O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Ṣe afihan carousel ti awọn kikọja mẹta ni ẹẹkan.Lo awọn Bọtini Iṣaaju ati Next lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Idiwọn ti awọn hydrogels fibrous si awọn capillaries dín jẹ pataki nla ni awọn ọna ṣiṣe ti isedale ati awọn ọna ṣiṣe biomedical.Ẹdọfu ati funmorawon uniaxial ti fibrous hydrogels ni a ti ṣe iwadi lọpọlọpọ, ṣugbọn idahun wọn si idaduro biaxial ninu awọn capillaries ko wa ni iwadii.Nibi, a ṣe afihan idanwo ati imọ-jinlẹ pe awọn gels filamentous dahun ni iyatọ ti o yatọ si ihamọ ju awọn gels pq ti o rọ nitori asymmetry ninu awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn filaments ti o jẹ apakan, eyiti o jẹ rirọ ni funmorawon ati lile ni ẹdọfu.Labẹ idaduro to lagbara, jeli fibrous n ṣe afihan elongation kekere ati idinku asymptotic ni ipin biaxial Poisson si odo, ti o mu abajade gel ti o lagbara ati permeation omi ti ko dara nipasẹ jeli.Awọn abajade wọnyi ṣe afihan resistance ti thrombi occlusive ti o gbooro si lysis nipasẹ awọn aṣoju itọju ailera ati mu idagbasoke ti iṣelọpọ endovascular ti o munadoko lati awọn gels fibrous lati da ẹjẹ ti iṣan duro tabi dena ipese ẹjẹ ti awọn èèmọ.
Awọn nẹtiwọọki fibrous jẹ ipilẹ igbekalẹ ati awọn bulọọki iṣẹ ṣiṣe ti awọn tisọ ati awọn sẹẹli alãye.Actin jẹ paati pataki ti cytoskeleton1;fibrin jẹ nkan pataki kan ninu iwosan ọgbẹ ati iṣelọpọ thrombus2, ati collagen, elastin ati fibronectin jẹ awọn paati ti matrix extracellular ninu ijọba ẹranko3.Awọn nẹtiwọọki ti a gbapada ti awọn biopolymers fibrous ti di awọn ohun elo pẹlu awọn ohun elo jakejado ni imọ-ẹrọ tissu4.
Awọn nẹtiwọọki filamentous ṣe aṣoju kilasi lọtọ ti ọrọ rirọ ti ibi pẹlu awọn ohun-ini ẹrọ ti o yatọ si awọn nẹtiwọọki molikula rọ5.Diẹ ninu awọn ohun-ini wọnyi ti wa ni ipa ọna itankalẹ lati ṣakoso idahun ti ọrọ ti ibi si abuku6.Fun apẹẹrẹ, awọn nẹtiwọọki fibrous ṣe afihan rirọ laini ni awọn igara kekere7,8 lakoko ti o wa ni awọn igara nla wọn ṣe afihan lile9,10 ti o pọ si, nitorinaa mimu iṣotitọ àsopọ mọ.Awọn ifarabalẹ fun awọn ohun-ini ẹrọ miiran ti awọn gels fibrous, gẹgẹbi aapọn deede odi ni idahun si igara rirẹ11,12, ko tii ṣe awari.
Awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn hydrogels fibrous fibrous ologbele-rọ ni a ti ṣe iwadi labẹ uniaxial tension13,14 ati compression8,15, ṣugbọn ominira-induced biaxial funmorawon ni dín capillaries tabi tubes ti ko ti iwadi.Nibi a ṣe ijabọ awọn abajade esiperimenta ati ni imọ-jinlẹ daba ẹrọ kan fun ihuwasi ti awọn hydrogels fibrous labẹ idaduro biaxial ni awọn ikanni microfluidic.
Awọn microgels Fibrin pẹlu ọpọlọpọ awọn ipin ti fibrinogen ati awọn ifọkansi thrombin ati iwọn ila opin D0 kan ti o wa lati 150 si 220 µm ni a ṣe ipilẹṣẹ nipa lilo ọna microfluidic (Afikun Aworan 1).Lori ọpọtọ.1a fihan awọn aworan ti awọn microgels fluorochrome ti o ni aami ti o gba ni lilo microscopy fluorescence confocal (CFM).Awọn microgels jẹ iyipo, ni ipinfunnipo pupọ ti o kere ju 5%, ati pe wọn jẹ aṣọ ni igbekalẹ kọja awọn iwọn ti a ṣe ayẹwo nipasẹ CFM (Alaye Afikun ati Awọn fiimu S1 ati S2).Iwọn pore apapọ ti awọn microgels (ti a pinnu nipasẹ wiwọn Darcy permeability16) dinku lati 2280 si 60 nm, akoonu fibrin pọ si lati 5.25 si 37.9 mg/mL, ati ifọkansi thrombin dinku lati 2.56 si 0.27 sipo / mL, lẹsẹsẹ.(Alaye ni Afikun).Iresi.2), 3 ati tabili afikun 1).Gidigidi ti o baamu ti microgel pọ lati 0.85 si 3.6 kPa (Afikun 4).Gẹgẹbi awọn apẹẹrẹ ti awọn gels ti a ṣẹda lati awọn ẹwọn to rọ, awọn microgels agarose ti ọpọlọpọ awọn lile ni a lo.
