红细胞的形变与动力学决定其通过确定性横向位移结构微流控器件的过程
软凝聚态物质
2024-06-03 v1 生物物理
流体动力学
摘要
确定性横向位移（DLD）微流控器件有望实现对生物样本的通用且精确的处理。然而，迄今为止该前景仅针对刚性球形颗粒得以实现，而对于生物细胞仍受限，原因在于微流控流中细胞动力学与形变的复杂性。我们采用红细胞（RBC）在具有圆形柱体的 DLD 器件中的介观流体动力学模拟，以更好理解复杂微流控流中细胞行为与此类器件分选能力之间的相互作用。我们构建了 RBC 行为的模式图（如位移、之字形及中间模式），并识别出若干 RBC 动力学机制（如翻滚、坦克履带式运动及三叶运动）。此外，我们将 RBC 与柱体的复杂相互作用动力学关联至其有效细胞尺寸，并讨论了支配动态细胞态的相关物理机制。总之，基于剪切弹性对 DLD 器件中 RBC 进行分选总体可行，但需将流动条件针对 RBC 的目标力学属性进行精细调节。
引用
@article{arxiv.1906.03067,
title = {Deformation and dynamics of erythrocytes govern their traversal through microfluidic devices with a deterministic lateral displacement architecture},
author = {Wei Chien and Zunmin Zhang and Gerhard Gompper and Dmitry A. Fedosov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.03067},
year = {2024}
}