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.