Aworan microscopy Fluorescence ti fluorescein isothiocyanate (FITC) ti aami PM ti daduro ni TBS.Iwọn igi jẹ 500 µm.b Awọn aworan SEM ti SM (oke) ati RM (isalẹ).Pẹpẹ iwọn 500 nm.c aworan atọka ti ikanni microfluidic ti o ni ikanni nla kan (iwọn opin dl) ati agbegbe ti o ni apẹrẹ konu pẹlu igun titẹsi α ti 15° ati iwọn ila opin ti dc = 65 µm.d Osi si otun: Awọn aworan maikirosikopu opiti ti RM (iwọn ila opin D0) ni awọn ikanni nla, agbegbe conical ati ihamọ (diwọn ipari gel Dz).Iwọn igi jẹ 100 µm.e, f Awọn aworan TEM ti RM ti ko ni idibajẹ (e) ati RM (f) ti o wa titi, ti o wa titi fun wakati kan pẹlu ihamọ 1 / λr = 2.7, ti o tẹle nipasẹ itusilẹ ati imuduro ti 5% ti ibi-iye.glutaraldehyde ninu TBS.Iwọn ila opin ti CO ti ko ni idibajẹ jẹ 176 μm.Pẹpẹ iwọn jẹ 100 nm.
A dojukọ awọn microgels fibrin pẹlu lile ti 0.85, 1.87 ati 3.6 kPa (lẹhinna tọka si bi microgels asọ (SM), awọn microgels lile alabọde (MM) ati awọn microgels lile (RM), lẹsẹsẹ).Iwọn yi ti fibrin geli lile jẹ aṣẹ kanna ti titobi bi fun awọn didi ẹjẹ18,19 ati nitorinaa awọn gels fibrin ti a ṣe iwadi ninu iṣẹ wa ni ibatan taara si awọn ọna ṣiṣe ti ibi gidi.Lori ọpọtọ.1b ṣe afihan awọn aworan oke ati isalẹ ti awọn ẹya SM ati RM ti a gba ni lilo microscope elekitironi ọlọjẹ (SEM), lẹsẹsẹ.Ti a ṣe afiwe si awọn ẹya RM, awọn nẹtiwọọki SM ti ṣẹda nipasẹ awọn okun ti o nipọn ati awọn aaye ẹka diẹ, ni ibamu pẹlu awọn ijabọ iṣaaju 20, 21 (Afikun Aworan. 5).Iyatọ ti ọna ti hydrogel ni ibamu pẹlu aṣa ti awọn ohun-ini rẹ: permeability ti gel dinku pẹlu idinku iwọn pore lati SM si MM ati RM (Tabili Afikun 1), ati lile ti gel yiyipada.Ko si awọn ayipada ninu eto microgel ti a ṣe akiyesi lẹhin ibi ipamọ ni 4 °C fun awọn ọjọ 30 (Eya afikun. 6).
Lori ọpọtọ.1c ṣe afihan aworan atọka ti ikanni microfluidic pẹlu apakan agbelebu ipin ti o ni (lati osi si otun): ikanni nla kan pẹlu iwọn ila opin kan dl ninu eyiti microgel naa wa ni aipe, apakan ti o ni apẹrẹ ti konu pẹlu idinku ni iwọn ila opin dc
Lori ọpọtọ.1e, 1f fihan awọn aworan elekitironi gbigbe (TEM) awọn aworan ti ko ni idibajẹ ati awọn ẹya RM ti o ni opin biaxally.Lẹhin titẹkuro RM, iwọn pore microgel dinku dinku pupọ ati pe apẹrẹ wọn di anisotropic pẹlu awọn iwọn kekere ni itọsọna ti titẹkuro, eyiti o ni ibamu pẹlu ijabọ iṣaaju 23.
Biaxial funmorawon lakoko isunmọ nfa ki microgel ṣe gigun ni itọsọna ti ko ni opin pẹlu iye-iye λz = ({D}_{{{{{{\rm{z}}}}}}}}}/\({D }_ { 0}\) , níbi tí \({D}_{{{({\rm{z}}}}}}}}\)) jẹ́ gígùn microgel tí a ti paade Nọmba 2a ti nfihan iyipada ninu λzvs .1/ λr Fun awọn microgels fibrin ati agarose Iyalenu, labẹ titẹ agbara ti 2.4 ≤ 1 / λr ≤ 4.2, fibrin microgels ṣe afihan elongation ti aifiyesi ti 1.12 +/- 0.03 λz, eyiti o kan diẹ diẹ nipasẹ iye ti 1 / λr. awọn microgels agarose ti o lopin, eyiti a ṣe akiyesi paapaa ni titẹkuro alailagbara 1 / λr = 2.6 si elongation nla λz = 1.3.
