血液流变学及其在医学临床上的应用

血液流变学作为生物流变学的一个分支,是研究构成血液循环的血液和血管的流动和变形的科学。液体的流动和变形的特性,即流变性一般是通过粘度这一最常用的物理量来反映和量度的。人体血液作为一种液体,其粘度的特点是与切变应力或切变速度的变化有关。这说明人体血液与水等一般液体不同,是属于非牛顿液体。人体血液的粘度属于非牛顿粘度的最主要原因是在于血液内含有红细胞。因此,在各种疾病,如红细胞增多症、冠心病、镰形血红蛋白病和糖尿病时,构成血液的各种微观组成成分的改变,主要是红细胞的一系列特性的改变,不仅是引起血液粘度异常的最直接因素,而且也是导致血液循环和微循环障碍以及组织或器官的缺血、缺氧和功能、代谢失调等一系列病理变化的基础。流变学(Rheology)作为物理学力学的一个分支,是在流体力学的基础上发展起来的一门新学科。流变学一词是1929年由 Bingham 第一个提出来的。“Rheo”一词系来源于希腊文的“ρεo”,具有流动的意思。因此,按其原意来看,这门科学应称为“流动学”或“流的科学”。但是,鉴于物体的流动与物体的变形有着互为因果、互相依存的密切关系:即物体的变形是形成物体的流动的基础,而物体的流动是物体的变形在时间上的连续。因此,更正确地讲,这门科学是研究物体的流动和变形的科学,简称“流变学”。研究与生物机体以及人体的许多重要生命活动过程有关的这一部分流变学,叫做生物流变学。近年来,在生物流变学中,号门研究与循环血液有关的流变学得到了更为迅速的发展,并已成为生物流变学的一个独立分支——血液流变学。更详细地讲来,血液流变学是研究血液的流动性质和凝固性质、血液有形成分,主要是红细胞的粘弹性和变形以及心脏、血管的粘弹性和变形的科学.     

血液流变学进展概况

流变学是随着本世纪廿年代对于油漆、粘状流体及印刷油墨的研究而诞生的,它是研究流体“流动”与“变形”现象的一门学科.有关生物流体的研究在五十年代多了起来,血液、淋巴液、滑液、唾液、宫颈液以及细胞内液等都是研究对象.美国学者 Copley 是生物流变学的开拓者.血液和血管一向是生物流变学界倍受重视的课题,文献多达生物流变学的2/3以上.这就无怪乎国际血液流变学学会是国际生物流变学学会的前身.血液流变学是一门实验性与应用性很强的学科,它往往集生物学、医学与流交学问题于一身.从研究的对象与方法来看,它又可分为宏观血液流变学与微观血液流变学两支.前者主要研究血液与血管的宏观流变现象,后者则从细胞与分子水平探讨血液流变学.     

红细胞变形能力与微循环相关研究

300年前,卢文-虎克（Leeuwcnhok）首先在镜下观察了心肌微循环,发现毛细血管和血液流动,并报道了红细胞在通过毛细血管时发生形态变化,但当时未引起重视。直到20世纪60年代微循环和70年代血液流变学开始发展起来,医学界对红细胞变形性的重要性才逐渐有了了解。近年来,对红细胞变形能力的研究,对于掌握微循环生理规律,认识血液流变学性质,探索生物血液流动的力学性能和临床应用都有重要意义。以下简单介绍有关红细胞变形能力在微循环中几个重要问题,供同行们参考。     

关于血液流变学方法标准化问题的讨论

血液流变学(Hemorheology)是研究血液及其组分流动和变形规律的科学.在国际上已有近三十年的发展史,但由于临床血液流变学的方法不标准,使得各实验室之间的资料缺乏可比性及流变学测定的可靠性。因此国际血液学标准化委员会(ICSH)于1985年专门成立了一个血液流变学专家     

战争和恐怖行动时使用的微生物、生物和化学武器(下)

4　肺毒素4 .1　总述肺毒素为气体、蒸气和气溶胶化液体或固体化学制剂。已有一系列的肺毒素被用于或今后有可能在化学战和恐怖行动中被用于损害上呼吸道和 /或肺实质。这些蒸气常态下以液体或固体形式存在 ,但在受热或气压降低时可转变为气体。直径小于 2mm的气体和蒸气颗粒可     

稳定剪切流动下黏附于血管表面的白细胞发生变形的生物力学机制

白细胞与血管表面的黏附是重要的生物医学问题, 引起了学者们的广泛兴趣. 用复合液滴模拟黏附于血管表面的白细胞, 根据二维计算流体动力学方法研究了流体切应力作用下白细胞黏附引起的压力分布, 同时, 通过引入“变形指数”, 研究稳定剪切流动下白细胞及其细胞核发生变形的生物力学机制. 数值结果表明: (ⅰ) 白细胞在外界流场作用下发生了变形. 随着初始接触角、外界流场Reynolds数的增大, 细胞的变形也增大. (ⅱ) 细胞核随细胞的变形发生了变形, 但细胞的变形指数总是大于其细胞核, 表明细胞核更能耐受剪切流动. (ⅲ) 当初始接触角和Reynolds数增大到一定值时, 细胞和细胞核都不能进一步变形, 变形指数达到峰值. (ⅳ) 压力分布曲线表明, 在细胞的下游形成一个高压区, 提供促使细胞受力达到平衡的升力, 从而阻止细胞的进一步变形. 同时, 用流室系统提供剪切流动, 测量了不同条件下白细胞的变形. 所得到的实验结果与上述数值模拟结果是吻合的. 结果提示, 具有高黏性的细胞核在细胞的变形过程中发挥了特殊作用.     

