文摘

膜的能力的本地人类红细胞(红血球)弯曲成细胞深度比较大小与生理变形评估。为此,原子力显微镜和原子力光谱的方法。非线性模式的深层变形红细胞的膜(600海里)的作用下进行了研究在正常状态和修饰符:固定器(戊二醛),天然氧化剂(氯高铁血红素)和外源性intoxicator(锌离子),在体外。实验依赖性的膜弯曲控制红细胞(正常)被赫兹模型近似深度600海里。戊二醛固定器和修饰符增加膜的杨氏模量的绝对值和改变探针压痕实验依赖性的细胞。到一些深度 ,力曲线被赫兹近似模型,以及更深层次的压痕 ,多项式函数的程度改变,膜刚度增加,和缩进的模式变成了另外一个,不遵守赫兹模型。定量特征深弯曲的非线性计算实验依赖性红细胞细胞膜由多项式函数逼近他们。

1。介绍

膜的机械性能和结构组织确定的功能状态红细胞(红血球)。可变形性是一个关键的红细胞的生理和生物物理指标(1]。细胞膜的力学特性的变化会导致毛细血管内的血液流动的速度和减少开发的微循环停滞不前的现象,它还可以减少氧气交付给组织。

循环期间,红细胞表面不断变形,通过狭窄的毛细血管(2,3]。红细胞的弹性特性很大程度上取决于膜的刚度和细胞骨架的状态衬砌内的细胞(4]。在红细胞膜刚度研究,杨氏模量往往是决定在10 - 50纳米探针压痕深度(5]。但是,由于毛细血管红细胞表面经过很大的变形,这是特别感兴趣的研究膜变形的非线性规律为本地细胞深处可比生理变形大小的值(0.5μm和更多)。

真正的红细胞的膜的弹性估计只能获得原生细胞特性的测量。在这种情况下,结果将是最接近一个活着的生物对象的特点。

测量膜的机械性能的本地血液细胞是一个技术和有条不紊地复杂的任务。扫描过程中细胞的液体,它们可以通过调查。排除这个,固定器使用:戊二醛、乙醇和四氧化锇6- - - - - -9]。然而,固定器介绍细胞结构的变化,进而会导致转移膜的杨氏模量的估计。红细胞的膜的刚度也大大依赖于氧化剂的影响,中毒的代理人,和各种疾病3,7,10- - - - - -15]。估计的杨氏模量的绝对值红细胞细胞膜在作品研究这个问题不同数十次(16- - - - - -19]。因此,研究本土红细胞细胞膜的能力后弯曲大的深度各种性质的外部因素的作用是一个重要的生物物理和医学问题。

在这部作品中,刚度测量红细胞膜的生理条件下使用原子力显微镜(AFM),在体外。的主要方法量化细胞表面的力学特性是原子力光谱学(AFS)。可视化(AFM)和细胞膜刚度测量(AFS)实现一套设备,允许获得最高的分辨率在现代研究结果(5]。

目的是研究非线性力学特性的深层原生红细胞变形膜在正常状态和修饰符的作用下,在体外。

2。材料和方法

2.1。实验的方案

实验在体外根据计划进行如图1。在第一阶段的实验中,悬浮红细胞的准备。为此,150年μl的新鲜人血是离心机在3000 rpm 5分钟从等离子体单独的血细胞。等离子体被移除,体积是原来的血液样本与PBS、pH值7.4(美国议员生物医学PBS平板电脑)。因此,悬浮,最初的血液中红细胞浓度是一样的。PBS的红血球清洗三次。在第二阶段的实验中,各种修饰符被添加到红血球。


图1
计划的实验。
2.2。红细胞悬浮液

血液采样进行了microvettes EDTA (Sarstedt AG)和有限公司,德国)在预防考试从8捐助者。所有实验进行了按照指导方针和规定的联邦研究和临床重症监护医学和Rehabilitology中心,使得Negovsky科学研究所一般Reanimatology,莫斯科,俄罗斯联邦。所有实验协议批准这个研究所。

