توصيفگر ها :
ريزسيال , گريز از مركز , گلبول قرمز , كم‌خوني داسي‌شكل , تغييرشكل‌پذيري , تراكم‌پذيري , گلوتارآلدهيد
چكيده فارسي :
در اين پژوهش يك دستگاه ريزسيال دوار شامل دو ميكروكانال يوشكل، طراحي و ساخته شد. اين ابزار ميكروفلوئيديك از سه لايه از جنس پلكسي تشكيل‌شده كه با استفاده از چسب دوطرفه به يكديگر متصل شده‌اند. در لايه‌ي اول، ورودي و خروجي و در لايه‌ي دوم ميكروكانال قرار دارد. هم‌چنين لايه‌ي سوم بستر ميكروكانال است كه در زير لايه‌ي مياني قرار مي‌گيرد. اين سه لايه، در نرم افزار اتوكد طراحي و با استفاده از دستگاه ليزر، برش داده‌شد. عملكرد اين ابزار به اين صورت است كه پس از ريختن نمونه‌ي خون در ميكروكانال و بستن ورودي و خروجي ميكروكانال با استفاده از چسب، ابزار بر روي موتور قرار مي‌گيرد. با روشن‌شدن موتور و شروع حركت دوراني ابزار ريزسيال، نيروي گريز از مركز به گلبولهاي قرمز وارد شده و با غلبه بر نيروي درگ، اين سلول‌ها شروع به حركت و تجمع به سمت انتهاي كانال مي‌كنند. هرچه تغييرشكل‌پذيري گلبولهاي قرمز بيشتر باشد، حركت و تجمع براي اين سلول‌ها آسان‌تر بوده و در نتيجه با تجمع بيشتر در انتهاي ميكروكانال، طول اشغال‌شده از ميكروكانال توسط گلبولهاي قرمز كمتر مي‌شود. براي مقايسه‌ي بهتر تغييرشكل‌پذيري براي اين سلول‌ها از شاخص تراكم‌پذيري استفاده مي‌شود كه اين شاخص به‌صورت تفاوت طول اشغال‌شده از ميكروكانال توسط گلبولهاي قرمز در ابتداي شروع چرخش و لحظه‌ي مورد بررسي، تقسيم بر طول اوليه تعريف مي‌شود. در ابتدا براي بررسي تغييرشكل‌پذيري گلبولهاي قرمز به‌طور مستقيم از نمونه‌ي خون تهيه‌شده از افراد سالم و بيمار كم‌خوني داسي‌شكل، بدون هيچ‌گونه آماده‌سازي، استفاده شد. در نتايج حاصل از اين آزمايشات، برخلاف انتظار، شاخص تراكم‌پذيري گلبولهاي سالم كمتر از سلول‌هاي بيمار شد كه نشان مي‌دهد تغييرشكل‌پذيري گلبولهاي سالم از بيمار كمتر است. در واقع اين نتيجه‌ي اشتباه، به علت وجود تعداد كمتر گلبولهاي قرمز در خون بيماران كم‌خوني داسي‌شكل، حاصل شد. لذا در روش دوم آزمايشات، با جداسازي گلبولهاي قرمز از خون و مخلوط‌كردن آن‌ها با درصد مشخصي از ماده‌ي PBS، ابتدا حجم گلبولهاي قرمز به كل حجم خون كه هماتوكريت ناميده مي‌شود، در هر دو نمونه به صورت برابر درآمد. سپس با آزمايش نمونه‌هاي خون سالم و داسي‌شكل در سرعت 1800 دور بر دقيقه و به مدت يك ساعت، شاخص تراكم‌پذيري بررسي و بر اساس اينكه، بهترين زمان براي بررسي تغييرشكل‌پذيري بين دو نمونه، زماني است كه بيش‌ترين تفاوت در شاخص تراكم‌پذيري مشاهده شود، نتايج بيان شد. لذا در دو نمونه‌ي سالم و داسي‌شكل، بيش‌ترين تفاوت در شاخص تراكم‌پذيري در زمان 40 دقيقه پس از شروع چرخش، مشاهده شد كه مقدار آن در اين زمان برابر 0.057 مي‌باشد. يكي از روش‌هاي مرسوم در بررسي تغييرشكل‌پذيري گلبولهاي قرمز، مقايسه‌ي گلبولهاي قرمز سالم و گلبولهاي سفت‌شده با ماده‌ي گلوتارآلدهيد است. در اين روش گلبولهاي قرمز سالم به مدت 30 دقيقه و در دماي اتاق با غلظت‌هاي مختلف از ماده‌ي گلوتارآلدهيد مخلوط مي‌شوند تا سلول‌هاي سفت‌شده با تغييرشكل‌پذيري كمتر به دست‌آيند. در اين پژوهش گلبولهاي قرمز سالم در معرض گلوتارآلدهيد 0.01 درصد و گلوتارآلدهيد 0.04 درصد قرار گرفتند و آزمايش‌هاي انجام‌شده بر روي نمونه‌هاي ديگر، براي آن‌ها تكرار شد. از آزمايش‌هاي انجام شده، مشخص‌شد كه بيش‌ترين تفاوت در شاخص تراكم‌پذيري بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي قرارگرفته در معرض 0.01 درصد گلوتارآلدهيد، در 20 دقيقه بعد از شروع چرخش و برابر با 0.051 مي‌باشد. هم‌چنين بيش‌ترين تفاوت بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي قرارگرفته در معرض 0.04 درصد گلوتارآلدهيد نيز، در 60 دقيقه بعد از شروع چرخش و برابر با 0.086 مي‌باشد. بيش‌ترين تفاوت هر سه نمونه با نمونه‌ي سالم، در يك زمان مشخص، مربوط به 40 دقيقه بعد از شروع چرخش است. در اين زمان، تفاوت شاخص تراكم‌پذيري، بين نمونه‌ي سالم و داسي‌شكل، 0.057، تفاوت بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي مخلوط شده با گلوتارآلدهيد 0.01 درصد، 0.036 و تفاوت بين نمونه‌ي سالم و نمونه‌ي مخلوط شده با گلوتارآلدهيد 0.04 درصد، 0.066 مي‌باشد.
