Acum, să examinăm mai atent proprietățile reologice ale sângelui. După cum vă amintiți din cursul biologiei, sângele integral constă în elemente uniforme care sunt suspendate în plasmă. Plasma este o soluție electrolitică care conține 8% din greutatea a trei proteine de bază: fibrinogen, globulină și albumină.
Când sângele este trombozizat în absența anticoagulantelor, fibrinogenul polimerizează în fibrină.
Sânge fără fibrină se numește ser.
Care este diferența dintre ser și plasmă?
Atunci când se centrifughează sângele integral cu anticoagulante, elementele uniforme sunt depozitate în partea inferioară a tubului și obținem plasmă.
În mod normal, aproximativ 40-45% din volum este alcătuită din elemente uniforme, iar 55% este plasmă. Elementele formale sunt de 95% compus din celule roșii, 0,13% din celulele albe din sânge și 4,9% din trombocite
Dat fiind faptul că printre elementele formate celulele roșii din sânge ocupă cea mai mare parte, ele sunt cele mai importante pentru proprietățile reologice ale sângelui întreg. Măsurarea procentului de volum al celulelor sanguine se numește hematocrit.
(Slide 1-22) Eritrocitele constau în hemoglobină, înconjurată de o membrană elastică a celulei roșii din sânge. Funcția primară a hemoglobinei este transportul de oxigen de la plămâni la țesuturi vii. Forma tipică a eritrocitelor este prezentată aici. Diametrul eritrocitelor este de 8,5 μm, grosimea maximă este de 2,5 μm, iar grosimea minimă este de 1 μm. Este ușor să se arate că forma sferică a eritrocitelor cu același volum va avea o suprafață cu 42% mai mică. decât un disc biconcave. pentru că membrana eritrocitară este elastică, poate trece prin capilare sub 5 microni.
Slide 1-22. Reprezentarea schematică a eritrocitelor.
Celulele albe din sânge, de asemenea cunoscute sub numele de leucocite, constau în monocite, limfocite și granulocite și sunt responsabile pentru protejarea organismului împotriva bolii.
Trombocitele, care sunt mai mici decât celulele roșii și albe din sânge și joacă un rol important în formarea trombilor de sânge, în caz de deteriorare sau contactul cu suprafețe străine.
Deoarece plasma este de 90% apă, 7% proteine, restul sunt componente anorganice, densitatea plasmei este practic egală cu densitatea apei și este de 1.035 g / ml. iar coeficientul vâscozității sale este de 1,1-1,6 cP
Caracteristicile reologice ale plasmei în diverse procese patologice pot determina, de asemenea, comportamentul plasmei ca fluid non-newtonian.
De asemenea, temperatura joacă un rol important în viscozitatea plasmei, iar viscozitatea scade odată cu creșterea temperaturii. Coeficientul de vâscozitate scade cu 2-3%, cu o creștere a temperaturii cu 1 ° C în intervalul de temperaturi de la 25 la 37 ° C.
Pentru scopurile noastre, presupunem că plasma se comportă ca un fluid Newtonian cu o vâscozitate constantă la o temperatură a corpului de 37 ° C și egală cu 1,2 cP.
Viscozitatea lichidelor și a suspensiilor.
Pentru a înțelege fizica lichidelor, ajută la compararea proprietăților lichidelor și gazelor. Gazele au o densitate mult mai mică și moleculele lor se află la o distanță mare una de alta decât lichidele. Prin urmare, ei au o cale liberă mare și mai puțin adesea se ciocnesc unul cu celălalt. Din cauza diferenței de mobilitate a moleculelor în gaze și lichide, mecanismele de apariție a vâscozității în aceste substanțe diferă de asemenea. Structura moleculară a lichidelor poate fi considerată drept o cruce între structura corpurilor cristaline solide cu un aranjament ordonat al moleculelor și structura gazelor ale căror molecule sunt localizate aleatoriu.
Astfel, vâscozitatea lichidelor este de multe ori mai mare decât vâscozitatea gazelor datorită ambalării mai strânse a moleculelor.