2.3。修饰符

研究局部刚度的红细胞的膜进行了原生红血球(控制)和原生细胞后修饰符的作用。我们使用戊二醛(GA)等代理(红细胞膜固定器),氯高铁血红素(天然氧化剂),和 (重金属离子)。戊二醛修改肌动蛋白的复合物和乐队3(细胞蛋白质的交联)(8),重金属离子 绑定的是蛋白质结构导致其聚合(20.),氯高铁血红素能破坏血影蛋白,影响带4.1,削弱连接spectrin-band 4.1,和削弱膜细胞骨架的稳定性21]。

在实验系列我干氯高铁血红素(美国σ)被用来准备工作的解决方案。首先,200毫克 是溶解在10毫升蒸馏水和解决方案。然后50毫克的氯高铁血红素粉末溶解在1毫升的解决方案增加了一个和5毫升蒸馏水,和解决方案B。50μl (H50)或80年μl (H80)的解决方案B被添加到microvettes血。孵化时间为60分钟。

在实验系列二、180毫克 (美国σ)溶解在10毫升的磷酸缓冲PBS, pH值7.4,准备修改器。然后,10μl产生的解决方案是添加到100年μl红血球,以前在500转离心5分钟去除血浆。的浓度 血液中离子在体外是4毫米。

在实验系列III, 0.2%和1%戊二醛(Panreac Quimica SLU,西班牙)被用作修饰符。戊二醛溶液添加到血的体积比为1:1。这些悬挂标志着相应的0.2%和GA1% GA。细胞悬液是孵化4分钟。

2.4。AFS红细胞样品的准备

Сover眼镜被用作红细胞的形成单层膜的基质。赖氨酸的眼镜以前留在溶液1毫克/毫升的浓度在培养皿中12小时,然后2小时的眼镜被风干。赖氨酸产生正电荷与负电荷交互的衬底发现红细胞膜(22]。

沉积的方法被用来准备单层。要做到这一点,50μl(加拿大皇家银行在10毫升的磷酸盐缓冲剂PBS稀释。然后,200年μl的红细胞悬液与赖氨酸和玻璃掉在了20分钟的沉淀细胞下降不会变干。由此产生的样本在PBS洗10秒,AFM扫描。如果本机红细胞是流离失所的基质,细胞信号的光学方法使用。

2.5。原子力显微镜

原子力显微镜(AFM) NTEGRA Prima (NT-MDT,俄罗斯联邦)是用于获得сell和膜图像和局部刚度测量红细胞细胞膜的液体。获取图像,NSG01悬臂(纳米传感器、瑞士)5 N / m的力常数和齿顶圆角半径为10纳米。扫描点的数量在512年和1024年。局部刚度的测量红细胞细胞膜进行垂直位移的ASF piezoscanner,样品在哪里放置(14,23]。测量薄膜的变形,SD-R150-T3L450B-10类型(纳米传感器、瑞士)使用悬臂。悬臂探针的半径是150海里,弹性系数是1 N / m,探头的高度是15μm,共振频率是21千赫。

在AFM测量刚度,红细胞表面进行扫描场100×100μ米2;一群细胞被选为研究和扫描领域的30×30μ米2。然后在原子力谱模式,一个标记是放置在细胞图像和该地区被暴露在一个硬度计压头(探针)的力量 。的特点和特性渗透深度的探讨膜进行了研究。piezoscanner曲线的方法是用于实验数据的分析, 和相应的 。

2.6。过程的测量和调查

弹性系数 悬臂应该相当的平均刚度系数 的细胞膜24,25]。如果 (玻璃),那么力之间的依赖 和悬臂的偏差 由胡克定律决定, ,和力曲线是线性的。在这种情况下, 和压痕深度 。如果探针与膜和交互 ,然后 ,和膜不表现出弹性属性。如果探针与膜 ,然后 ,和探针弯曲细胞膜的深度 ( )。

基于实验数据,最优值 的局部刚度测量红细胞细胞膜的范围10 - 50 N / m干电池和0.05 - -1.8 N / m的原生细胞。

调查的时间缩进在我们的工作至少5 - 10秒。快缩进可以改变红细胞的机械反应膜(19]。研究的目的不是为了调查力曲线的变化作为时间的函数的渗透。因此,长时间渗透硬度计压头的选择。硬度计压头渗透的速度是0.05 - 1μm / s。有了这样的普及率,没有观察到viscosity-related摩擦力的影响。

