Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Tha thu a’ cleachdadh dreach brobhsair le taic CSS cuibhrichte.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a 'sealltainn an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
A’ taisbeanadh carousel de thrì sleamhnagan aig an aon àm.Cleachd na putanan Roimhe agus Air adhart gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm, no cleachd na putanan sleamhnag aig an deireadh gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm.
Tha cuingealachadh hydrogels snàithleach gu capillaries cumhang air leth cudromach ann an siostaman bith-eòlasach agus bith-mheidigeach.Chaidh sgrùdadh farsaing a dhèanamh air teannachadh agus teannachadh uniaxial de hydrogels snàithleach, ach tha an fhreagairt aca a thaobh gleidheadh biaxial ann an capillaries fhathast gun sgrùdadh.An seo, bidh sinn a’ sealltainn gu deuchainneach agus gu teòiridheach gu bheil gels filamentous a’ freagairt gu càileachdail eadar-dhealaichte ri cuingealachadh na gel slabhraidh sùbailte mar thoradh air neo-chunbhalachd ann an feartan meacanaigeach nam filamentan co-phàirteach, a tha bog ann an teannachadh agus teann ann an teannachadh.Fo ghleidheadh làidir, tha an gel snàithleach a’ nochdadh glè bheag de shìneadh agus lùghdachadh asymptotic ann an co-mheas biaxial Poisson gu neoni, a’ leantainn gu dlùthadh gel làidir agus droch leaghan tron ghèel.Tha na co-dhùnaidhean sin a’ nochdadh gu bheil an aghaidh thrombi occlusive sìnte ri lysis le riochdairean teirpeach agus a’ brosnachadh leasachadh embolization endovascular èifeachdach bho gels snàithleach gus stad a chuir air sèididh falamh no casg a chuir air solar fala tumhair.
Is e lìonraidhean snàithleach na blocaichean togail structarail agus gnìomh bunaiteach de fhigheagan agus ceallan beò.Tha actin na phrìomh phàirt den cytoskeleton1;Tha fibrin na phrìomh eileamaid ann an slànachadh lotan agus cruthachadh thrombus2, agus tha collagen, elastin agus fibronectin nam pàirtean den mhaitrix extracellular ann an rìoghachd bheathaichean3.Tha lìonraidhean a chaidh fhaighinn air ais de biopolymers snàithleach air a thighinn gu bhith nan stuthan le tagraidhean farsaing ann an innleadaireachd clò4.
Tha lìonraidhean filamentous a’ riochdachadh clas air leth de stuth bog bith-eòlasach le feartan meacanaigeach a tha eadar-dhealaichte bho lìonraidhean moileciuil sùbailte5.Tha cuid de na feartan sin air a thighinn air adhart ri linn mean-fhàs gus smachd a chumail air freagairt stuth bith-eòlasach do dhì-fhoirmeachadh6.Mar eisimpleir, bidh lìonraidhean snàithleach a’ nochdadh elasticity sreathach aig gathan beaga7,8 agus aig gathan mòra tha iad a’ nochdadh barrachd stiffness9,10, agus mar sin a’ cumail suas ionracas clò.Cha deach a’ bhuaidh a th’ aig gels snàithleach air feartan meacanaigeach eile, leithid cuideam àbhaisteach àicheil mar fhreagairt air cuideam rùsgaidh11,12, a lorg fhathast.
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air feartan meacanaigeach hydrogels snàithleach leth-shùbailte fo theannachadh uniaxial13,14 agus compression8,15, ach cha deach sgrùdadh a dhèanamh air an teannachadh biaxial air a bhrosnachadh le saorsa ann an capillaries cumhang no tiùban.An seo bidh sinn ag aithris air toraidhean deuchainneach agus gu teòiridheach a’ moladh dòigh-obrach airson giùlan hydrogels snàithleach fo gleidheadh biaxial ann an seanalan microfluidic.
Chaidh microgels fibrin le diofar cho-mheasan de cho-chruinneachaidhean fibrinogen agus thrombin agus trast-thomhas D0 eadar 150 agus 220 µm a chruthachadh a’ cleachdadh dòigh-obrach microfluidic (Figear Leasachail 1).Air fige.Tha 1a a’ sealltainn ìomhaighean de mhicrogels le bileagan fluorochrome a fhuaireadh a’ cleachdadh microscopy fluorescence confocal (CFM).Tha na microgels spherical, le polydispersity nas lugha na 5%, agus tha iad èideadh ann an structar thairis air na lannan air an sgrùdadh le CFM (Fiosrachadh Leasachail agus Filmichean S1 agus S2).Lùghdaich meud pore cuibheasach nam microgels (air a dhearbhadh le bhith a’ tomhas permeability Darcy16) bho 2280 gu 60 nm, mheudaich susbaint fibrin bho 5.25 gu 37.9 mg / mL, agus chaidh an dùmhlachd thrombin sìos bho 2.56 gu 0.27 aonad / mL, fa leth.(Fiosrachadh a bharrachd).Reis.2), 3 agus clàr leasachail 1).Bidh stiffness co-fhreagarrach an microgel ag àrdachadh bho 0.85 gu 3.6 kPa (Fig. 4 a bharrachd).Mar eisimpleirean de gels air an cruthachadh bho shlabhraidhean sùbailte, thathas a’ cleachdadh microgels agarose de dhiofar stiffness.