S-a stabilit teoretic și experimental că vâscozitatea unei suspensii de microparticule depășește întotdeauna viscozitatea solventului. Pentru a înțelege de ce este așa, luați în considerare un fluid Newtonian a cărui mișcare este cauzată de o mișcare cu o viteză constantă a suprafețelor de margine. Fluidul dintre suprafețele în mișcare este deplasat, datorită căruia disiparea energiei are loc mai intens, cu atât este mai mare vâscozitatea lichidului.
Să presupunem acum că particulele sferice solide sunt introduse în lichid. Ele se pot roti, dar spre deosebire de fluidele pe care le ocupă, ele nu pot fi deformate. În consecință, cu aceeași deplasare a suprafețelor limitate ca și înainte, viteza medie de forfecare va crește. În plus, deoarece un lichid nu poate aluneca pe suprafața particulelor în partea adiacentă particulelor, apare o schimbare suplimentară. Ambele efecte conduc la o creștere a disipării energiei în lichid și, prin urmare, va crește viscozitatea sa efectivă. Cu o creștere a volumului relativ al particulelor în suspensie, trebuie să se producă o creștere suplimentară a vâscozității, lucru confirmat experimental. Dar dacă concentrația de particule nu este prea mare, relația dintre viteza de forfecare și tensiunea de forfecare pentru orice concentrație dată este constantă, adică suspensia se comportă ca un fluid Newtonian.
Viscozitatea picăturilor șlam sau particule deformabile, de asemenea, crește cu volumul lor relativă, dar într-o măsură mai mică decât cu aceeași creștere a concentrației de chastits.Odnako solide, cu creșterea picături ratei de forfecare în astfel de suspensii nu sunt numai deformate, dar, de asemenea, orientate gradat în direcția de curgere și . Acest lucru înseamnă că stresul de forfecare crește odată cu creșterea vitezei de forfecare deja nonlinearly. Ca rezultat, vâscozitatea este independentă de viteza de forfecare, iar suspensia - respectiv fluid non-newtonian.
(Slide 1-23) În plus, comportamentul suspensiilor de particule solide și deformabile poate deveni mai complex și poate deveni non-newtonian ca urmare a interacțiunii dintre particule. Această interacțiune este cauzată de forțele de atracție și repulsie și de faptul că un fluid care își schimbă mișcarea sub acțiunea unei particule schimbă mișcarea altor particule. Viscozitatea efectivă # 956, cu o suspensie diluată de particule sferice neinteractionabile solide de aceeași mărime, având o flotabilitate neutră (adică să nu sedimentarea sau pop-up), într-un lichid având o vâscozitate # 956; 0 a fost pentru prima dată calculată în 1906 de Albert Einstein. El a prezis că, dacă concentrația de volum a particulelor cu (în fracțiuni ale unuia) este mică în comparație cu 1, vâscozitatea relativă a suspensiei Relația (egală cu raportul dintre vâscozitatea efectivă și viscozitatea fazei lichide a suspensiei) este determinată de relație.
Acest rezultat este confirmat experimental pentru valorile c. nu depășesc aproximativ 0,1. Pentru valori mari de c, trebuie să ținem seama de interacțiunea complexă a particulelor, iar acest lucru se datorează introducerii unor termeni proporțional cu concentrația particulelor. În 1932, Taylor a rezumat concluzia lui Einstein cu privire la o suspensie de picături care a păstrat o formă sferică, de exemplu, datorită tensiunii de suprafață. Relația corespunzătoare are forma
unde este vâscozitatea lichidului care formează picăturile. Când devine infinit de mare, adică când picăturile sunt, în esență, particule solide, acest raport se reduce la cel precedent.
