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多階層スケールの流動解析による赤血球と内皮グリコカリックスの力学的相互作用の解明

使用多级流分析阐明红细胞和内皮糖萼之间的机械相互作用

基本信息

批准号：
19K20659
负责人：
宮内優
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Miyazaki (2021-2022)Tohoku University (2019-2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

血管内皮を覆う血管内皮細胞の膜表面にはグリコカリックスと呼ばれる、糖鎖に連なったブッシュ状の高分子膜タンパク群が存在しており、グリコカリックスの損傷が様々な循環器系疾患を引き起こすことが知られている。本研究は赤血球とグリコカリックスの力学的相互作用の解明を目的としている。これまでの研究において、傾斜遠心力下で壁面近傍を移動する赤血球の数値解析に赤血球の曲げ剛性モデルを導入すると、赤血球が壁面に近づいたときに計算が不安定になり、計算が破綻すること、単純せん断流れ場の球形カプセル挙動の解析では先行研究と同様の結果が得られることが確認された。本年度は、作成したコードの検証の続きとして、単純せん断流れにおける赤血球挙動の解析を行った。赤血球の弾性にはSkalakモデルを使用しており、有限要素法によって離散化されている。単純せん断流れにおける単一赤血球の変形挙動は、無次元パラメータであるキャピラリー数によって整理される。本解析においてもキャピラリー数が小さい場合に現れる赤血球の形状を維持したまま、赤血球が回転するタンブリング運動は再現されたが、その運動は周期的でなく、不自然な挙動を示した。また、キャピラリー数が大きい場合には、流れの方向に伸長した楕円形に近い形状になることが報告されているが、本解析で得られた赤血球形状は先行研究とは異なる形状となった。これらの問題が生じた理由として、本解析で設定した計算領域が赤血球形状に比べて十分に大きくないこと、赤血球膜の格子点の時間発展の計算精度が低いこと、流体用の格子点数が少ないことなどが考えられる。今後はこれらの計算条件や計算法を変更し、問題の解決を試みる。

Vascular endothelial membrane covering the surface of vascular endothelial cells, vascular endothelial cell membrane surface polymer membraneタンパク群がexistent しており, グリコカリックスの Damage circulatory system disease をinduced きこすことが知られている. The purpose of this study is to elucidate the mechanical interaction of red blood cells and blood cells.これまでの Research において、The number of red blood cells moving close to the wall under tilting telecentric force Value analysis: erythroblast's bend, rigidity, introduction, erythroblast's wall surface, closeness, and so onきにcalculation is unstable になり, calculation is flaw すること, 単pure せんbreaker field のspherical カプセル挙のanalytical and ではprior research and the results of the same 様がget られることがconfirmationされた. This year, we have completed the したコードの検证の続きとして, and the pure せん interrupter れにおけるred blood cell movement のanalytic を行った. The elasticity of red blood cells was determined using the Skalak method and the finite element method was used to discretize the data.単pureせん成流れにおける単一erythrocyte's shape and movement, no times元パラメータであるキャピラリーnumber によってorganized される. This analysis shows the shape of red blood cells and maintains the shape of red blood cells. Return to the original movement of the movement, the reproduction of the movement, the cycle of the movement, and the unnatural movement.また, キャピラリーnumber が大きい occasion には, flow れの direction に elongation した楕円shaped に close い shape になることが report されているが, this analysis is based on the られたred blood cell shape は and the とはdifferent なるshape となった. The reason why the problem arises and the calculation area of this analysis is very large and the red blood cell shape is very large. , The calculation accuracy of the time development of the erythrocyte membrane grid points is low, and the number of grid points used for the fluid is low. From now on, we will update the calculation conditions and calculation methods and try to solve the problem.