Ìomhaigh microscopaidh fluorescence de fluorescein isothiocyanate (FITC) le bileag PM crochte ann an TBS.Is e an sgèile bàr 500 µm.b Ìomhaighean SEM de SM (mullach) agus RM (bonn).Bàr sgèile 500 nm.c Diagram sgeamach de sheanal microfluidic air a dhèanamh suas de sheanal mòr (trast-thomhas dl) agus sgìre cumhang ann an cumadh còn le ceàrn inntrigidh α de 15 ° agus trast-thomhas dc = 65 µm.d Clì gu deas: Ìomhaighean miocroscop optigeach de RM (trast-thomhas D0) ann an seanalan mòra, sòn bideanach agus constriction (a’ cuingealachadh fad gel Dz).Is e an sgèile bàr 100 µm.e, f ìomhaighean TEM de RM neo-chruthaichte (e) agus RM falaichte (f), stèidhichte airson uair a thìde le cuingealachadh 1 / λr = 2.7, air a leantainn le leigeil ma sgaoil agus socrachadh 5% den tomad.glutaraldehyde ann an TBS.Is e trast-thomhas an CO neo-chruthaichte 176 μm.Tha am bàr-sgèile 100 nm.
Chuir sinn fòcas air microgels fibrin le cruas 0.85, 1.87 agus 3.6 kPa (air an ainmeachadh an-seo mar microgels bog (SM), microgels cruaidh meadhanach (MM) agus microgels cruaidh (RM), fa leth).Tha an raon seo de stiffness gel fibrin den aon òrdugh meud ri clots fala18,19 agus mar sin tha na gels fibrin a chaidh a sgrùdadh san obair againn ceangailte gu dìreach ri fìor shiostaman bith-eòlasach.Air fige.Tha 1b a’ sealltainn na h-ìomhaighean gu h-àrd agus gu h-ìosal de na structaran SM agus RM a gheibhear le bhith a’ cleachdadh miocroscop dealanach sganaidh (SEM), fa leth.An coimeas ri structaran RM, tha lìonraidhean SM air an cruthachadh le snàithleanan nas tiugh agus nas lugha de phuingean meòir, co-chòrdail ri aithisgean nas tràithe 20, 21 (Fig. 5 Leasachail).Tha an eadar-dhealachadh ann an structar an hydrogel co-cheangailte ri gluasad a thogalaichean: tha permeability an gel a’ dol sìos le bhith a’ lughdachadh meud pore bho SM gu MM agus RM (Clàr Leasachail 1), agus tha stiffness an gel a’ dol air ais.Cha deach atharrachaidhean sam bith ann an structar microgel a thoirt fa-near às deidh stòradh aig 4 ° C airson 30 latha (Fig. 6 a bharrachd).
Air fige.Tha 1c a’ sealltainn diagram de sheanal microfluidic le crois-earrann cruinn anns a bheil (bho chlì gu deas): seanal mòr le trast-thomhas dl anns a bheil am microgel fhathast neo-chruthaichte, earrann ann an cumadh còn le caolachadh ann an trast-thomhas dc
Air fige.Tha 1e, 1f a’ sealltainn ìomhaighean microscopy dealanach tar-chuir (TEM) de structaran RM neo-chruthaichte agus cuibhrichte le biaxially.Às deidh teannachadh RM, chaidh meud pore microgel sìos gu mòr agus thàinig an cumadh gu bhith anisotropic le meudan nas lugha a thaobh teannachadh, a tha co-chòrdail ri aithisg na bu thràithe 23 .
Bidh teannachadh biaxial ri linn giorrachadh ag adhbhrachadh gum bi am microgel a’ leudachadh ann an stiùireadh gun chrìoch le co-èifeachd λz = \({D}_{{{{{{\rm{z}}}}}}}/\({D }_ { 0}\), far a bheil \({D}_{{{{({\rm{z}}}}}}}\) fad a' mhicrogel dùinte Tha Figear 2a a' sealltainn an atharrachaidh ann an λzvs .1/ λr Gu h-iongantach, fo dhlùthadh làidir de 2.4 ≤ 1 / λr ≤ 4.2, tha microgels fibrin a’ nochdadh leudachadh beag de 1.12 +/- 0.03 λz, air nach eil ach beagan buaidh air luach 1/λr giùlan. microgels agarose cuibhrichte, a thathas a’ faicinn eadhon aig teannachadh nas laige 1/λr = 2.6 gu leudachadh nas motha λz = 1.3.