尖端半径 应不少于50 - 80纳米。一个小 (10 - 30海里)导致探针渗透膜结构(1,25]。因此,膜的破裂是可能的。的登记 膜,它是必要的R要比血影蛋白矩阵元素的大小。

尖的高度应不少于加拿大皇家银行的高度(2 - 10吗μ米)。

悬臂校准高刚性材料(如玻璃)必须进行测量之前和之后的每一个系列(14,23]。实证力曲线的依赖光电二极管偏转电流 在垂直位移的大小 piezoscanner, 。这些参数可以不同在AFM测量中,根据研究的目的和对象。我们的实验中,设置为piezoscanner转变的最大限制 纳米和当前 。

2.7。统计分析

在工作,以下组红细胞从捐赠者进行了分析:控制8捐赠者,曝光后GA0.2%-3捐助者、GA1%-3捐助者、H50-3捐助者、H80-3捐助者和 2捐助者。总共22红细胞样本进行了分析。对于每一个样本,50原生细胞进行了分析。对他们来说,试验力曲线注册。此外,实验依赖性 被创建。总共1100个原生细胞的定量特征进行了分析和计算。所有的标准统计计算得到实验结果和数学建模是由起源9 (OriginLab,北安普顿,MA)。单向方差分析是用来确定统计学意义。

3所示。结果

3.1。红细胞膜弯曲的力学特征

RBC膜的弹性特性,即膜弯曲进入细胞的能力外加力的作用下,从实证估计力曲线。这些特征被AFS获得。的局部刚度红细胞细胞膜被杨氏模量估计 (N / m2),计算从赫兹模型(26] 在哪里 是材料的杨氏模量, 齿顶圆角半径, 膜的变形深度(弯曲)。这样估计用于血细胞膜(9,25,27- - - - - -30.]。

AFS可以执行对干电池和本地红细胞。干燥的细胞很容易固定在衬底(玻璃、云母等),最重要的是,他们可以被扫描薄(~ 10海里)悬臂探针分析膜纳米结构(数据2(一),3(一个),4(一))。在这些情况下,分辨率限制是纳米的一部分。


图2
AFM图像的红细胞,迫使膜的特性。(a)的3 d图像干燥细胞,10×10μ米2表面膜的片段,和相应的配置文件。(b)直接测量数据 。(c) 3 d图像的原生细胞的液体培养基中,50×50μ米2。Arrows-points应用武力 从调查。(d)力曲线 平滑。我:光电二极管电流(nA);Z:垂直位移piezoscanner (nm)。
(一)
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(b)
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(c)
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(d)
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图3
氯高铁血红素对红细胞膜刚度的影响。(一)红细胞表面的AFM图像,三维图像细胞,50×50μ米2单个细胞的10×10μ米2膜缺陷的一粒域的形式,和它的形象。(b)的实验曲线 一个RBC控制、氯高铁血红素H50, H80,赫兹模型及其近似。(c)直方图密度的相对频率的杨氏模量 为控制、H50 H80,近似高斯分布的正常法律。(d)分布函数的杨氏模量 (由正常高斯近似法)控制和H50的影响和H80之后。
(一)
(一)
(b)
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(c)
(c)
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(d)
图4
的影响 红细胞膜上离子刚度。(一)AFM红细胞的3 d图像,10×10μ米2膜拓扑缺陷,3×3μ米2相应地,他们的配置文件。(b)的实验曲线 后膜控制和锌离子的行动。(c)直方图密度的相对频率的杨氏模量 为控制和锌离子,近似高斯分布的正常规律。(d)分布函数的杨氏模量 (由正常高斯近似法)的控制和后的影响 。

本机血细胞的样品制备方法中描述的方法。几乎不可能记录原生细胞的纳米结构,因为不足的图像的分辨率。这是由通过AFM激光束通过红细胞表面的液体介质。高分辨率的损失的另一个原因是使用探针半径大。在我们的作品中,齿顶圆角半径是150海里。因此,原生细胞的图像是模糊的,但足够的设置点的调查行动(图2(c))。

piezoscanner上升时,悬臂探针作用于红细胞膜与给定的应用程序点力量 。因此,激光光束偏转,形成了一个光电二极管的电流 。在图2(b),主数据(直接测量) 所示。