流体剪应力作用对内皮细胞变形的影响

血液流动和内皮的耦合是重要的生物医学问题,引起了学者们的广泛兴趣。目前已知流场剪应力对内皮细胞的形态和功能有重要影响,流体剪应力被认为是引起内皮细胞重建的始发信号。所以,了解流体剪应力与内皮细胞之间的相互作用机制是十分重要的。建立了一个理论模型来模拟流场剪应力与内皮细胞之间的相互作用。根据二维计算流体动力学方法研究了流体剪应力作用下内皮细胞表面的应力、压力分布。模拟结果表明:(1) 内皮细胞的变形随琢(对应于流体作用于细胞表面的剪应力)的变化而变化。当琢很小时(<0.02),流场剪应力对细胞变形的影响很小;随着琢的增大,细胞的变形也相应增大;当琢达到0.20以上时,细胞的变形变化很小,即细胞的形态保持相对稳定。(2) 流动引起了细胞表面应力和压力分布的不均匀,从而导致了细胞的变形,但内皮细胞的最大应力总是位于细胞的顶点。同时,用流室系统提供剪切流动,测量了不同剪应力作用下培养的人主动脉内皮细胞的变形,所得到的实验结果与数值模拟结果吻合。结果提示,由于剪切流动引起细胞表面应力分布的不均一,可能在细胞激活和细胞功能的调节(如细胞骨架的调节、粘附分子的表达与分布等)机制上具有特殊的作用。为应用流体动力学理论研究细胞(内皮细胞、白细胞等)变形以及细胞-基质粘     

微生物在预防地震中的作用

强烈地震会造成建筑物倒塌甚至人员伤亡。而建筑物下面的地基极为重要，那些含沙质土壤的地表一旦发生地震，土壤就会像液体一样出现“流动”现象，位于其上的建筑物很容易发生振动或震动，强烈地震则造成其受损或倒塌。为弥补沙质土壤地基的弱点，可采取两方面的对策措施：一是化学方法，即注入某些化学物质如环氧的化学物质以增强建筑物地基的抗震性，从而可减少地震带来的损失；但缺点是该化学物质对土壤和地下水均有毒性，不适宜采用。     

微流控技术在细胞转染中的应用

微流控技术是在微米级、纳米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学,具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少等优点。近年来,细胞转染技术有逐渐向微型化技术途径发展的趋势,这也给了研究者从微尺度角度审视细胞转染技术过程的新机会。以下介绍了基于微流控技术的细胞转染方法,包括微阵列方式的转染技术、缩微流动空间中的转染、微流控液滴技术应用于细胞转染、微流控注射技术以及微流控电穿孔技术,并阐述了影响转染效率的因素或改善途径。     

蛇毒的采集与利用

蛇毒是毒蛇头部两侧皮肤下方毒腺的分泌物,在咬啮物体时从毒牙流出,是含多种活性酶的蛋白质。蛇毒虽能伤害人畜,但若能善加利用,可化害为利而成为良药。此外,还可从中提取许多难得的成分作为现代科学研究之用。因而,被誉为“液体黄金”的蛇毒,具有极高的经济价值。现将蛇毒的采集和利用概述如下。     

实体肿瘤内毛细血管—跨毛细血管壁—组织间质流体耦合流动的解析解

在微观尺度上建立实体肿瘤组织内单根毛细血管—跨毛细血管壁—组织间质内流体的不定常耦合流动模型，求解析解。模型中假设毛细血管为一可渗透刚性圆柱管，周围组织为各向同性多孔弹性介质。毛细血管内流动遵循Navier—Stokes方程，跨血管壁和间质内组织液流动采用Starling定律和Davy定律。所得解析解结果显示①微观尺度上可忽略毛细血管内液体渗出量，管内流动可视为Poiseuille流动；②肿瘤组织间质压分布平坦，组织液流动缓慢，物质对流扩散困难。同时不定常解析解的取得也为今后肿瘤药物施药方案的进一步研究提供了数学上的准备。     

微生物与界面

我们生活于地球上的大气中,通常把所看到的液体和固体物的外部称作表面。按照科学的定义,这是不严格的。较为严格的是,固体物的表面是在真空状态下,物体内部和真空之间的过渡区域,是物体最外面的几层原子和覆盖其上的一些外来原子和分子所组成的表面层。在几何学上,表面是具有二维因次的一块面积。由于是二维的,它就没有厚度和体积。界面是指两个物体相态相接触的分界层,也可称为界面层。它占有一定的厚度和面积。其厚度通常很薄,只有零点几纳米到几纳米。它难独立存在,但依赖于两边的相态。没有两相,就没有界面。物质一般都具有…     