a Agarose microgel a’ dèanamh deuchainnean le diofar mhodalan elastagach (2.6 kPa, daoimean fosgailte uaine; 8.3 kPa, cearcall fosgailte donn; 12.5 kPa, ceàrnag fosgailte orains; 20.2 kPa, magenta triantan fosgailte inverted) agus SM (dearg cruaidh) Atharrachadh ann an leudachadh tomhais λz ( cearcaill), MM (ceàrnagan cruaidh dubh) agus RM (triantan gorm cruaidh).Tha loidhnichean cruaidh a 'sealltainn an λz a thathar a' sùileachadh gu teòiridheach airson agarose (loidhne uaine) agus fibrin microgels (loidhnichean agus samhlaidhean den aon dath).b, c Pannal àrd: diagram sgeamach de shlabhraidhean lìonra de agarose (b) agus fibrin (c) ro (clì) agus às deidh (deas) teannachadh biaxial.Gu h-ìosal: Cumadh an lìonra co-fhreagarrach ro agus às deidh deformachadh.Tha na stiùiridhean teannachaidh x agus y air an comharrachadh le saighdean magenta agus donn, fa leth.Anns an fhigear gu h-àrd, tha slabhraidhean de lìonraidhean air an stiùireadh anns na stiùiridhean x agus y seo air an sealltainn leis na loidhnichean magenta agus donn co-fhreagarrach, agus tha slabhraidhean air an stiùireadh ann an stiùireadh neo-riaghailteach z air an riochdachadh le loidhnichean uaine.Anns an fibrin gel (c), tha na loidhnichean purpaidh is donn anns na treòrachadh x agus y a’ lùbadh nas motha na ann an staid neo-chruthaichte, agus tha na loidhnichean uaine anns an stiùireadh z a’ lùbadh agus a’ sìneadh.Tha an teannachadh eadar stiùiridhean teannachaidh agus teannachadh air a ghluasad tro snàithleanan le stiùiridhean eadar-mheadhanach.Ann an gels agarose, bidh na slabhraidhean anns a h-uile taobh a 'dearbhadh a' chuideam osmotic, a tha a 'cur gu mòr ri deformation an gel.d Atharrachadh dùil ann an co-mheas biaxial Poisson, } } ^{{{{{\rm{eff}}}}}} =-{{{{\rm{ln}}}}}}{\lambda }_{ z}/{{{{{{ \rm{ln}}}}}}{\lambda }_{r}\ ), airson gèiltean agarose (loidhne uaine) agus fibrin (loidhne dhearg) a dhlùthadh gu cothromach.Tha an inset a’ sealltainn deformation biaxial an gel.e Tha atharrachadh cuideam tar-chuir ΔPtr, àbhaisteach gu stiffness gel S, air a dhealbhadh mar ghnìomh co-mheas teannachaidh airson microgels agarose agus fibrin.Tha na dathan samhla a’ freagairt ris na dathan ann an (a).Tha na loidhnichean uaine is dearg a’ nochdadh a’ cheangail teòiridheach eadar ΔPtr/S agus 1/λr airson gels agarose agus fibrin, fa leth.Tha am pàirt briste den loidhne dhearg a’ sealltainn an àrdachadh ann an ΔPtr fo dhlùthadh làidir mar thoradh air eadar-obrachaidhean interfiber.
Tha an eadar-dhealachadh seo co-cheangailte ri diofar dhòighean air deformation de fibrin agus lìonraidhean microgel agarose, anns a bheil snàithleanan sùbailte24 agus cruaidh 25, fa leth.Bidh teannachadh biaxial de gels sùbailte a ’leantainn gu lùghdachadh anns an tomhas-lìonaidh aca agus àrdachadh co-cheangailte ann an dùmhlachd agus cuideam osmotic, a tha a’ leantainn gu leudachadh an gel ann an stiùireadh gun chrìoch.Tha an leudachadh mu dheireadh den gel an urra ri cothromachadh àrdachadh ann an lùth saor entropic nan slabhraidhean sìnte agus lùghdachadh ann an lùth an-asgaidh osmosis mar thoradh air an dùmhlachd polymer nas ìsle anns an gel sìnte.Fo dhlùthadh làidir biaxial, bidh leudachadh an gel a’ dol am meud le λz ≈ 0.6 \({{\ lambda}_{{{\rm{r}}}}^{-2/3}}\) (faic Fig. 2a ann an deasbaireachd earrann 5.3.3).Tha na h-atharrachaidhean co-rèiteachaidh ann an slabhraidhean sùbailte agus cumadh nan lìonraidhean co-fhreagarrach ro agus às deidh gleidheadh biaxial air an sealltainn ann am Figs.2b.
An coimeas ri sin, tha gels snàithleach leithid fibrin gu gnèitheach a’ freagairt gu eadar-dhealaichte ri gleidheadh biaxial.Bidh na filamentan gu ìre mhòr co-shìnte ri stiùireadh sùbailteachd teannachaidh (mar sin a’ lughdachadh an astar eadar na tar-cheanglaichean), fhad ‘s a tha na filamentan gu ìre mhòr ceart-cheàrnach ri stiùireadh teannachaidh a’ sìneadh agus a ’sìneadh fo ghnìomhachd an fheachd elastagach, ag adhbhrachadh gum bi an gel a’ leudachadh ( Fig. 1).2c) Bha structaran an SM, MM agus RM neo-leasaichte air an comharrachadh le bhith a’ dèanamh anailis air na h-ìomhaighean SEM agus CFM aca (Còmhradh Leasachail Earrann IV agus Figear Leasachail 9).Le bhith a’ dearbhadh modulus elastagach (E), trast-thomhas (d), fad ìomhaigh (R0), astar eadar cinn (L0 ≈ R0) agus ceàrn meadhanach (ψ0) de na sreathan ann am microgels fibrin neo-chruthaichte (Clàr Leasachail 2) - 4), lorgaidh sinn gu bheil modal lùbte an t-snàthainn sin \({k}_{{{{{{\rm{b)))))))))}=\frac{9\pi E{d}^{4} } {4 Tha {\psi } _{0}^{2}{L}_{0}}\) gu math nas lugha na am modulus tensile aige\({k}_{{{{{{\rm{s}}}} }} }}=E\frac{\pi {d}^{2}{R}_{0}}{4}\), mar sin kb/ks ≈ 0.1 (Clàr Leasachail 4).Mar sin, fo chumhachan gleidhidh gel biaxial, tha dualan fibrin furasta an lùbadh, ach tha iad an aghaidh sìneadh.Tha leudachadh lìonra filamentous fo ùmhlachd teannachadh biaxial ri fhaicinn ann am Fig. 17 Leasachail.
