医生能够监测到病人血液进入透析机和流出的阻力,并且他们看到了阻力(或电导率)的主要变化,那么就有充分的理由相信血液正在受到损害。

范布伦说:“我们不是医生,我们是机械工程师。“这项技术在应用于临床之前需要进行更多的审查。”

例如,范布伦说,这种方法不一定适用于所有的病人,因为一个人的血液传导性是因人而异的。

将来,Van Buren说,评估电导率是否也可以用于透析以外应用的实验室取样,这将是有趣的。例如,这可能有助于研究人体内外血细胞是如何受损的,以及可能的预防方法。

他还想知道,这种方法是否可以用于现场评估和识别受损的血液样本,为医院或诊断实验室节省时间和金钱,同时消除了患者在出现问题时多次去抽血的需要。