a Agarose microgel adanwo pẹlu oriṣiriṣi rirọ moduli (2.6 kPa, alawọ ewe ìmọ Diamond; 8.3 kPa, brown ìmọ Circle; 12.5 kPa, osan ìmọ square; 20.2 kPa, magenta ìmọ inverted triangle) ati SM (pupa ri to) Yi pada ni wiwọn elongation λz ( awọn iyika), MM (awọn onigun mẹrin dudu to lagbara) ati RM (awọn igun buluu ti o lagbara).Awọn laini ti o lagbara fihan λz ti a sọtẹlẹ asọtẹlẹ fun agarose (ila alawọ ewe) ati awọn microgels fibrin (ila ati awọn aami ti awọ kanna).b, c Oke nronu: aworan atọka ti awọn ẹwọn nẹtiwọki ti agarose (b) ati fibrin (c) ṣaaju (osi) ati lẹhin (ọtun) biaxial funmorawon.Isalẹ: Apẹrẹ ti nẹtiwọki ti o baamu ṣaaju ati lẹhin abuku.Awọn itọnisọna funmorawon x ati y jẹ itọkasi nipasẹ magenta ati awọn ọfa brown, lẹsẹsẹ.Ninu aworan ti o wa loke, awọn ẹwọn ti awọn netiwọki ti o ṣojuuṣe ni awọn itọsọna x ati y wọnyi ni a fihan pẹlu magenta ti o baamu ati awọn laini brown, ati awọn ẹwọn ti o ni itọsọna ni itọsọna z lainidii jẹ aṣoju nipasẹ awọn ila alawọ ewe.Ninu gel fibrin (c), awọn ila-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ ti o wa ni awọn itọnisọna x ati y tẹ diẹ sii ju ni ipo ti ko ni iyipada, ati awọn ila alawọ ewe ti o wa ni ọna z ti tẹ ati na.Awọn ẹdọfu laarin awọn itọnisọna ti funmorawon ati ẹdọfu ti wa ni gbigbe nipasẹ awọn okun pẹlu awọn itọnisọna agbedemeji.Ni awọn gels agarose, awọn ẹwọn ni gbogbo awọn itọnisọna pinnu titẹ osmotic, eyiti o ṣe ipa pataki si idibajẹ ti gel.d Iyipada asọtẹlẹ ni ipin biaxial Poisson, } } ^ {{{{\rm{eff}}}}}} =-{{{{{\rm{ln}}}}}}{\lambda }_{ z}/{{{{{\rm{ln}}}}}}} lambda }_{r}\ , fun equibiaxial funmorawon ti agarose (ila alawọ ewe) ati fibrin (laini pupa) jeli.Inset fihan idibajẹ biaxial ti jeli.e Iyipada titẹ iṣipopada ΔPtr, deede si gili lile S, ni igbero bi iṣẹ ti ipin funmorawon fun agarose ati awọn microgels fibrin.Awọn awọ aami badọgba si awọn awọ ni (a).Awọn laini alawọ ewe ati pupa ṣe afihan ibatan imọ-jinlẹ laarin ΔPtr/S ati 1/λr fun awọn gels agarose ati fibrin, ni atele.Apakan ti laini pupa fihan ilosoke ninu ΔPtr labẹ funmorawon to lagbara nitori awọn ibaraenisepo interfiber.
Iyatọ yii ni nkan ṣe pẹlu awọn ọna oriṣiriṣi ti abuku ti fibrin ati awọn nẹtiwọọki microgel agarose, eyiti o ni irọrun24 ati awọn okun rigid25, ni atele.Biaxial funmorawon ti awọn gels rọ nyorisi idinku ninu iwọn wọn ati ilosoke ti o ni nkan ṣe ni ifọkansi ati titẹ osmotic, eyiti o yori si elongation ti gel ni itọsọna ailopin.Ipari ipari ti jeli da lori iwọntunwọnsi ti ilosoke ninu agbara ọfẹ entropic ti awọn ẹwọn ti o nà ati idinku ninu agbara ọfẹ ti osmosis nitori ifọkansi polima kekere ninu jeli na.Labẹ titẹ biaxial ti o lagbara, elongation ti gel pọ si pẹlu λz ≈ 0.6 \({{\lambda}_{{\rm{r}}}}^{-2/3}} \) (wo aworan 2a in fanfa apakan 5.3.3).Awọn iyipada iyipada ni awọn ẹwọn rọ ati apẹrẹ ti awọn nẹtiwọki ti o baamu ṣaaju ati lẹhin idaduro biaxial ni a fihan ni Ọpọtọ.2b.
Ni idakeji, awọn gels fibrous gẹgẹbi fibrin ṣe idahun ti o yatọ si idaduro biaxial.Awọn filamenti ṣe iṣalaye ni pataki ni afiwe si itọsọna ti rọpọ funmorawon (nitorinaa idinku aaye laarin awọn ọna asopọ agbelebu), lakoko ti awọn filaments ni pataki ni papẹndikula si itọsọna ti funmorawon taara ati na labẹ iṣe ti agbara rirọ, nfa gel lati elongate ( aworan 1).2c) Awọn ẹya ti SM ti ko ni idibajẹ, MM ati RM ni a ṣe afihan nipasẹ ṣiṣe ayẹwo SEM ati awọn aworan CFM wọn (Apakan Ifọrọwọrọ Afikun IV ati Nọmba Imudara 9).Nipa ti npinnu modulus rirọ (E), iwọn ila opin (d), ipari profaili (R0), aaye laarin awọn opin (L0 ≈ R0) ati igun aarin (ψ0) ti awọn okun ni awọn microgels fibrin ti ko ni idibajẹ (Tabili 2) - 4), a ri wipe modules atunse okun \({k}_{{{{{{\rm{b))))))))))}=\frac{9\pi E{d}^{4} } {4 {\psi } _{0}^{2}{L}_{0}}\) kéré gan-an ju modulus tensile rẹ̀ lọ\({k}_{{{{{{{\rm{s}}}}}}) }} }}=E\frac{\pi {d}^{2}{R}_{0}}{4}\), nitorina kb/ks ≈ 0.1 (Afikun Tabili 4).Nitorinaa, labẹ awọn ipo ti idaduro jeli biaxial, awọn okun fibrin ti rọ ni irọrun, ṣugbọn kọju nina.Ilọsiwaju ti nẹtiwọọki filamentous ti o tẹriba si funmorawon biaxial jẹ afihan ni Apọju 17.