Bidh sinn a’ leasachadh modal affine teòiridheach (Còmhradh Leasachail Earrann V agus Figearan Leasachail 10-16) anns a bheil leudachadh gel snàithleach air a dhearbhadh bho chothromachadh ionadail nam feachdan elastagach a tha ag obair anns an gel agus a’ ro-innse sin ann an cuideam làidir biaxial λz - 1 fo'n bhacadh
Tha co-aontar (1) a’ sealltainn gu bheil fiù ‘s fo dhlùthadh làidir (\({\lambda }_{{{{\mbox{r))))\,\to \,0\)) beagan leudachadh gel agus deformachadh an dèidh làimhe air sùghaidh λz–1 = 0.15 ± 0.05.Tha an giùlan seo co-cheangailte ri (i) \({\left({k}_{{{{({\rm{b}}}}}}}}/{k}_{{{{{\rm) {s }}}}}}}\deas)}^{1/2}\) ≈ 0.15−0.4 agus (ii) tha an teirm eadar camagan ceàrnagach faisg air asymptotically tuairmseach \(1{{\mbox{/}}} \sqrt { 3 } \ ) airson ceanglaichean làidir biaxial. Tha e cudromach cuimhneachadh gu bheil an ro-fhactaraidh \({\left({k}_{({\mbox{b))))/{k}_{({\mbox{) s))) \ deas)} ^ {1/ 2 } \) chan eil gnothach sam bith aige ri stiffness an t-snàthainn E, ach tha e air a dhearbhadh a-mhàin le co-mheas taobh an t-snàthainn d / L0 agus ceàrn meadhanach an arc ψ0, a tha coltach ri SM, MM agus RM (Clàr Leasachail 4).
Gus barrachd cuideam a chuir air an eadar-dhealachadh ann an strain air a bhrosnachadh le saorsa eadar gels sùbailte agus filamentous, bheir sinn a-steach co-mheas biaxial Poisson \({\nu }_{{{({\rm{b)))))) }{{\ mbox { =}}} \, \matop{{\lim}}\limits_{{\lambda}_{{{{({\rm{r}}}}}}\gu 1}\ frac{{ \ lambda } _{ {{{\rm{z}}}}}-1}{1-{\lambda }_{{({\rm{r}}}}}}}}, \) a' toirt cunntas air nach deach crìoch a chur air stiùireadh strain gel mar fhreagairt air strain co-ionann ann an dà stiùireadh radial, agus leudaichidh seo gu sreathan mòra èideadh \ rm{ b }}}}}}} ^ {{ { { \ rm {eff}}}}}}} }}=- {{{{{\rm{ln}}}}}}} }{ \lambda } _{z} /{{{({\rm{ln))))))}{\lambda }_{{{({\rm{r))))))))}\).Air fige.Tha 2d a' sealltainn \({{{{{{\rm{\nu }}}}}}_{{{({\rm{b}}}}}}}^{{{{{\rm{ eff }}}}}}}\) airson teannachadh biaxial èideadh de gels sùbailte (leithid agarose) agus teann (leithid fibrin) (Còmhradh a bharrachd, Earrann 5.3.4), agus a’ soilleireachadh an dàimh eadar eadar-dhealachaidhean làidir ann am freagairtean do chuimseachadh. Airson gels agarose fo chuingealachaidhean làidir {\rm{eff}}}}}}}\) àrdachadh gu luach asymptotic 2/3, agus airson gels fibrin bidh e a’ dol sìos gu neoni, leis gu bheil lnλz/lnλr → 0, leis gu bheil λz ag àrdachadh le sùghaidh mar a tha λr ag àrdachadh.Thoir an aire, ann an deuchainnean, gu bheil microgels spherical dùinte a’ deformachadh gu neo-sheòrsach, agus gu bheil am pàirt sa mheadhan a’ faighinn teannachadh nas làidire;ge-tà, le bhith a 'toirt a-mach luach mòr de 1 / λr ga dhèanamh comasach coimeas a dhèanamh eadar an deuchainn agus an teòiridh airson gels deformed co-ionnan.