血液的触变性和粘弹性研究及其临床意义

血液流变性研究,到目前为止,多集中于稳定流动条件下血液的表观粘度及其影响因素。由于血液已达到流变学平衡,用稳态处理方法及表观粘度无法得知和反映决定血液流变性特点的血液内部结构成份是否随时间而变化的情况。实际上,人体血液流动是由心脏搏出的脉动流。血液在这种非平衡条件下的瞬时流动和周期流动中具有许多重要性质。近年来引起人们注意并研究得最多的是血液的触变性(thixotropy)和粘弹性。从单纯的流变学观     

鱼的浮沉与鳔

鱼在浮沉过程中体内的一个囊状结构——鳔起着重要作用 ,这似乎是一个人人皆知的事实。然而鳔在鱼的浮沉过程中的真正作用却与许多人的直觉相反。绝大多数人认为鱼若要下潜时就要收缩鳔从中放出一部分气体 ,若上浮时就向鳔中充气 ,甚至有为数不少的生物学教师也持有这种观点 ,有的教师还用潜水艇作为实例来说明鳔在鱼的浮沉过程中所起的作用。然而事实正好相反。物理学知识告诉我们 ,当物体浸没在液体中时 ,如果物体的密度大于液体的密度 ,则它受到的重力大于它受到的浮力 ,物体就下沉 ;如果物体的密度等于液体的密度 ,则它受到的重力等于它…     

第10届基因、基因家族和同工酶国际研讨会简介

为期5天的第10届基因、基因家族和同工酶国际研讨会的主题是“基因组学在21世纪生物学中的地位”。从整个会议的内容来看,主题的答案是明显的:基因组学将要,甚至可以说已经,取代基因工程,成为飞速发展的生物学领域中最大的一块“蛋糕”。目前,大规模的测序工作每天都像火山一样,向外喷发出大量的核酸序列信息。这些信息在体内是如何流动的,它们在漫长的生物史中是如何演变发展的,它们在疾病的发生、发展以及防治上有什么重要意义,基本上构成了这次大会的几个热点。虽然,对单个基因的研究仍然是这次大会的主要内容之一,但是,对一组或一群相关…     

天津地区血液流变学正常参考值调查

血液流变学,是研究循环血液的流动及变形规律的一门科学.是了解心脑血管性疾病状态的一种较为简单、可靠的指标.它有助于某些疾病的诊断、治疗、予后的判断及药物评价,现已广泛应用于临床.然而,由于气候、温度、湿度、地理环境、     

热力学第二定律与演化的物理世界

让我们先来回溯一下物理学的发展脚步。作为物理学的一个分支,力学主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系,大致可分为静力学、运动学和动力学三部分。古希腊时期,阿基米德已经初步奠定了静力学(即平衡理论)的基础。     

作物“三系”生物学特征的研究——Ⅰ.高粱雄性不育系与可育系(保持系和恢复系)的细胞形态发育的比较研究

对一些农作物的“三系”的选育成功是生产上利用杂种优势现象和配制杂种种子的先决条件,而对“三系”生物学特征的了解,有助于“三系”选育工作的开展。 为了配合群众性“三系”选育科学实验工作的开展,我们对高梁雄性不育系与可育系的小孢子、小配子发生过程的细胞发育动态进行了比较研究。实验结果表明,从细胞学水平来看,胞质、胞核雄性不育遗传因子(或基因)所控制的花粉败育性状的发生的途径是复杂的。它大致可归结为以下几个方面:孢原细胞分裂的异常;花母细胞减数分裂的反常;花母细胞初生壁     

空化微流体在生物医学方面的应用

空化效应是发生在液体内部的一种极其复杂的流体物理现象,能产生极高的中心能量密度,并伴随发光、发热、冲击波、高速射流等极端物理现象,它的存在能使一些极端的反应得以实现。空化效应发生时形成的空化微流体在破坏细胞形貌、微操控、微混合等方面有广泛地应用。本文综述了空化微流体及其产生的强烈冲击波在生物医学方面的应用,包含空化微流体在破坏细胞形貌、微小元件的操控以及加快液体混合等三个方面。     

从遗传变异的培养物中再生性状一致的植株

植物组培研究者们普遍认为,“非分化”的细胞和愈伤组织培养物可产生体克隆变异。因此,在商业上研究人员依靠生长在固体培养基上的顶芽分生组织或芽外植体培养物来获得一致的植株生长。通过体细胞胚胎发生可再生小植株,这可以在液体培养基中进行,避免了很多操作过程,并提高了自动化。但体细胞胚胎发生通常包括一个中间细胞或愈伤的培养阶段,这意味着产生体细胞克隆变异具危险性。University of Geisenheim and Ahrensburg′s Institut fur Gartenbauliche Pflanzenzuchtung的T.Geier和同事们已发现,从细胞遗传变异植株的愈伤和悬浮培养物中可获得高度一致性的