A ṣe agbekalẹ awoṣe affine ti imọ-jinlẹ (Abala Ifọrọwerọ Afikun V ati Awọn eeya Afikun 10-16) ninu eyiti elongation ti jeli fibrous ti pinnu lati iwọntunwọnsi agbegbe ti awọn ipa rirọ ti n ṣiṣẹ ninu gel ati asọtẹlẹ pe ni igara biaxial to lagbara λz - 1 labẹ ihamọ
Idogba (1) fihan pe paapaa labẹ titẹkuro ti o lagbara (\({\lambda }_{{\mbox{r))))\,\to \,0\)) imugboroja gel diẹ wa ati abuku elongation ti o tẹle lori ekunrere λz–1 = 0.15 ± 0.05.Iwa yii jẹ ibatan si (i) \({\ osi({k}_{{{{({\rm{b}}}}}}}}}/{k}_{{{{{\rm} {s }}}}}}\atun)}^{1/2}\) ≈ 0.15−0.4 ati (ii) oro naa ni awọn biraketi onigun mẹrin asymptotically isunmọ \(1{{\mbox{/}}} \sqrt {3 }\) fun awọn asopọ biaxial ti o lagbara. O ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe ipilẹṣẹ \({\ osi ({k}_{({\mbox{b)))))/{k}_{({\mbox{ s))))\ọtun)}^{1/ 2}\) ko ni nkankan ṣe pẹlu lile ti okùn E, ṣugbọn a pinnu nikan nipasẹ ipin ipin ti o tẹle ara d/L0 ati igun aarin ti arc. ψ0, eyiti o jọra si SM, MM ati RM (Tabili Afikun 4).
Lati ṣe afihan iyatọ siwaju sii ni igara ti o fa ominira laarin awọn rirọ ati awọn gels filamentous, a ṣafihan ipin biaxial Poisson's ratio \({\nu }_{{{({\rm{b))))))) }{{\ mbox { =}}}\,\mathop{{\lim}}\liits_{{\lambda}_{{{({\rm{r}}}}}}\to 1}\ frac{{\ lambda } _{ {{{\rm{z}}}}}}}-1}{1-{\lambda }_{{({\rm{r}}}}}}}}, \) ṣe apejuwe ohun ti ko ni opin Iṣalaye igara jeli ni idahun si igara dogba ni awọn itọnisọna radial meji, o si fa eyi si awọn igara aṣọ ile nla \ rm{b }}}}}}}} ^ {{{{{\rm{eff}}}}}} }}=-{{{{{\rm{ln}}}}}}} }{ \lambda } _{z} /{{({\rm{ln)))))))}{\lambda }_{{({\rm{r)))))))}\) .Lori ọpọtọ.2d fihan \({{{{{\rm{\nu }}}}}}_{{({\rm{b}}}}}}}}}^{{{{\rm { eff }}}}}}] Fun awọn gels agarose labẹ awọn ihamọ to lagbara {\rm{eff}}}}}}} \) pọ si iye asymptotic 2/3, ati fun awọn gels fibrin o dinku si odo, niwon lnλz/lnλr → 0, niwon λz n pọ si pẹlu ekunrere bi λr n pọ si.Ṣe akiyesi pe ninu awọn adanwo, awọn microgels ti iyipo ti o ni pipade ṣe dibajẹ inhomogeneously, ati pe apakan aarin wọn ni iriri funmorawon ti o lagbara;sibẹsibẹ, extrapolation to kan ti o tobi iye ti 1/λr mu ki o ṣee ṣe lati fi ṣe afiwe awọn ṣàdánwò pẹlu awọn yii fun iṣọkan dibajẹ jeli.