Chaidh eadar-dhealachadh eile ann an giùlan gels slabhraidh sùbailte agus gels filamentous a lorg mar thoradh air an gluasad nuair a bha iad a’ crìonadh.Mheudaich an cuideam tar-chuir ΔPtr, àbhaisteach gu stiffness gel S, le barrachd teannachadh (Fig. 2e), ach aig 2.0 ≤ 1 / λr ≤ 3.5, sheall microgels fibrin luachan mòran nas ìsle de ΔPtr / S sìos aig àm crìonadh.Tha gleidheadh microgel agarose a’ leantainn gu àrdachadh ann an cuideam osmotic, a tha a’ leantainn gu sìneadh an gel anns an t-slighe fhada leis gu bheil na moileciuilean polymer air an sìneadh (Fig. 2b, clì) agus àrdachadh ann an cuideam tar-chuir le ΔPtr/S ~ ( 1/λr)14/317.Air an làimh eile, tha cumadh microgels fibrin dùinte air a dhearbhadh le cothromachadh lùth nan snàithleanan de dhlùthadh radial agus teannachadh fad-ùine, a tha a’ leantainn gu an deformachadh fad-ùine as àirde λz ~\(\ sqrt{{k}_{{{{{{{}). \rm{b)))))))} /{k}_{{{{{{\rm{s}}}}}}}}\).Airson 1/λr ≫ 1, tha an t-atharrachadh ann an cuideam tar-chuir air a sgèileadh mar 1 }{{{({\rm{ln))))))\ left({{\lambda }}_{{{{{{\rm) {r} }}}}}} ^{{-} 1} \right)\) (Còmhradh Leasachail, Earrann 5.4), mar a chithear leis an loidhne dhearg chruaidh ann am Fig. 2e.Mar sin, chan eil ΔPtr cho cuingealaichte na ann an gels agarose.Airson teannachadh le 1 / λr> 3.5, tha àrdachadh mòr ann am bloigh meud nam filamentan agus eadar-obrachadh filamentan faisg air làimh a’ cuingealachadh tuilleadh deformachadh air an gel agus a’ leantainn gu claonaidhean de thoraidhean deuchainneach bho ro-innse (loidhne dotagach dearg ann am Fig. 2e).Tha sinn a’ co-dhùnadh sin airson an aon 1/λr agus Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr}}}}}}}_{{{{\rm{fibrin}}}))) } }}} \) < ΔP < Δ\({P}_{{{{{{{\rm{tr))))))}}_{{{{\rm{agarose}}}}} } } } }} \) thèid an gel agarose a ghlacadh leis a’ mhicrochannel, agus thèid an gel fibrin leis an aon stiffness troimhe.Airson ΔP <Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr)))))))))_{{{{\rm{fibrin))))))))}\ ), Dà Bidh an dà gel a’ bacadh an t-sianail, ach bidh an gel fibrin a ’putadh nas doimhne agus a’ teannachadh nas èifeachdaiche, a ’cur casg air sruthadh lionn nas èifeachdaiche.Tha na toraidhean a chithear ann am Figear 2 a’ sealltainn gum faod an gel snàithleach a bhith na phlug èifeachdach gus bleeding a lughdachadh no casg a chuir air solar fala gu tumors.
Air an làimh eile, tha fibrin a’ cruthachadh sgafall clot a tha a’ leantainn gu thromboembolism, suidheachadh pathological anns a bheil thrombus a’ dùnadh soitheach aig ΔP <ΔPtr, leithid ann an cuid de sheòrsan stròc ischemic (Fig. 3a).Mar thoradh air an leudachadh nas laige de microgels fibrin air adhbhrachadh le cuingealachadh thàinig àrdachadh nas làidire ann an dùmhlachd fibrin de C / C fibrinogen an coimeas ri gels slabhraidh sùbailte, far a bheil fibrinogen C agus C cuingealaichte agus microgels neo-chruthaichte, fa leth.Dùmhlachd polymer anns an gel.Tha Figear 3b a' sealltainn gun do dh'àrdaich fibrinogen C/C ann an SM, MM, agus RM còrr is seachd-fhillte aig 1 / λr ≈ 4.0, air a stiùireadh le cuingealachadh agus dehydration (Fig. 16 Leasachail).
Dealbh sgeamach de occlusion na h-artaire cerebral meadhanach san eanchainn.b Meudachadh coimeasach le meadhan cuibhreachaidh ann an dùmhlachd fibrin ann an SM bacaidh (cearcallan dearg cruaidh), MM (ceàrnagan dubha cruaidh), agus RM (triantan gorm cruaidh).c Dealbhadh deuchainneach air a chleachdadh gus sgrùdadh a dhèanamh air sgoltadh gels fibrin cuibhrichte.Chaidh fuasgladh de tPA le bileag flùraiseach ann an TBS a chuir a-steach aig ìre sruth de 5.6 × 107 µm3 / s agus tuiteam cuideam a bharrachd de 0.7 Pa airson seanalan a tha ceart-cheàrnach ri axis fhada a’ phrìomh mhicro-channel.d Ìomhaigh microscopach ioma-ioma-chonnaidh de MM bacaidh (D0 = 200 µm) aig Xf = 28 µm, ΔP = 700 Pa agus aig àm sgoltadh.Tha loidhnichean dotagach dìreach a 'sealltainn suidheachadh tùsail na h-oirean posterior agus anterior den MM aig tlys = 0. Tha dathan uaine is pinc a' freagairt ri FITC-dextran (70 kDa) agus tPA le bileagan le AlexaFluor633, fa leth.e Meud coimeasach ùine-atharrachail de RMs falaichte le D0 de 174 µm (triantan gorm fosgailte inverted), 199 µm (triantan fosgailte gorm), agus 218 µm (triantan fosgailte gorm), fa leth, ann am microchannel bideanach le Xf = 28 ± 1 µm.tha ΔP 1200, 1800, agus 3000 Pa, fa leth, agus Q = 1860 ± 70 µm3 / s aig na h-earrannan.Tha an inset a’ sealltainn RM (D0 = 218 µm) a’ plugadh am microchannel.f Atharrachadh ùine air an tomhas coimeasach de SM, MM no RM air a chuir aig Xf = 32 ± 12 µm, aig ΔP 400, 750 agus 1800 Pa agus ΔP 12300 Pa agus Q 12300 ann an roinn bideanach a’ mhicrochannel, fa leth 2400 agus 1800m /s.Tha Xf a’ riochdachadh suidheachadh aghaidh a’ mhicrogel agus a’ dearbhadh an astar aige bho thoiseach a’ chrìonaidh.Is e V (tlys) agus V0 an tomhas sealach den microgel lysed agus meud a’ mhicrogel gun dragh, fa leth.Tha na dathan caractar a’ freagairt ris na dathan ann am b.Bidh saighdean dubha air e, f a’ freagairt ris a’ mhionaid mu dheireadh mus tèid microgels a-steach tron mhic-channel.'S e 100 µm am bàr-sgèile ann an d, e.