在图2(c), 3 d图像的原生细胞的液体培养基中,50×50μ米2,显示,箭头表示点力量 应用程序的调查。两个细胞,力曲线 平滑后的软件(图表示2(d))。经验曲线的交点和水平高的基线值 建立了接触点吗 为进一步研究。在这一点上, 。的值 被设置为 。

进一步分析探针压痕过程和计算杨氏模量 ,有必要通过从经验函数 (数据2(b)和2(d)) 和 ,在哪里 样本上的作用力吗 探测器(小费)压痕深度,或膜弯曲。从光电二极管电流过渡到前面描述的交互力(5]。

的函数 红细胞表面的玻璃和膜两种不同的图所示5(一个)。之间的差异 坐标为玻璃和相应的膜(1或2)的值是膜弯曲 由于调查行动进入细胞。从图5(一个),它遵循膜2比膜软1,因此膜的弯曲2在一个固定的力量 大于膜的弯曲1: (图5 (c))。力 决定了偏差 悬臂,同时膜本身的变形,也就是说,探讨细胞的渗透深度 (图5(一个)):

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图5
红细胞膜的过程中弯曲下调查行动,和建设功能 。(一)实验曲线 对高硬物质(玻璃),膜的细胞1和2。(b)的实验曲线 对细胞膜1和2。(c)膜力的作用下的弯曲 僵硬的(1)和软膜(2); 的力是作用于探针的膜, piezoscanner的垂直位移, 膜的深度弯曲成红细胞,PBS磷酸盐缓冲溶液,然后呢 是膜的弯曲半径。(d)高斯概率密度函数的红细胞膜杨氏模量 ,8健康的捐赠者。(e)的实验曲线 一个控制(正常)红细胞,赫兹模型近似的,多项式 。

随着膜探针弯曲成红细胞,曲线 ,例如,在图5(一个),可以去一条直线平行于玻璃直线。这将意味着过程遵循胡克定律,和探针将停止渗透到细胞结构, 和

的依赖 使用专门的软件进行开发的作者。图5 (b)显示了一个示例的功能 两个膜1和2。

红血球的捐赠(在正常状态和不同影响下血)最初不同的膜弹性模量的绝对值 。因此,一个适当的估计给定捐赠者的红细胞膜刚度要求的形成一个细胞合奏,进一步统计处理。对于每一个捐赠者,50的功能 是由50个细胞测量力曲线。为每一个函数,根据计算杨氏模量1;直方图的模量的相对频率密度 被绘制。数据被高斯概率密度函数(近似的数字3 (c),4 (c),5 (d),6 (c))。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
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图6
戊二醛对红细胞膜刚度的影响。(一)红细胞的AFM图像,50×50μ米2和10×10μ米2,在0.2%和1%戊二醛的作用和他们的配置文件,分别。(b)的实验曲线 控制细胞,细胞GA0.2%之后,和GA1%行动,他们由赫兹模型近似。(c)直方图红细胞表面的相对频率密度控制和遗传算法的作用下0.2%,GA1%细胞上,近似高斯分布的正常法律。(d)分布函数的杨氏模量 (由正常高斯近似法),控制和GA的0.2%和GA1%相应。
3.2。变形(弯曲)正常红细胞的膜

杨氏模量的测量结果 根据RBC膜的弯曲(h8 = 600海里)健康献血者(正常,或控制数据)在图所示5 (d)根据样本均值 ,和标准偏差表1。

表1
杨氏模量 对红细胞细胞膜健康的捐赠者。

近似的控制实验曲线 赫兹模型(1)进行。图5 (e)显示了一个示例的一个曲线。

相同的图中显示实验图的近似多项式的形式

近似曲线 标准方法的非线性拟合实验数据的使用。因变量的状态被分配到实验数据的功能 。的程度 和系数 多项式(3)是未知的变量。未知系数 和 模型的参数,他们选择的统计程序,理论曲线 描述了实验数据 最好的方法( )。的条件 必须满足的近似。的程度 和系数 多项式(3)是由非线性拟合实验曲线(OriginLab,北安普顿,MA)。

