طراحي و ساخت دستگاه ريزسيال گريز از مركز به منظور مقايسه‌ي تغييرشكل‌پذيري گلبول‌هاي قرمز خون در افراد سالم و بيماران كم‌خوني داسي‌شكل

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش يك دستگاه ريزسيال دوار شامل دو ميكروكانال يوشكل، طراحي و ساخته‌ شد. اين ابزار ميكروفلوئيديك از سه لايه از جنس پلكسي تشكيل‌شده كه با استفاده از چسب دوطرفه به يكديگر متصل شده‌اند. در لايه‌ي اول، ورودي و خروجي و در لايه‌ي دوم ميكروكانال قرار دارد. هم‌چنين لايه‌ي سوم بستر ميكروكانال است كه در زير لايه‌ي مياني قرار مي‌گيرد. اين سه لايه، در نرم افزار اتوكد طراحي و با استفاده از دستگاه ليزر، برش داده‌شد. عملكرد اين ابزار به اين صورت است كه پس از ريختن نمونه‌ي خون در ميكروكانال و بستن ورودي و خروجي ميكروكانال با استفاده از چسب، ابزار بر روي موتور قرار مي‌گيرد. با روشن‌شدن موتور و شروع حركت دوراني ابزار ريزسيال، نيروي گريز از مركز به گلبول‌هاي قرمز وارد شده و با غلبه بر نيروي درگ، اين سلول‌ها شروع به حركت و تجمع به سمت انتهاي كانال مي‌كنند. هرچه تغييرشكل‌پذيري گلبول‌هاي قرمز بيشتر باشد، حركت و تجمع براي اين سلول‌ها آسان‌تر بوده و در نتيجه با تجمع بيشتر در انتهاي ميكروكانال، طول اشغال‌شده از ميكروكانال توسط گلبول‌هاي قرمز كمتر مي‌شود. براي مقايسه‌ي بهتر تغييرشكل‌پذيري براي اين سلول‌ها از شاخص تراكم‌پذيري استفاده مي‌شود كه اين شاخص به‌صورت تفاوت طول اشغال‌شده از ميكروكانال توسط گلبول‌هاي قرمز در ابتداي شروع چرخش و لحظه‌ي مورد بررسي، تقسيم بر طول اوليه تعريف مي‌شود. در ابتدا براي بررسي تغييرشكل‌پذيري گلبول‌هاي قرمز به‌طور مستقيم از نمونه‌ي خون تهيه‌شده از افراد سالم و بيمار كم‌خوني داسي‌شكل، بدون هيچ‌گونه آماده‌سازي، استفاده شد. در نتايج حاصل از اين آزمايشات، برخلاف انتظار، شاخص تراكم‌پذيري گلبول‌هاي سالم كمتر از سلول‌هاي بيمار شد كه نشان مي‌دهد تغييرشكل‌پذيري گلبول‌هاي سالم از بيمار كمتر است. در واقع اين نتيجه‌ي اشتباه، به علت وجود تعداد كمتر گلبول‌هاي قرمز در خون بيماران كم‌خوني داسي‌شكل، حاصل شد. لذا در روش دوم آزمايشات، با جداسازي گلبول‌هاي قرمز از خون و مخلوط‌كردن آن‌ها با درصد مشخصي از ماده‌ي PBS، ابتدا حجم گلبول‌هاي قرمز به كل حجم خون كه هماتوكريت ناميده مي‌شود، در هر دو نمونه به صورت برابر درآمد. سپس با آزمايش نمونه‌هاي خون سالم و داسي‌شكل در سرعت 1800 دور بر دقيقه و به مدت يك ساعت، شاخص تراكم‌پذيري بررسي و بر اساس اينكه، بهترين زمان براي بررسي تغييرشكل‌پذيري بين دو نمونه، زماني است كه بيش‌ترين تفاوت در شاخص تراكم‌پذيري مشاهده شود، نتايج بيان شد. لذا در دو نمونه‌ي سالم و داسي‌شكل، بيش‌ترين تفاوت در شاخص تراكم‌پذيري در زمان 40 دقيقه پس از شروع چرخش، مشاهده شد كه مقدار آن در اين زمان برابر 0.057 مي‌باشد. يكي از روش‌هاي مرسوم در بررسي تغييرشكل‌پذيري گلبول‌‌هاي قرمز، مقايسه‌ي گلبول‌هاي قرمز سالم و گلبول‌هاي سفت‌شده با ماده‌ي گلوتارآلدهيد است. در اين روش گلبول‌هاي قرمز سالم به مدت 30 دقيقه و در دماي اتاق با غلظت‌هاي مختلف از ماده‌ي گلوتارآلدهيد مخلوط مي‌شوند تا سلول‌هاي سفت‌شده با تغييرشكل‌پذيري كمتر به دست‌آيند. در اين پژوهش گلبول‌هاي قرمز سالم در معرض گلوتارآلدهيد 0.01 درصد و گلوتارآلدهيد 0.04 درصد قرار گرفتند و آزمايش‌هاي انجام‌شده بر روي نمونه‌هاي ديگر، براي آن‌ها تكرار شد. از آزمايش‌هاي انجام شده، مشخص‌شد كه بيش‌ترين تفاوت در شاخص تراكم‌پذيري بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي قرارگرفته در معرض 0.01 درصد گلوتارآلدهيد، در 20 دقيقه بعد از شروع چرخش و برابر با 0.051 مي‌باشد. هم‌چنين بيش‌ترين تفاوت بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي قرارگرفته در معرض 0.04 درصد گلوتارآلدهيد نيز، در 60 دقيقه بعد از شروع چرخش و برابر با 0.086 مي‌باشد. بيش‌ترين تفاوت هر سه نمونه با نمونه‌ي سالم، در يك زمان مشخص، مربوط به 40 دقيقه بعد از شروع چرخش است. در اين زمان، تفاوت شاخص تراكم‌پذيري، بين نمونه‌ي سالم و داسي‌شكل، 0.057، تفاوت بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي مخلوط شده با گلوتارآلدهيد 0.01 درصد، 0.036 و تفاوت بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي مخلوط شده با گلوتارآلدهيد 0.04 درصد، 0.066 مي‌باشد.

226266

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان