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Muitos dispositivos médicos para o tratamento da insuficiência cardíaca geram fluxo de cisalhamento não fisiológico. Isso pode desencadear a destruição de glóbulos vermelhos após a implantação de dispositivos de assistência ventricular (VADs), válvulas cardíacas artificiais, stents vasculares ou dispositivos de trombectomia intervencionista.
A destruição dos glóbulos vermelhos, ou hemólise mecânica, é uma complicação inevitável dos dispositivos de intervenção, por isso os cientistas querem obter uma melhor compreensão do fenômeno.
Dentro Física dos Fluidos, da AIP Publishing, pesquisadores da Universidade de Tsinghua desenvolveram um modelo de destruição de glóbulos vermelhos com base em simulações de dinâmica de partículas dissipativas dentro de um fluxo de alto cisalhamento. Eles usaram os resultados para fazer recomendações para melhorias de VADs.
“Depois que os dispositivos médicos intervencionistas são implantados dentro do corpo humano, o campo de fluxo próximo gera um fluxo de cisalhamento com uma taxa de cisalhamento muito alta”, disse o coautor Xiwen Zhang. “A taxa de mudança de velocidade do fluido irá deformar a membrana dos glóbulos vermelhos. Eventualmente, a deformação da membrana excede a tensão final, e a membrana é interrompida pelo fluxo de cisalhamento.”
A equipe descobriu que a aceleração durante o cisalhamento é um fator importante na destruição dos glóbulos vermelhos, além do tempo de exposição e do estresse de cisalhamento. Eles recomendam adicionar uma estrutura de buffer de fluxo ao projeto estrutural dos VADs para reduzir parte da hemólise causada pela aceleração de cisalhamento.
Para pesquisas relacionadas à hemólise, muitos pesquisadores se concentram em experimentos em macroescala para obter uma série de fórmulas de ajuste empírico.
“Mas nossa equipe está explorando o processo de destruição de cisalhamento de glóbulos vermelhos com mais detalhes na escala de glóbulos vermelhos usando dinâmica de partículas dissipativas”, disse Zhang.
“Esperamos que nosso estudo possa servir como uma ponte entre experimentos macroscópicos de hemólise e simulações microscópicas de glóbulos vermelhos (simulações de dinâmica molecular)”, disse Zhang. “Em trabalhos futuros, continuaremos construindo modelos de falha de cisalhamento de vários glóbulos vermelhos e realizaremos simulações de falha de cisalhamento com base em sangue total para poder compará-las com experimentos de hemólise macroscópica”.
Os pesquisadores estão atualmente desenvolvendo um novo índice para prever a hemólise dos VADs com mais precisão e ajudar a otimizar a forma dos VADs, o que deve melhorar o desempenho hidráulico e reduzir a hemólise.
Eles planejam representar melhor o processo de difusão da hemoglobina após o dano de cisalhamento, adicionando um modelo de dinâmica de partículas de dissipação de transporte baseado neste trabalho.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Americano de Física. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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