Iyatọ miiran ninu ihuwasi ti awọn gels pq rọ ati awọn gels filamentous ni a rii nitori gbigbe wọn lori ihamọ.Iwọn iyipada ΔPtr, ti o ṣe deede si gel lile S, ti o pọ si pẹlu titẹkuro ti o pọ si (Fig. 2e), ṣugbọn ni 2.0 ≤ 1 / λr ≤ 3.5, fibrin microgels fihan awọn iye kekere ti ΔPtr / S ni isalẹ lakoko idinku.Idaduro microgel agarose nyorisi ilosoke ninu titẹ osmotic, eyiti o yori si nina ti gel ni itọsọna gigun bi awọn ohun elo polima ti na (Fig. 2b, osi) ati ilosoke ninu titẹ gbigbe nipasẹ ΔPtr / S ~ ( 1/k) 14/317.Ni ilodi si, apẹrẹ ti awọn microgels fibrin ti a ti pa ni ipinnu nipasẹ iwọntunwọnsi agbara ti awọn okun ti funmorawon radial ati ẹdọfu gigun, eyiti o yori si idibajẹ gigun ti o pọju λz ~\(\sqrt{{k}_{{{{{{ \rm{ b))))))))} /{k}_{{{{{\rm{s}}}}}}}\).Fun 1/λr ≫ 1, iyipada ninu titẹ iṣipopada jẹ iwọn bi 1 }{{{({\rm{ln)))))\ osi({{\lambda }}_{{{{\rm} {r} }}}}}}^{-} 1} \a ọtun)\) (Afikun ijiroro, Abala 5.4), gẹgẹ bi o ṣe han nipasẹ laini pupa to lagbara ni aworan 2e.Nitorinaa, ΔPtr ko ni ihamọ ju ninu awọn gels agarose.Fun awọn ifunmọ pẹlu 1 / λr> 3.5, ilosoke pataki ninu ida iwọn didun ti awọn filaments ati ibaraenisepo ti awọn filaments ti o wa nitosi ṣe opin idibajẹ siwaju sii ti gel ati ki o nyorisi awọn iyatọ ti awọn esi esiperimenta lati awọn asọtẹlẹ (ila ti o ni aami pupa ni 2e).A pari pe fun 1/λr kanna ati Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr}}}}}}}}}_{{{\rm{fibrin}}} ))) } }}} \) < ΔP < Δ\({P}_{{{{{\rm{tr)))))))}}_{{{{\rm{agarose}}}} } } }}\) gel agarose yoo gba nipasẹ microchannel, ati gel fibrin pẹlu lile kanna yoo kọja nipasẹ rẹ.Fun ΔP < Δ\({P}_{{{{{{\rm{tr))))))))_{{{{\rm{fibrin))))))))}\ ), Awọn gels Mejeeji mejeeji yoo dènà ikanni naa, ṣugbọn gel fibrin yoo tẹ jinlẹ jinlẹ ati compress diẹ sii ni imunadoko, idinamọ ṣiṣan omi diẹ sii daradara.Awọn abajade ti o han ni Nọmba 2 ṣe afihan pe gel fibrous le ṣiṣẹ bi plug ti o munadoko lati dinku ẹjẹ tabi dena ipese ẹjẹ si awọn èèmọ.
Ni apa keji, fibrin ṣe apẹrẹ didi kan ti o yori si thromboembolism, ipo iṣan-ara ninu eyiti thrombus kan gba ọkọ oju-omi kan ni ΔP < ΔPtr, gẹgẹbi diẹ ninu awọn iru iṣọn-ẹjẹ ischemic (Fig. 3a).Ihamọ alailagbara-induced elongation ti fibrin microgels yorisi ni okun ilosoke ninu fibrin ifọkansi ti C/C fibrinogen akawe si rọ pq jeli, ibi ti C ati C fibrinogen ti wa ni ihamọ ati ki o undeformed microgels, lẹsẹsẹ.Idojukọ polima ninu jeli.Nọmba 3b fihan pe fibrinogen C / C ni SM, MM, ati RM pọ sii ju igba meje lọ ni 1 / λr ≈ 4.0, ti a ṣe nipasẹ ihamọ ati gbigbẹ (Afikun 16).
Apejuwe sikematiki ti occlusion ti aarin cerebral iṣọn ni ọpọlọ.b Ihamọ-ilaja ibatan ibatan ni ifọkansi fibrin ni SM obstructive (awọn iyika pupa to lagbara), MM (awọn onigun mẹrin dudu to lagbara), ati RM (awọn igun buluu ti o lagbara).c Apẹrẹ adanwo ti a lo lati ṣe iwadi bibu ti awọn jeli fibrin ihamọ.Ojutu ti tPA ti o ni aami fluorescently ni TBS ni itasi ni iwọn sisan ti 5.6 × 107 µm3/s ati afikun titẹ silẹ ti 0.7 Pa fun awọn ikanni ti o wa ni papẹndikula si ipo gigun ti microchannel akọkọ.d Aworan airi onikanni pupọ ti MM obstructive (D0 = 200 µm) ni Xf = 28 µm, ΔP = 700 Pa ati lakoko pipin.Awọn ila ti o ni inaro ṣe afihan awọn ipo ibẹrẹ ti ẹhin ati iwaju ti MM ni tlys = 0. Awọn awọ alawọ ewe ati Pink ni ibamu si FITC-dextran (70 kDa) ati tPA ti a fi aami pẹlu AlexaFluor633, lẹsẹsẹ.e Iwọn iwọn ibatan akoko-akoko ti awọn RMs ti o wa ni pipade pẹlu D0 ti 174 µm (triangle inverted blue open), 199 µm (triangle ṣiṣi buluu), ati 218 µm (igun mẹta buluu), lẹsẹsẹ, ni microchannel conical pẹlu Xf = 28 ± 1 µm.awọn apakan ni ΔP 1200, 1800, ati 3000 Pa, lẹsẹsẹ, ati Q = 1860 ± 70 µm3/s.Awọn inset fihan RM (D0 = 218 µm) pilogi awọn microchannel.f Iyatọ akoko ti iwọn ojulumo ti SM, MM tabi RM ti a gbe si Xf = 32 ± 12 µm, ni ΔP 400, 750 ati 1800 Pa ati ΔP 12300 Pa ati Q 12300 ni agbegbe conical ti microchannel, lẹsẹsẹ 2400 ati µ3 µ /s.Xf ṣe aṣoju ipo iwaju ti microgel ati pinnu ijinna rẹ lati ibẹrẹ isunki.V(tlys) ati V0 jẹ iwọn didun igba diẹ ti microgel lysed ati iwọn didun ti microgel ti ko ni wahala, ni atele.Awọn awọ kikọ badọgba lati awọn awọ ni b.Awọn itọka dudu lori e, f badọgba si akoko to kẹhin ṣaaju gbigbe awọn microgels nipasẹ microchannel.Pẹpẹ iwọn ni d, e jẹ 100 µm.
