Numeriske simuleringer af trækprøver af røde blodlegemer

En gruppe forskere fra Japan har undersøgt, hvordan holdepositionen af ​​et rødt blodlegeme påvirker dets mekaniske egenskaber i trækprøver.

Træktesten er den mest fundamentale type mekanisk test i materialevidenskab for at forstå mekaniske egenskaber af materiale af interesse. Selvom træktesten også er blevet brugt i cellemekanik, store variationer blev fundet i eksperimentelle data i modsætning til metalliske materialer. Konventionelt, variationerne blev tilskrevet prøve-til-prøve variationer, som det er almindeligt i biologiske undersøgelser. Men forskerne som har været involveret i trækprøver af celler i mange år, oplevede vanskeligheder med at kontrollere cellernes holdeposition under et mikroskop ved hjælp af en nål og en mikropipette, og antog, at forskelle i holdepositionen gav de eksperimentelle fejl.

Forskerne gengav trækprøven af ​​en rød blodcelle i silico ved hjælp af en partikelmetode, der beskriver væskens bevægelse og strukturen som partiklernes kollektive adfærd. Denne metode tillader en væskestruktur-interaktionsanalyse med lethed sammenlignet med andre numeriske metoder, såsom finite element-metoder.

Resultaterne viser signifikante variationer i den deformerede geometri af de røde blodlegemer under trækprøven, samt variationer i stammefordelingen. Af de undersøgte holdemønstre, med en påført belastning på 0,8, den fejljusterede strækning øgede maksimum af den første hovedbelastning med 65-85 % sammenlignet med den justerede strækning.

Selvom det ville være ideelt at justere holdepositionen præcist med strækningen for at få korrekte data, dette er en væsentlig praktisk udfordring. Et budskab med hjem fra denne undersøgelse er, at til fortolkning af RBC-træktestresultater, vi skal altid huske på, at træktestdata er væsentligt påvirket af holdpositionen.