(Slide 1-24) Pentru a identifica dependența vâscozității sângelui integral este necesară pentru a construi tensiunea de forfecare vs. viteza de forfecare. Cu toate acestea, după cum sa menționat mai sus, sânge și plasmă vâscozitate variază, de asemenea, cu probele din cauza diferențelor în compoziție. Pentru a preveni aceste diferențe, tensiunea de forfecare este normalizate în raport cu vâscozitatea probei de plasmă (vâscozitate aparentă) se obține și dependența de forfecare viscozitatea stress / plasma asupra vitezei de forfecare.
După cum puteți vedea, aceste date confirmă comportamentul neliniar, în special la rate scăzute de forfecare. Este interesant de observat că curbele nu provin de la originea coordonatelor, iar un anumit prag de tensiune trebuie să fie depășit pentru mișcarea sângelui.
Diagrama 1-24: Dependența experimentală a stresului de forfecare normalizat asupra ratei de forfecare a sângelui (Whitmore, 1968)
Dacă relația întreagă a sângelui urmează o lege a puterii
atunci datele pot fi reprezentate printr-o rată de forfecare a forței de forfecare la o scară logaritmică.
Primele teste de sânge cu vâscozimetri moderne au arătat că vâscozitatea sângelui întreg uman depinde de viteza de forfecare în intervalul 0.1-120 s -1. în timp ce plasma și serul din acest domeniu au o vâscozitate constantă.
La viteze foarte mici de forfecare, în ordinea de 0,01 s -1, vâscozitatea sângelui este de 0,8 Ps - de peste 130 de ori mai mare decât la o viteză de forfecare de 100 s -1.
La rate de forfecare> 100 s -1, modificările vâscozității nu sunt atât de clare, iar după atingerea vitezei de forfecare de 200 s -1 este practic constantă și
se apropie de valoarea (4-5) Cn3.
După cum se vede din curba experimentală la rate de forfecare
1000 s'1 tipice multor vase de sânge deviere de la comportamentul newtonian fluid din sânge sunt mici, iar vâscozitatea sângelui se apropie valoarea sa asimptotică în intervalul 3-4 cps.
0,1 1 10 100 1000 Rata de forfecare (s -1)
Slayd1-25. Dependența vâscozității aparente a sângelui de viteza de forfecare.
Coeficientul aparent de vâscozitate pentru sângele integral la orice viteză de forfecare poate fi calculat din această formulă.
La rate de forfecare de 230 s -1, coeficientul de viscozitate aparent este de 3,3 cps la o vâscozitate de plasmă de 1,2 cps. Această valoare este comparabilă cu rezultatele experimentale de 3.01 și 5.53cP3.
La rate scăzute de forfecare, celulele roșii sanguine au tendința de a agrega, ceea ce poate crește viscozitatea.
Slide 1-26. Agregarea eritrocitelor
Pe măsură ce rata de forfecare crește, agregatele se descompun treptat, iar la viteze de forfecare de aproximativ 50 s -1 coeficientul de vâscozitate se apropie asimptotic de 3,5 cps.
(Diapozitivul 1-27) Efectul hematocritului.
Condiția principală pentru determinarea viscozității sângelui, este concentrația volumului de eritrocite, care este măsurată în termeni de hematocrit H - concentrația volumetrică aparentă H eritrotsitovIzmeryaetsya eritrocitare pellet formate la centrifugarea sângelui integral în condiții standard .. kazhuschuschayasya Concentrare deoarece ambalarea eritrocitelor este slabă. (Concentrația eritrocitare Vsrednem în sânge de 0,45).
Hematocritul sângelui uman normal este în domeniul 40 - 45% Ht .Pentru explora efectul asupra vâscozității celulelor roșii din sânge sunt separate prin centrifugare și se amestecă cu o proporție corespunzătoare de plasmă, ser fiziologic sau soluție Ringer, înainte de experimente. Rezultatele sunt afișate pe diapozitiv.
Slide 1-27. Efectul hematocritului asupra vâscozității relative.
Temperatura este, de asemenea, un factor important în schimbarea vâscozității. Odată cu scăderea temperaturii, viscozitatea crește.
Deci, răcirea sângelui de la 37 la 10 ° C duce la o creștere a vâscozității cu un factor de 2.