近似的函数(3所有曲线)进行 每个红细胞样例(50)。深度 ,的曲线 被赫兹充分近似模型( ),计算每个实验曲线。也就是说,学位 是用作赫兹的充分性判据模型。近似的经验数据 表示在图5 (e)获得了在 : , 。

所有获得的控制曲线 充分近似的函数(1)和多项式(3)学位 在确定系数的水平 。

3.3。戊二醛对红细胞细胞膜的作用

戊二醛(GA)作为红细胞细胞膜的固定器(7- - - - - -9,16]。因此,工作分析遗传算法的效果在浓度0.2%和1%红细胞膜的杨氏模量。实验数据图所示6。图6(一)显示细胞的AFM图像GA后行动。

随着GA浓度增加,杨氏模量 密度增加,相对频率直方图的转向更大的值 (图6 (c))。的值 从GA0.2% GA1%统计不同于控制和数据 。

详细分析膜的刚度变化GA作用下在不同浓度红细胞,分布函数 构造。

假设相对频率密度(图的直方图6 (c))是由正常的高斯分布近似的法律 。估计RBC的模量的比例 增加,0.98的水平表示的曲线函数(4)。在这个层次上,它是决定细胞的哪个部分保留 相应的控制数据。GA0.2%行动之后,25%的细胞保持控制膜刚度。75%的细胞的膜刚度增加。GA1%,细胞膜的比例控制 只有2%。同时,GA1%, 40%的细胞有相同的值 至于GA0.2%。

实验曲线 (图6 (b)赫兹)近似的模型(1)和多项式(3)GA0.2% GA1%。五十个功能 对于每一个捐赠者对于每个GA的浓度进行了分析,共300人。杨氏模量的定量估计作为一个例子一个捐赠者在图所示6 (b):控制 ,GA 0.2% kPa, GA 1% kPa。

3.4。氯高铁血红素的红细胞膜的作用

氯高铁血红素是一种天然生物结构和氧化剂,特别是红细胞细胞膜的氧化剂。氯高铁血红素的作用H50和H80进行了研究。图3(一个)显示了AFM的3 d图像细胞(50×50μ米2),单个细胞(10×10μ米2氯高铁血红素作用后)。还有图片所示的拓扑nanodefects膜(1.2×1.2μ米2)和个人资料。氯高铁血红素行动血液后,很像典型的拓扑形式的nanodefects域结构形成的膜(21]。同时,氯高铁血红素可能会改变同时RBC膜的弹性性质。

氯高铁血红素浓度的增加导致了杨氏模量的增长 (图3 (b))。所以对于H50的深度 ,E增长了1.9倍,与对照组相比,和H80 3.4倍。

图3 (c)直方图显示密度的相对频率的杨氏模量 为控制、H50和H80正常高斯分布近似的法律。H50的分布以及H80与自己之间的控制和统计不同水平 。

的分布函数 按照4和赫兹模型(1)控制、H50 H80图所示3 (d)。H50, 65%的细胞保留杨氏模量 在控制一样。H80,这个分数是6%。H80, 30%的细胞,模量 后被保持在相同的水平H50行动。

实验曲线 H50和H80行动被赫兹充分近似模型(1)和多项式(3), ,到膜弯曲 (图3 (b))。五十个功能 分析了每个捐赠者对于每个氯高铁血红素浓度,共有300人。

3.5。的作用 红细胞细胞膜上离子

重金属离子,例如,锌离子,导致膜缺陷(20.),可以增加其刚度。

红细胞表面的AFM图像、膜nanodefects和行动后的个人资料 (浓度4毫米)如图4(一)。这样的浓度选择获得显著nanodefects血红细胞膜(20.]。