Lati ṣe iwadii ipa ti ihamọ lori idinku ṣiṣan ṣiṣan omi kọja awọn gels fibrin obstructive, a ṣe iwadi lysis ti SM, MM, ati RM infiltrated pẹlu oluranlowo thrombolytic tissu plasminogen activator (tPA).Nọmba 3c ṣe afihan apẹrẹ adanwo ti a lo fun awọn adanwo lysis. Ni ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) ati oṣuwọn sisan, Q = 2400 μm3 / s, ti Tris-buffered saline (TBS) ti a dapọ pẹlu 0.1 mg / mL ti (fluorescein isothiocyanate) FITC-Dextran, microgel ti gba microchannel tapered agbegbe. Ni ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) ati oṣuwọn sisan, Q = 2400 μm3 / s, ti Tris-buffered saline (TBS) ti a dapọ pẹlu 0.1 mg / mL ti (fluorescein isothiocyanate) FITC-Dextran, microgel ti gba microchannel tapered agbegbe. При ΔP = 700 Па (<ΔPtr) ati скорости потока, Q = 2400 мкм3/с, трис-буферного солевого раствора / TBS, сцеинизотиоцианата) FITC-декстрана, микрогель перекрывал сужающийся микроканал. Ni ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) ati oṣuwọn sisan kan, Q = 2400 µm3/s, ti Tris buffered saline (TBS) ti a dapọ pẹlu 0.1 mg/mL (fluorescein isothiocyanate) FITC-dextran, microgel naa gba microchannel converging.agbegbe.在ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) 和流速Q = 2400 μm3/s 的Tris 缓冲盐水(TBS) 与0.1 mg/mL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. Микрогели закупориваются при смешивании трис-буферного солевого раствора (TBS) при ΔP = 700 Па (<ΔPtr) ati скорости потока Q = 2400 мкм3/с Конические области микроканалов. Microgels edidi nigbati Tris buffered saline (TBS) ti dapọ pẹlu 0.1mg/mL (fluorescein isothiocyanate) FITC-dextran ni ΔP = 700 Pa (<ΔPtr) ati oṣuwọn sisan Q = 2400 µm3/s Awọn agbegbe Conical ti microchannels.Ipo iwaju Xf ti microgel pinnu ijinna rẹ lati aaye isunki akọkọ X0.Lati fa lysis, ojutu kan ti tPA aami fluorescently ni TBS ni itasi lati ikanni kan ti o wa ni orthogonally si ipo gigun ti microchannel akọkọ.
Nigbati ojutu tPA ti de MM occlusal, eti ẹhin ti microgel naa di alaiwu, ti o fihan pe fifọ fibrin ti bẹrẹ ni akoko tlys = 0 (Fig. 3d ati Aworan Apọju. 18).Lakoko fibrinolysis, tPA ti o ni aami-awọ kojọpọ inu MM ati sopọ mọ awọn okun fibrin, eyiti o yori si ilosoke mimu ni kikankikan ti awọ Pink ti awọn microgels.Ni tlys = 60 min, awọn adehun MM nitori itusilẹ ti apakan ẹhin rẹ, ati ipo ti eti asiwaju rẹ Xf yipada diẹ.Lẹhin awọn iṣẹju 160, MM ti o ni adehun ti o lagbara tẹsiwaju lati ṣe adehun, ati ni tlys = 161 min, o gba ihamọ, nitorinaa mimu-pada sipo ṣiṣan omi nipasẹ microchannel (Fig. 3d ati Aworan Apọju. 18, iwe ọtun).
Lori ọpọtọ.3e ṣe afihan idinku ti o gbẹkẹle akoko ti lysis-ilaja ni iwọn didun V (tlys) deede si iwọn akọkọ V0 ti awọn microgels fibrin ti o yatọ.CO pẹlu D0 174, 199, tabi 218 µm ni a gbe sinu microchannel kan pẹlu ΔP 1200, 1800, tabi 3000 Pa, lẹsẹsẹ, ati Q = 1860 ± 70 µm3/s lati dènà microchannel (Fig. 3e, inset).ounje.Awọn microgels maa dinku titi ti wọn fi kere to lati kọja nipasẹ awọn ikanni.Idinku ninu iwọn didun pataki ti CO pẹlu iwọn ila opin ibẹrẹ ti o tobi julọ nilo akoko lysis to gun.Nitori ṣiṣan ti o jọra nipasẹ awọn RM ti o yatọ si, cleavage waye ni iwọn kanna, Abajade ni tito nkan lẹsẹsẹ ti awọn ida ti o kere ju ti awọn RM ti o tobi ati gbigbe idaduro wọn.Lori ọpọtọ.3f ṣe afihan idinku ojulumo ni V(tlys)/V0 nitori pipin fun SM, MM, ati RM ni D0 = 197 ± 3 µm ti a gbero bi iṣẹ tlys.Fun SM, MM ati RM, gbe microgel kọọkan sinu microchannel kan pẹlu ΔP 400, 750 tabi 1800 Pa ati Q 12300, 2400 tabi 1860 µm3/s, ni atele.Botilẹjẹpe titẹ ti a lo si SM jẹ awọn akoko 4.5 kere ju ti RM lọ, ṣiṣan nipasẹ SM jẹ diẹ sii ju igba mẹfa ni okun sii nitori agbara ti o ga julọ ti SM, ati idinku ti microgel dinku lati SM si MM ati RM .Fun apẹẹrẹ, ni tlys = 78 min, SM pupọ ni tituka ati nipo, lakoko ti MM ati PM tẹsiwaju lati di awọn microchannels, botilẹjẹpe idaduro nikan 16% ati 20% ti iwọn atilẹba wọn, lẹsẹsẹ.Awọn abajade wọnyi ni imọran pataki ti lysis-mediated convection ti awọn gels fibrous constricted ati ni ibamu pẹlu awọn ijabọ ti tito nkan lẹsẹsẹ ti awọn didi pẹlu akoonu fibrin kekere.