Gus sgrùdadh a dhèanamh air a’ bhuaidh a th’ aig cuibhreachadh air lughdachadh sruthadh lionn thairis air gels fibrin bacaidh, rinn sinn sgrùdadh air lysis SM, MM, agus RM in-shìoladh leis an àidseant thrombolytic inneal plasminogen activator (tPA).Tha Figear 3c a’ sealltainn an dealbhadh deuchainneach a chaidh a chleachdadh airson nan deuchainnean lysis. Aig ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) agus ìre sruth, Q = 2400 μm3 / s, de saline buffered Tris (TBS) measgaichte le 0.1 mg / mL de (fluorescein isothiocyanate) FITC-Dextran, chuir am microgel a-mach am microchannel le teip. sgìre. Aig ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) agus ìre sruth, Q = 2400 μm3 / s, de saline buffered Tris (TBS) measgaichte le 0.1 mg / mL de (fluorescein isothiocyanate) FITC-Dextran, chuir am microgel a-mach am microchannel le teip. sgìre. При ΔP = 700 Па (<ΔPtr) agus скорости потока, Q = 2400 мкм3/с, трис-буферного солевого раствора (TBS), смоме анго, смомша (TBS), смомша (TBS), agus цеинизотиоцианата) FITC-декстрана, микрогель перекрывал сужающийся микроканал. Aig ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) agus ìre sruth, Q = 2400 µm3 / s, de saline buffered Tris (TBS) measgaichte le 0.1 mg / mL (fluorescein isothiocyanate) FITC-dextran, chuir am microgel a-mach am microchannel co-fhillte.sgìre.在ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) 和流速Q = 2400 μm3/s 的Tris 缓冲盐水(TBS) 与0.1 mg/mL 的（輂硫氚鍰 的輂 級鍰 的輂 級鍰 的輂硫氚鍰 在混合时, 微凝胶 堵塞了锥形微通道地区.在ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) 和流速Q = 2400 μm3/s 了 锥形 微 通道 地区 。 Microgelи закупориваются при смешивании tris-буферного солевого раствора (TBS) le 0,1 мг/мл (флуоресцицеин) ри ΔP = 700 Па (<ΔPtr) agus скорости потока Q = 2400 мкм3/с Конические области микроканалов. Chaidh microgels a phlugadh nuair a chaidh saline buffered Tris (TBS) a mheasgachadh le 0.1mg / mL (fluorescein isothiocyanate) FITC-dextran aig ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) agus ìre sruth Q = 2400 µm3 / s Roinnean cianail de mhicro-channels.Tha suidheachadh air adhart Xf den mhicrogel a’ dearbhadh an astar aige bhon chiad phuing lughdachadh X0.Gus lysis a thoirt a-steach, chaidh fuasgladh de tPA le bileag flùraiseach ann an TBS a thoirt a-steach bho sheanal a bha suidhichte gu orthogonally gu axis fhada a’ phrìomh mhicro-channel.
Nuair a ràinig am fuasgladh tPA an occlusal MM, dh'fhàs iomall posterior a 'mhic-ghel neo-shoilleir, a' sealltainn gun robh sgoltadh fibrin air tòiseachadh aig àm tlys = 0 (Fig. 3d agus Fig. 18).Rè fibrinolysis, bidh tPA le bileagan dath a’ cruinneachadh taobh a-staigh an MM agus a’ ceangal ri iallan fibrin, a tha a’ leantainn gu àrdachadh mean air mhean ann an dian dath pinc nam microgels.Aig tlys = 60 min, tha na cùmhnantan MM mar thoradh air a bhith a 'sgaoileadh a' phàirt chùil aige, agus chan eil suidheachadh a phrìomh iomall Xf ag atharrachadh mòran.Às deidh 160 min, lean am MM le cùmhnant làidir a’ dèanamh cùmhnant, agus aig tlys = 161 min, chaidh e tro ghiorrachadh, agus mar sin ag ath-nuadhachadh sruth lionn tron mhic-channel (Fig. 3d agus Fig. 18 a bharrachd, colbh deas).
Air fige.Tha 3e a’ sealltainn an lùghdachadh lysis-meadhanaichte a tha an urra ri ùine ann an tomhas-lìonaidh V (tlys) air a ghnàthachadh chun chiad leabhar V0 de mhicrogels fibrin de dhiofar mheudan.Chaidh CO le D0 174, 199, no 218 µm a chuir ann am microchannel le ΔP 1200, 1800, no 3000 Pa, fa leth, agus Q = 1860 ± 70 µm3 / s gus am microchannel a bhacadh (Fig. 3e, inset).beathachadh.Bidh na microgels a’ crìonadh mean air mhean gus am bi iad beag gu leòr airson a dhol tro na seanalan.Feumaidh lùghdachadh ann an tomhas èiginneach CO le trast-thomhas tùsail nas motha ùine lysis nas fhaide.Mar thoradh air an aon shruth tro RMan de dhiofar mheudan, bidh cleavage a’ tachairt aig an aon ìre, a’ leantainn gu cnàmhadh bloighean nas lugha de RMn nas motha agus an gluasad dàil aca.Air fige.Tha 3f a’ sealltainn an lùghdachadh coimeasach ann an V(tlys)/V0 mar thoradh air sgoltadh airson SM, MM, agus RM aig D0 = 197 ± 3 µm air a dhealbhadh mar ghnìomh tlys.Airson SM, MM agus RM, cuir gach microgel ann am microchannel le ΔP 400, 750 no 1800 Pa agus Q 12300, 2400 no 1860 µm3 / s, fa leth.Ged a bha an cuideam a chaidh a chuir air an SM 4.5 uair nas ìsle na cuideam an RM, bha an sruth tron SM còrr is sia tursan nas làidire air sgàth permeability nas àirde an SM, agus lùghdaich crìonadh an microgel bho SM gu MM agus RM .Mar eisimpleir, aig tlys = 78 min, bha SM mar as trice air a sgaoileadh agus air a chuir às, fhad ‘s a lean MM agus PM a’ gleusadh na microchannels, a dh’ aindeoin dìreach 16% agus 20% den tomhas tùsail aca a chumail, fa leth.Tha na co-dhùnaidhean sin a’ moladh cho cudromach sa tha lysis tro mheadhan na convection de gels snàithleach cuibhrichte agus co-cheangailte ri aithisgean mu bhith a’ cnàmhadh clots nas luaithe le susbaint fibrin nas ìsle.