的函数 直方图的相对频率密度近似高斯定律表示的数据4 (b)和4 (c)相应地,。模量 控制和影响样本统计不同锌水平 。

图4 (d)显示了分布函数 (4)。锌离子后的行动,杨氏模量在控制水平维持细胞膜的15%。其余的红细胞细胞膜成为严厉的2倍甚至更多。

3.6。深弯曲红细胞的膜

在所有的研究中,力量 被选中,这样在红细胞表面的控制和探针的修饰符的作用下渗透进入细胞(膜弯曲)深度 。到一定的深度 ,多项式的次数(3)保持在这一高度 。后 ,从1.5的程度可能有所不同。这是用 ,和多项式的系数(3分别是, 。所有参数的曲线 - - - - - - , , , , ,和 被计算弯曲深度 。

在控制细胞膜(数字5 (d)和5 (e)),几乎所有的 曲线被赫兹近似模型从0到600海里的水平标准 。

修饰符的影响下,这种情况发生了改变。在对经验的依赖关系 在压痕深度 ,的程度 近似多项式(3)改变。在数据7和8,经验曲线的三个例子 所示的行动张和民H50 H80,戊二醛GA1%, 离子的血液,他们由多项式近似(3)。在表2这些图的数值参数。


图7
实验曲线 赫兹模型和函数的近似的氯高铁血红素H50(1号、2和3)和氯高铁血红素H80(号。4、5、6); 边界膜弯曲深度,更深层次的近似赫兹模型变得不足。

图8
实验曲线 赫兹模型和函数的近似的戊二醛GA1%(7号、8和9) 离子(10号、11和12); 边界膜弯曲深度,更深层次的近似赫兹模型变得不足。
表2
参数的经验曲线Н50、Н80 GA1%, 。

统计数据的值 为 控制样品和样品后行动的代理如表所示3。还有表示相应的值 。

表3
统计数据的值 ( )和 控制和事后的代理。

在许多情况下,多项式的次数(3)从1.48到1.52不等。在这些情况下,整个曲线 听从赫兹模型。这样的例子给出了H50(图7和表2,没有。对于H80(图3)7和表2,没有。GA1%(图6)8和表2,没有。9), (图8和表2,没有。12)。的程度 多项式(3后) 小于1.5在92%的情况下,在1.01 - -1.45范围。在没有例子。8(图8(一))GA1%的作用下, ,和 。这表明,这种依赖程度 是线性的 。 服从胡克定律。在九个情况下,学位 。所以在没有例子。10日,后 行动, 和 ,也就是说,几乎抛物线函数。

膜的弯曲的值 ,到这 服从了赫兹模型,之后点近似多项式的程度不一,躺在大范围。在给定的例子(数字7和8)的范围 从169纳米到463纳米。如果 ,这意味着整个曲线赫兹模型来近似。在所有的实验中,杨氏模量 赫兹模型计算的深度 。这些数据在图表示7和8和表2和3。

提高穿透深度的调查样本 ,弹性模量增加(数据7和8);实验数据(蓝色)均高于相应的函数数据(红色)。

估计系数的增加 后点 ,函数 近似的间隔 由一个线性函数。所以对于H50之后h赫兹= 385海里,杨氏模量 增加了H80(曲线2)的1.6倍。 ,模量 增加了3.3倍(曲线4)。GA1%之后 ,模量 增加了1.8倍(7)曲线, 后 ,模量 增加了5.5倍(曲线10)。这些只是近似的估计系数的增加 。计算是不可能的 正是在这个区间,因为 为每个曲线比其他人有不同的价值观。创建一个模型不同 是不可能的。

4所示。讨论

4.1。红细胞的细胞膜弹性属性

在这项工作中,我们估计膜弯曲进入细胞的能力,通过原子力光谱(23与大型探测半径() )。在所有的实验中,只有原生细胞。扫描和获得的力曲线 只在液体介质进行,即缓冲溶液。众所周知,膜刚度很大程度上取决于样品制备的方法。所以干红细胞膜的刚度可以达到数万帕斯卡和更多31日]。此外,本机细胞膜的刚度是几十的顺序表示,也就是说,三个或三个以上订单少(5,30.]。因此,第一个任务是开发一个方法来获取样本的原生细胞基质进行进一步的扫描。假设使用的各种试剂红细胞表面的膜修饰符是不可接受的。这个问题的解决方案是在材料和方法部分描述。

