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A dificuldade em controlar e medir o escoamento sanguíneo em sistemas in vivo tem levado muitos investigadores a realizar os seus estudos usando capilares de vidro com geometrias simples. A utilização de modelos in vitro permite não só um controlo mais preciso das variáveis experimentais de interesse, mas também obter informação mais detalhada do comportamento individual das células sanguíneas. Contudo, muitos estudos têm revelado que a informação obtida sobre as propriedades reológicas do sangue em microtubos difere da obtida em situações in vivo. As principais causas potenciais para esta discrepância podem dever-se à camada superficial endotélica e à rede de vasos capilares composta por segmentos irregulares dos vasos, os quais estão ligados por numerosas bifurcações.
Apesar das discrepâncias observadas nas situações in vivo/in vitro, nunca foram obtidas provas experimentais quantitativas do efeito das ramificações sobre a resistência ao escoamento do sangue, principalmente devido à falta de tecnologia adequada para avaliar a dinâmica desconhecida do sangue.
Recentemente, progressos efetuados nas tecnologias de microfabricação, microvisualização e computação tem atraído a atenção de alguns membros desta equipa para estudar a dinâmica do escoamento sanguíneo em microcanais de PDMS utilizando um sistema "micro-PIV" confocal. Atualmente, temos interesse em obter uma compreensão quantitativa e detalhada sobre o comportamento reológico do sangue a partir de modelos de redes microvasculares, utilizando os mais recentes avanços da microtecnologia, microscopia, análise de imagens e dinâmica dos fluidos computacional, CFD. O primeiro objetivo do presente projeto é analisar o comportamento do escoamento não-Newtoniano do sangue em modelos in vitro de redes microvasculares. O estudo experimental do escoamento realizado com o sistema micro-PIV/PTV será complementado com estudos numéricos de escoamentos multifásicos de sangue.
Para alcançar o nosso princip  |
Summary
A dificuldade em controlar e medir o escoamento sanguíneo em sistemas in vivo tem levado muitos investigadores a realizar os seus estudos usando capilares de vidro com geometrias simples. A utilização de modelos in vitro permite não só um controlo mais preciso das variáveis experimentais de interesse, mas também obter informação mais detalhada do comportamento individual das células sanguíneas. Contudo, muitos estudos têm revelado que a informação obtida sobre as propriedades reológicas do sangue em microtubos difere da obtida em situações in vivo. As principais causas potenciais para esta discrepância podem dever-se à camada superficial endotélica e à rede de vasos capilares composta por segmentos irregulares dos vasos, os quais estão ligados por numerosas bifurcações.
Apesar das discrepâncias observadas nas situações in vivo/in vitro, nunca foram obtidas provas experimentais quantitativas do efeito das ramificações sobre a resistência ao escoamento do sangue, principalmente devido à falta de tecnologia adequada para avaliar a dinâmica desconhecida do sangue.
Recentemente, progressos efetuados nas tecnologias de microfabricação, microvisualização e computação tem atraído a atenção de alguns membros desta equipa para estudar a dinâmica do escoamento sanguíneo em microcanais de PDMS utilizando um sistema "micro-PIV" confocal. Atualmente, temos interesse em obter uma compreensão quantitativa e detalhada sobre o comportamento reológico do sangue a partir de modelos de redes microvasculares, utilizando os mais recentes avanços da microtecnologia, microscopia, análise de imagens e dinâmica dos fluidos computacional, CFD. O primeiro objetivo do presente projeto é analisar o comportamento do escoamento não-Newtoniano do sangue em modelos in vitro de redes microvasculares. O estudo experimental do escoamento realizado com o sistema micro-PIV/PTV será complementado com estudos numéricos de escoamentos multifásicos de sangue.
Para alcançar o nosso principal objetivo, vamos utilizar os seguintes procedimentos:
1) Fabrico de bifurcações e confluências e redes de microvasos em PDMS usando a técnica de litografia suave. Serão testadas diferentes geometrias começando com bifurcações simétricas.
2) Medição de vários parâmetros hemodinâmicos (caudal, perfis de velocidade, quedas de pressão, viscosidade aparente) em fluidos newtonianos e não- newtonianos.
3) Identificação dos parâmetros mais relevantes que afetam o comportamento do escoamento sanguíneo nas bifurcações e confluências. Presentemente estamos a estudar o seu comportamento em bifurcações simétricas. No futuro, esperamos prosseguir estes estudos, investigando quatro variáveis que se revelam ser da maior importância: (i) hematócrito de alimentação, (ii) razão entre as secções transversais dos dois ramos da bifurcação (iii) tamanho do vaso principal e (iv) caudal no vaso principal.
4) Realizar simulações computacionais dos sistemas considerados nos estudos experimentais e validação dos modelos de simulação CFD com o objetivo de estudar em futuros estudos geometrias mais complexas, como redes de bifurcações assimétricas de secção circular.
5) Aumentar o número de ramos no modelo da rede microvascular com vários ramos curtos e confluências para se obter escoamentos com comportamentos mais próximos da microcirculação in vivo. |