Nitorinaa, iṣẹ wa ṣe afihan idanwo ati imọ-jinlẹ ilana nipasẹ eyiti awọn gels filamentous ṣe idahun si ihamọ biaxial.Iwa ti awọn gels fibrous ni aaye to lopin jẹ ipinnu nipasẹ asymmetry ti o lagbara ti agbara igara ti awọn filaments (rọra ni titẹkuro ati lile ni ẹdọfu) ati nipasẹ ipin abala ati ìsépo ti awọn filaments.Ihuwasi yii ni abajade elongation iwonba ti awọn gels fibrous ti o wa ninu awọn capillaries dín, ipin biaxial Poisson wọn ti n dinku pẹlu titẹkuro ti o pọ si ati dinku titẹ ina kekere.
Niwọn igba ti ijẹẹmu biaxial ti awọn patikulu ti o ni idibajẹ rirọ ti lo ni ọpọlọpọ awọn imọ-ẹrọ, awọn abajade wa nfa idagbasoke ti awọn ohun elo fibrous tuntun.Ni pato, idaduro biaxial ti awọn gels filamentous ni awọn capillaries dín tabi awọn tubes nyorisi iṣipopada agbara wọn ati idinku didasilẹ ni permeability.Idinku ti o lagbara ti ṣiṣan omi nipasẹ awọn gels fibrous occlusive ni awọn anfani nigba lilo bi awọn pilogi lati dena ẹjẹ tabi dinku ipese ẹjẹ si awọn aiṣedeede33,34,35.Ni apa keji, idinku ninu ṣiṣan omi nipasẹ gel fibrin occlusal, nitorinaa idinamọ convective-mediated thrombus lysis, funni ni itọkasi ti lysis ti o lọra ti awọn didi occlusal [27, 36, 37].Eto awoṣe wa jẹ igbesẹ akọkọ si agbọye awọn ilolu ti idahun ẹrọ ti fibrous biopolymer hydrogels si idaduro biaxial.Pipọpọ awọn sẹẹli ẹjẹ tabi awọn platelets sinu awọn gels fibrin obstructive yoo ni ipa lori ihuwasi ihamọ wọn 38 ati pe yoo jẹ igbesẹ ti o tẹle ni ṣiṣafihan ihuwasi ti awọn ọna ṣiṣe pataki biologically eka sii.
Awọn reagents ti a lo lati mura awọn microgels fibrin ati iṣelọpọ awọn ẹrọ MF ni a ṣe apejuwe ninu Alaye Afikun (Awọn ọna afikun Awọn apakan 2 ati 4).Awọn microgels Fibrin ni a pese sile nipasẹ didimu ojutu adalu ti fibrinogen, Tris buffer ati thrombin ninu ohun elo MF ti o ni idojukọ ṣiṣan, ti o tẹle nipasẹ gelation droplet.Ojutu fibrinogen Bovine (60 miligiramu / milimita ni TBS), buffer Tris ati ojutu thrombin bovine (5 U / milimita ni 10 mM CaCl2 ojutu) ni a nṣakoso nipa lilo awọn ifasoke syringe meji ti o ni ominira ti iṣakoso (PhD 200 Harvard Apparatus PHD 2000 Syring Pump).lati dènà MF, USA).F-epo lemọlemọfún alakoso ti o ni 1 wt.% Àkọsílẹ copolymer PFPE-P(EO-PO) -PFPE, ti a ṣe sinu MF kuro nipa lilo a kẹta syringe fifa.Droplets akoso ninu awọn MF ẹrọ ti wa ni gba ni a 15 milimita tube centrifuge tube ti o ni awọn F-epo.Fi awọn tubes sinu iwẹ omi ni 37 °C fun wakati kan lati pari gelation fibrin.FITC ti o ni aami fibrin microgels ni a pese sile nipasẹ didapọpọ fibrinogen bovine ati FITC ti o ni aami fibrinogen eniyan ni ipin iwuwo 33:1, lẹsẹsẹ.Ilana naa jẹ kanna bi fun igbaradi ti awọn microgels fibrin.
Gbe awọn microgels lati epo F si TBS nipasẹ centrifuging pipinka ni 185 g fun iṣẹju 2.Awọn microgels precipitated ti wa ni tuka ni epo F ti a dapọ pẹlu 20 wt.% perfluorooctyl oti, lẹhinna tuka ni hexane ti o ni 0.5 wt.% Span 80, hexane, 0.1 wt.% Triton X ninu omi ati TBS.Nikẹhin, awọn microgels ti tuka ni TBS ti o ni 0.01 wt% Tween 20 ati ti o fipamọ ni 4°C fun isunmọ awọn ọsẹ 1-2 ṣaaju awọn idanwo.