چكيده انگليسي :
In this research, a rotating microfluidic device including two U-shaped microchannels was designed. this device has three layers of plexiglass placed on top of each other using double-sided tape. In the first layer, there are inputs and outputs, and in the second layer, there are microchannels. Also, the third layer is the microchannel substrate, which is placed under the middle layer. These three layers were designed in AutoCAD software and cut by using a laser machine. after pouring the blood sample into the microchannel and closing the inlets and outlets of the microchannel by using tape, the device is placed on the motor. When the motor is turned on and the microfluidic device starts rotating, the centrifugal force applys to red blood cells and by overcoming the drag force, these cells begin to move and accumulate towards the end of the channel. The more deformable red blood cells are, the easier to move and accumulate, and as a result, with more accumulation at the end of the microchannel, the length occupied by red blood cells decreases. For a better comparison of deformability, the compressibility index is used. At first, blood samples obtained from healthy people and patients with sickle cell anemia were used directly to investigate the deformation of red blood cells, without any preparation. In the results of these tests, contrary to expectation, the compressibility index of healthy blood cells was lower than sickle cells, which indicates that the deformability of healthy blood cells is less than sickle cells. In fact, this wrong result was obtained due to the fewer presence of red blood cells in the blood of patients with sickle cell anemia. Therefore, in the second method of tests, by separating red blood cells from blood and mixing them with a specific percentage of PBS, the hematocrit of samples was equal. After that, healthy blood and sickle cell anemia samples were rotated at a speed of 1800 rpm and for one hour and the compressibility index was investigated. the best time to check the deformability between two samples is when the greatest difference in the compressibility index is observed. For healthy and sickle cell anemia samples, the greatest difference in the compressibility index was observed in 40 minutes after the start of rotation, and its value at this time is equal to 0.057. One of the ways to investigate red blood cell’s deformability is to compare healthy red blood cells and blood cells stiffened with glutaraldehyde. In this study, healthy red blood cells were exposed to 0.01% glutaraldehyde and 0.04% glutaraldehyde for 30 minutes at room temperature, and the previous experiments were repeated for them. From the tests performed, it was found that the biggest difference in the compressibility index between the healthy sample and the sample exposed to 0.01% glutaraldehyde is in 20 minutes after the start of rotation and it is equal to 0.051. Also, the maximum difference between the healthy sample and the sample exposed to 0.04% glutaraldehyde is in 60 minutes after the start of rotation and is equal to 0.086. The maximum difference of all three samples with healthy samples, at a certain time, corresponds to 40 minutes after the start of rotation. At this time, the difference in compressibility index between the healthy and sickle cell sample is 0.057, the difference between the healthy sample and the 0.01% glutaraldehyde sample is 0.036 and the difference between the healthy sample and the 0.04% glutaraldehyde sample is 0.066.