Mar sin, tha an obair againn a’ nochdadh gu deuchainneach agus gu teòiridheach an dòigh anns am bi gels filamentous a’ freagairt ri cuingealachadh biaxial.Tha giùlan gels snàithleach ann an àite cuibhrichte air a dhearbhadh leis an neo-chunbhalachd làidir de lùth strain nam filamentan (bog ann an teannachadh agus cruaidh ann an teannachadh) agus dìreach le co-mheas taobh agus curvature nam filamentan.Mar thoradh air an ath-bhualadh seo chan eil ach glè bheag de shìneadh de ghels snàithleach ann an capillaries cumhang, an co-mheas biaxial Poisson aca a’ dol sìos le barrachd teannachadh agus nas lugha de chuideam beagan aotrom.
Leis gu bheilear a’ cleachdadh cuibhreachadh biaxial de ghràineanan bog deformable ann an raon farsaing de theicneòlasan, tha na toraidhean againn a’ brosnachadh leasachadh stuthan snàithleach ùra.Gu sònraichte, tha gleidheadh biaxial gels filamentous ann an capillaries cumhang no tiùban a ’leantainn gu teannachadh làidir agus lùghdachadh geur ann an permeability.Tha buannachdan aig a’ bhacadh làidir air sruthadh lionn tro gels snàithleach occlusive nuair a thèid a chleachdadh mar phlocan gus casg a chuir air bleeding no gus solar fala gu malignan33,34,35 a lughdachadh.Air an làimh eile, tha lùghdachadh ann an sruthadh fluid tron ghel fibrin occlusal, mar sin a 'bacadh thrombus lysis convective-mediated, a' toirt seachad comharradh air lysis slaodach clots occlusal [27, 36, 37].Is e an siostam modaladh againn a’ chiad cheum a dh’ ionnsaigh tuigse fhaighinn air buaidh freagairt meacanaigeach hydrogels biopolymer snàithleach gu gleidheadh biaxial.Bheir toirt a-steach ceallan fala no truinnsearan ann an gels fibrin bacaidh buaidh air an giùlan cuibhreachaidh 38 agus bidh e mar an ath cheum ann a bhith a’ lorg giùlan shiostaman nas iom-fhillte a tha cudromach gu bith-eòlasach.
Tha ath-bheachdan a thathas a’ cleachdadh airson microgels fibrin ullachadh agus innealan MF a dhèanamh air am mìneachadh ann am Fiosrachadh Leasachail (Earrainnean 2 agus 4 de dhòighean a bharrachd).Chaidh microgels fibrin ullachadh le bhith a’ emulsifying fuasgladh measgaichte de fibrinogen, bufair Tris agus thrombin ann an inneal MF le fòcas sruthadh, air a leantainn le gelation droplet.Chaidh fuasgladh fibrinogen bò (60 mg / ml ann an TBS), bufair Tris agus fuasgladh thrombin bò (5 U / ml ann am fuasgladh 10 mM CaCl2) a thoirt seachad a ’cleachdadh dà phump steallaire fo smachd neo-eisimeileach (PhD 200 Harvard Apparatus PHD 2000 Syring Pump).gus casg a chuir air MF, na SA).Chaidh ìre leantainneach F-ola anns a bheil 1 wt.% bloc copolymer PFPE-P (EO-PO) -PFPE, a thoirt a-steach don aonad MF a’ cleachdadh treas pumpa steallaire.Bidh boinneagan a chaidh a chruthachadh anns an inneal MF air an cruinneachadh ann an tiùb centrifuge 15 ml anns a bheil F-ola.Cuir na tiùban ann an amar uisge aig 37 ° C airson 1 h airson fibrin gelation a chrìochnachadh.Chaidh microgels fibrin le bileagan FITC ullachadh le bhith a’ measgachadh fibrinogen bò agus fibrinogen daonna le bileag FITC ann an co-mheas cuideam 33: 1, fa leth.Tha an dòigh-obrach an aon rud ri ullachadh fibrin microgels.
Cuir a-mach na microgels bho ola F gu TBS le bhith a’ centrifuging an sgapadh aig 185 g airson 2 mhionaid.Chaidh na microgels precipitated a sgapadh ann an ola F measgaichte le 20 wt.% alcol perfluorooctyl, an uairsin air a sgapadh ann an hexane anns a bheil 0.5 wt.% Span 80, hexane, 0.1 wt.% Triton X ann an uisge agus TBS.Mu dheireadh, chaidh na microgels a sgaoileadh ann an TBS anns an robh 0.01 wt% Tween 20 agus air an stòradh aig 4 ° C airson timcheall air 1 - 2 seachdainean ro dheuchainnean.