膜固定液和修饰词、天然氧化剂和重金属离子显著增加红细胞膜刚度。

戊二醛作为红细胞固定器0.2%的浓度增加了2.9倍的杨氏模量和浓度为1.0%(图5.4倍6 (c))。

氯高铁血红素是一种自然的氧化剂。氯高铁血红素对血液的作用导致了杨氏模量的增加(图3次以上3(一个))。

红细胞细胞膜的离子也增加了杨氏模量相比,控制细胞的2.4倍。

因此,当使用遗传算法作为红细胞固定器在身体的病态(氧化过程)的研究中,外源性的中毒(金属离子),获得的杨氏模量的绝对值总是会向上移。这样的值不能是真的,只能用作比较值。

4.2。杨氏模量的本地RBC控制

控制细胞的细胞健康的人的男女从20到35岁。杨氏模量的绝对值(8人)在我们的实验中被从上面11 kPa 41 kPa。红细胞的膜的机械性能,特别是其杨氏模量,可用于临床实践作为评估的量化标准血细胞膜的状态。如果 位于这些限制,我们可以假定的红细胞可变形性是正常的。如果杨氏模量的值与指定的限制,那么这样的细胞受到额外的研究。

4.3。深弯曲红细胞的膜

依赖性的特征特性 深弯曲红细胞细胞膜的逼近多项式的程度 (3深度大于)可能会改变 , (数据7和8、表2)。

但在正常,超过92%的红细胞细胞膜8捐助者赫兹模型给出了一个充分经验曲线近似的即使在深处600 nm决定系数 。额外的摩擦力不出现(图5 (c))。

修饰符的影响下,杨氏模量的增加 是由附加电阻膜本身的力量。细胞膜是一个复杂的结构,类似于复合材料。他们由脂质双分子层,球状蛋白质,和血影蛋白矩阵,与脂质双分子层,带3蛋白复合物,带4.1,肌动蛋白和锚蛋白。复合结构的财产的能力获得新的力学性能变化的外部条件。等红细胞细胞膜,出现了新的属性 在血影蛋白矩阵,因为它是红细胞的主要弹性结构膜。额外的抵抗力量(数字7和8)表现为结果的变化的弹性属性血影蛋白矩阵的作用下修饰符。所以 后H50(小)浓度在65%的情况下被赫兹近似模型,并且只有35%的病例给杨氏模量的增加 。 对氯高铁血红素H80(高浓度)给杨氏模量的增加已经在94%的情况下 。戊二醛GA1%和 离子在深度大于也增加了膜刚度 (图8、表2)。这可能是额外的紧张造成的血影蛋白网络和拓扑的调查地区的渗透膜缺陷(图4(一))。

在100%的情况下,经验数据曲线 后点 位于上方的图近似曲线。这意味着在红细胞膜的深处弯曲比 ,成为硬膜和杨氏模量增加。因此,要深度 ,模量 和红细胞膜表现为均匀弹性结构。红细胞表面的最大变形的能力。这个深度后,模量 增加,为每个细胞根据其个人法律( 和 每个单元都有自己的值)。膜变得严厉。因此,红细胞的变形能力深入健康生物体是恒定的,减少修饰符的作用和外生中毒。

5。结论

在这项研究中,结果表明:杨氏模量的绝对值原生红细胞细胞膜强烈依赖于各种试剂中毒的因素的作用。形成原生红细胞样品没有固定液的方法是使用。结果表明,弯曲下深度 ,本机红细胞细胞膜像均匀弹性结构与一个恒定的杨氏模量。这是非常重要的,因为这与红细胞膜的典型变形弯曲深度一致的微循环。

使用模量的可能性 作为评估的定量判据原生细胞的膜状态没有修饰符进行了讨论。在弯曲的深渊 大于 ,膜的力学特性不再赫兹模型所描述的。根据非线性刚度增加法律,并获得新的膜机械性能。的结果可以用于临床实践工作,在评估为输血血液的质量,在生物物理研究红细胞的属性。

数据可用性

所有数据用于支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突,关于这篇文章的出版。

确认

作者感谢Olga Gudkova帮助准备手稿。这项工作已被科技部支持的俄罗斯联邦和俄罗斯的高等教育学术项目5 - 100。