Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10198/8021
Título: Escoamento de células sanguíneas em redes microcapilares
Autor: Pimparel, Luís Manuel Estevinho
Orientador: Dias, Ricardo P.
Cadavez, Vasco
Silva, José A.C.
Palavras-chave: Cromatografia hidrodinâmica
Glóbulos vermelhos
Microcapilares sintéticos
Empacotamento
Data de Defesa: 2012
Editora: Instituto Politécnico de Bragança, Escola Superior de Tecnologia e Gestão
Citação: Pimparel, Luís Manuel Estevinho (2012) - Escoamento de células sanguíneas em redes microcapilares. Bragança: Escola Superior de Tecnologia e Gestão. Dissertação de Mestrado em Engenharia Química
Resumo: Este trabalho teve como intuito o estudo das velocidades de migração de glóbulos vermelhos (GV’s) na rede de canais formados por empacotamentos de esferas de vidro. Para tal procedeu-se ao empacotamento de várias colunas cromatográficas com esferas de vidro de diferentes diâmetros. Foram feitos cinco empacotamentos nos quais os diâmetros médios das esferas eram 115, 150, 337.5, 875 e 2000m. Para cada coluna empacotada fez-se passar no seu interior uma suspensão de GV’s de origem bovina em soro fisiológico (SF), do qual se retirou o tempo de residência dos GV’s para caudais que variaram entre 0,25 mL/min a 3 mL/min. Repetiu-se este procedimento para uma solução em SF de sacarose com concentração de 1 g/l, também para os mesmos caudais, de forma a permitir o cálculo da razão entre o tempo de residência dos GV’s e o tempo de residência da sacarose (RRT). Os valores de RRT foram menores que um na esmagadora maioria dos casos, revelando que as suspensões de GV’s em SF se moviam no interior das colunas mais rapidamente que a sacarose dissolvida em SF. Os valores obtidos para os RRT’s - inferiores a 0.9 em alguns casos - sugerem que alguns dos empacotamentos desenvolvidos podem ser utilizados para separar GV’s de moléculas dissolvidas no sangue (como enzimas), com dimensões da ordem de grandeza da sacarose, dado que os GV’s se movem mais rapidamente no interior das colunas empacotadas do que moléculas dissolvidas de menor dimensão que os GV’s. Determinou-se por microscopia que o diâmetro dos GV’s de origem bovina rondava os 8,2 μm, valor que se encontra na gama referida na literatura. De forma a tentar compreender o fluxo sanguíneo no interior das colunas cromatográficas produziram-se alguns microcanais em polidimetilsiloxano com características aproximadas às colunas empacotadas. Foi possível observar a formação de camadas livres de células em diferentes regiões dos microcanais e zonas de estagnação. O primeiro fenómeno conduz a um aumento da velocidade de migração dos GV’s enquanto o segundo conduz à retardação dos GV’s. Outros fenómenos que podem retardar ou aumentar a velocidade dos GV’s, relativamente à sacarose, são a captura momentânea dos GV’s pelas esferas de vidro em regiões estreitas do empacotamento, próximas dos pontos de contacto entre esferas de vidro, e a exclusão do centro de massa dos GV’s de regiões de baixa velocidade, junto à parede dos poros dos empacotamentos, fenómeno conhecido na literatura por cromatografia hidrodinâmica. In this work it were studied the migration velocities of red blood cells (GVs) in the network of channels present in packings of glass spheres. In order to do so, different chromatographic columns in packed with glass spheres of different sizes. It were performed five packings containing glass spheres of average diameter 115, 150, 337.5, 875 e 2000m. It were injected bovine GV´s samples, suspended in physiological saline (SF), in each column and the retention time – for flow rates that varied between 0,25 mL/min and 3 mL/min, was calculated. The same experiments were performed for solutions of sucrose in SF and the ratio between the retention time of the GV´s and sucrose (RRT) was estimated. The RRT results were almost all lower than one, these results revealing that the GV´s velocities were higher than the sucrose velocities. The RRT results – inferior to 0.9 in some experiments – suggested that some of the developed packings can be used in order to separate the GV´s from molecules dissolved in blood plasma (enzymes for instance) since the GV´s migrate faster through the packed columns than – comparatively - small molecules. Using a microscope, the average diameter of the bovine GV´s was calculated and it was close to 8.2 μm, this value being in the range referred in the literature. The RRT results – inferior to 0.9 in some experiments – suggested that some of the developed packings can be used in order to separate the GV´s from molecules dissolved in blood plasma (enzymes for instance) since the GV´s migrate faster through the packed columns than – comparatively - small molecules. In order to understand the GV´s flow in the chromatographic columns it were built transparent microchannels, prepared using polydimethylsiloxane, possessing characteristics similar to the developed packings of spheres. Using a microscope and a high speed camera, it was possible to observe the development of cell-free layers at different regions of the microchannels and zones of stagnation. The first effect leads to the increase of the GVs velocities while the second one has an opposite influence in the GV´s velocities. Other phenomena may retard or speed up the GV´s. The narrow regions close to the contact points between the glass spheres may shortly capture the GV´s during their flow while the exclusion of the GV´s mass center from low velocity regions, close the wall of the pores present in the packings, increase the GVs velocities. The latter effect is known by hydrodynamic chromatography.
Peer review: yes
URI: http://hdl.handle.net/10198/8021
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