Tha saothrachadh an inneal MF air a mhìneachadh anns an Fiosrachadh Leasachail (Dòighean Leasachail Earrann 5).Ann an deuchainn àbhaisteach, tha luach dearbhach ΔP air a dhearbhadh le àirde coimeasach nan stòran-tasgaidh ceangailte ro agus às deidh an inneal MF airson microgels a thoirt a-steach le trast-thomhas de 150
Gheibhear dàta a’ toirt taic do thoraidhean an sgrùdaidh seo bho na h-ùghdaran fa-leth ma thèid iarraidh orra.Tha ìomhaighean Raw SEM de gels fibrin, ìomhaighean TEM amh de gels fibrin ro agus às deidh inoculation, agus am prìomh dàta cuir a-steach airson Figearan 1 agus 2. 2 agus 3 air a thoirt seachad anns an fhaidhle dàta amh.Tha an artaigil seo a’ toirt seachad an dàta tùsail.
Litvinov RI, Peters M., de Lange-Loots Z. agus Weisel JV fibrinogen agus fibrin.Ann an Macromolecular Protein Complex III: Structar agus Gnìomh (deas. Harris, JR agus Marles-Wright, J.) 471-501 https://doi.org/10.1007/978-3-030-58971-4_15 (Springer and Cham, 2021).
Bosman FT agus Stamenkovich I. Structar gnìomh agus co-dhèanamh na matrix extracellular.J. Pasol.200, 423–428 (2003).
Prionnsa E. agus Kumacheva E. Dealbhadh agus cur an sàs hydrogels fibre biomimetic fuadain.Nàiseanta Matt Dearg.4, 99–115 (2019).
Broedersz, CP & Mac an Tòisich, FC Modaladh lìonraidhean polymer leth-shùbailte.Mod sagart.fiosaig.86, 995–1036 (2014).
Khatami-Marbini, H. agus Piku, KR Modaladh meacanaigeach de lìonraidhean biopolymer leth-sùbailte: deformachadh neo-affine agus làthaireachd eisimeileachd fad-ùine.Ann an Adhartasan ann am Meacanaig Stuth Bog 119–145 (Springer, Berlin, Heidelberg, 2012).
Vader D, Kabla A, Weitz D, agus Mahadevan L. Co-thaobhadh de ghlainnean collagen air a bhrosnachadh le cuideam.PLoS One 4, e5902 (2009).
Storm S., Pastore JJ, McKintosh FS, Lubensky TS, agus Gianmi PA Elasticity neo-loidhne biogels.Nàdar 435, 191–194 (2005).
Bidh Likup, AJ Stress a’ cumail smachd air uidheamachdan lìonra collagen.pròiseas.Acadamaidh Nàiseanta Saidheans.an saidheans.Na Stàitean Aonaichte 112, 9573–9578 (2015).
Janmi, PA, et al.Strus àbhaisteach àicheil ann an gels biopolymer leth-shùbailte.alma mater nàiseanta.6, 48–51 (2007).
Kang, H. et al.Elasticity neo-loidhneach de lìonraidhean fiber stiff: cruadhachadh cuideam, cuideam àbhaisteach àicheil, agus co-thaobhadh fiber ann an gels fibrin.J. Fiosaig.Ceimigeach.V. 113, 3799–3805 (2009).
Gardel, ML et al.Giùlan elastic de lìonraidhean actin tar-cheangailte agus ceangailte.Saidheans 304, 1301–1305 (2004).
Sharma, A. et al.Meacanaig neo-loidhneach de lìonraidhean fibre optic fo smachd cuideam le smachd èiginneach.Fiosaigs nàiseanta.12, 584–587 (2016).
Wahabi, M. et al.Elasticity de lìonraidhean snàithleach fo chuideam uniaxial.Cùis Bog 12, 5050–5060 (2016).
Wufsus, AR, Macera, NE & Neeves, KB Tràilleachd uisge clot fala mar ghnìomh dùmhlachd fibrin agus platelet.bith-fhiosaig.Leabhar-latha 104, 1812–1823 (2013).
Li, Y. et al.Tha giùlan sùbailte hydrogels air a chuingealachadh le capillaries cumhang.an saidheans.Taigh 5, 17017 (2015).
Liu, X., Li, N. & Wen, C. Buaidh ioma-ghnèitheachd pathologic air elastography tonn rùsgaidh ann an suidheachadh thrombosis vein domhainn.PLoS a h-Aon 12, e0179103 (2017).
Mfoumou, E., Tripette, J., Blostein, M. & Cloutier, G. In vivo tomhas de dh’ ùineachadh clotan fala a tha an urra ri ùine a’ cleachdadh ìomhaighean ultrasound tonn rùsgaidh ann am modal thrombosis venous coineanach.thrombus.tanca stòraidh.133, 265–271 (2014).
Weisel, JW & Nagaswami, C. Samhlachadh coimpiutair air daineamaigs polymerization fibrin a thaobh microscopaidh dealanach agus amharc taiseachd: tha structar clot agus co-chruinneachadh fo smachd cinneachail.bith-fhiosaig.Iris 63, 111–128 (1992).
Ryan, EA, Mokros, LF, Weisel, JW agus Lorand, L. Tùs structarail reul-eòlas clot fibrin.bith-fhiosaig.J. 77, 2813–2826 (1999).
Ùine puist: Feb-23-2023