细胞级血液载纳米颗粒通过微血管分叉的异质分配
计算物理
2020-08-05 v1 生物物理
流体动力学
摘要
流经微血管分叉的血流已是数十年来活跃的研究课题，而血液中纳米级溶质的分配模式仍相对未被探索。在此，我们展示了一个多尺度计算框架，用于在存在红细胞（RBCs）的情况下对生理相关血管分叉中纳米颗粒（NP）分配的直拉数值模拟。该计算框架通过将新开发的颗粒悬浮流入/流出边界条件嵌入多尺度血流求解器而建立。该计算框架通过复现无分叉的管状血流得以验证，并针对体内分叉流的实验测量进行了确认。方法很好地捕捉了经典的Zweifach-Fung（ZF）效应。此外，我们观察到NP针对RBC相的异质分配表现出类ZF的异质分配。除极端（大或小）悬浮流分配比下趋于发生完全相分离的情形外，NP分配优先选择高流速子分支。通过分析流场与颗粒轨迹，我们表明NP分配中的类ZF异质性可由RBC在分叉节点附近坦克履带式运动所导致的流线偏离所引起的RBC夹带效应解释。极端流分配比下NP分配同质性的恢复归因于无细胞层中NP的血浆撇取。这些基于多尺度计算框架的发现，为在病理生理学中观察到的微血管床中NP异质分布提供了生物物理见解。
引用
@article{arxiv.2006.10117,
title = {Heterogeneous partition of cellular blood-borne nanoparticles through microvascular bifurcations},
author = {Zixiang L. Liu and Jonathan R. Clausen and Justin L. Wagner and Kimberly S. Butler and Dan S. Bolintineanu and Jeremy B. Lechman and Rekha R. Rao and Cyrus K. Aidun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10117},
year = {2020}
}