Ṣiṣẹda ẹrọ MF ni a ṣe apejuwe ninu Alaye Afikun (Awọn ọna Iyọrisi Abala 5).Ninu adanwo aṣoju, iye rere ti ΔP jẹ ipinnu nipasẹ giga ibatan ti awọn ifiomipamo ti a ti sopọ ṣaaju ati lẹhin ẹrọ MF fun iṣafihan awọn microgels pẹlu iwọn ila opin ti 150
Data ti n ṣe atilẹyin awọn abajade iwadi yii wa lati ọdọ awọn onkọwe oniwun lori ibeere.Awọn aworan SEM Raw ti awọn gels fibrin, awọn aworan TEM aise ti awọn gels fibrin ṣaaju ati lẹhin inoculation, ati data titẹ sii akọkọ fun Awọn nọmba 1 ati 2. 2 ati 3 ni a pese ni faili data aise.Nkan yii pese data atilẹba.
Litvinov RI, Peters M., de Lange-Loots Z. ati Weisel JV fibrinogen ati fibrin.Ni Macromolecular Protein Complex III: Ilana ati Iṣẹ (ed. Harris, JR ati Marles-Wright, J.) 471-501 https://doi.org/10.1007/978-3-030-58971-4_15 ( Springer ati Cham, 2021).
Bosman FT ati Stamenkovich I. Iṣẹ ṣiṣe ati akopọ ti matrix extracellular.J. Pasol.200, 423-428 (2003).
Prince E. ati Kumacheva E. Apẹrẹ ati ohun elo ti Oríkĕ biomimetic okun hydrogels.National Matt Red.4, 99–115 (2019).
Broedersz, CP & Mackintosh, FC Modeling ologbele-rọsẹ awọn nẹtiwọki polima.Alufa Mod.fisiksi.86, 995-1036 (2014).
Khatami-Marbini, H. ati Piku, KR Mechanical modeli ti awọn nẹtiwọọki biopolymer ologbele-rọ: abuku ti kii ṣe affin ati wiwa awọn igbẹkẹle gigun.Ni Awọn Ilọsiwaju ni Awọn ẹrọ Imọ-ara Soft Matter 119–145 (Springer, Berlin, Heidelberg, 2012).
Vader D, Kabla A, Weitz D, ati Mahadevan L. Iṣatunṣe ti wahala ti awọn gels collagen.PLoS Ọkan 4, e5902 (2009).
Storm S., Pastore JJ, McKintosh FS, Lubensky TS, ati Gianmi PA Alailowaya elasticity ti biogels.Iseda 435, 191-194 (2005).
Likup, AJ Wahala n ṣakoso awọn ilana ti nẹtiwọọki akojọpọ.ilana.National Academy of Science.ijinle sayensi.US 112, 9573-9578 (2015).
Janmi, PA, et al.Wahala deede odi ni awọn gels biopolymer ologbele-rọ.Omo orile-ede.6, 48–51 (2007).
Kang, H. et al.Rirọ ti kii ṣe laini ti awọn nẹtiwọọki okun lile: lile lile, aapọn deede odi, ati titete okun ni awọn gels fibrin.J. Fisiksi.Kemikali.V. 113, 3799-3805 (2009).
Gardel, ML et al.Iwa rirọ ti ọna asopọ agbelebu ati awọn nẹtiwọọki actin ti a dè.Imọ 304, 1301-1305 (2004).
Sharma, A. et al.Awọn ẹrọ aiṣedeede ti awọn nẹtiwọọki okun opiti iṣakoso igara pẹlu iṣakoso to ṣe pataki.Fisiksi orilẹ-ede.Ọdun 12, 584-587 (2016).
Wahabi, M. et al.Rirọ ti awọn nẹtiwọki okun labẹ uniaxial prestressing.Ọrọ Asọ 12, 5050-5060 (2016).
Wufsus, AR, Macera, NE & Neeves, KB Blood clot hydraulic permeability bi iṣẹ ti fibrin ati iwuwo platelet.biophysics.Iwe akosile 104, 1812-1823 (2013).
Li, Y. et al.Iwa wapọ ti hydrogels ni opin nipasẹ awọn capillaries dín.ijinle sayensi.Ile 5, 17017 (2015).
Liu, X., Li, N. & Wen, C. Ipa ti orisirisi awọn pathologic lori rirẹ igbi elastography ni jin iṣọn thrombosis staging.PLoS Ọkan 12, e0179103 (2017).
Mfoumou, E., Tripette, J., Blostein, M. & Cloutier, G. In vivo quantification ti akoko ti o gbẹkẹle induration ti awọn didi ẹjẹ nipa lilo rirẹ igbi olutirasandi aworan ni a ehoro iṣọn iṣọn-ẹjẹ awoṣe.thrombus.ojò ipamọ.133, 265-271 (2014).
Weisel, JW & Nagaswami, C. Kọmputa kikopa ti fibrin polymerization dainamiki ni ibatan si elekitironi microscopy ati turbidity akiyesi: didi be ati ijọ ti wa ni iṣakoso kinetically.biophysics.Iwe akosile 63, 111-128 (1992).
Ryan, EA, Mokros, LF, Weisel, JW ati Lorand, L. igbekale Oti ti fibrin didi rheology.biophysics.J. 77, 2813–2826 (1999).
Akoko ifiweranṣẹ: Kínní-23-2023