Towards the establishment of hemolysis simulator by a multi-scale analysis and experimental observations of damages on a red blood cell membrane and

通过对红细胞膜损伤的多尺度分析和实验观察，建立溶血模拟器

• 批准号: 22300155
• 负责人: NAKAMURA Masanori
• 金额: $ 11.65万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22300155/
• 关键词: 赤血球; 溶血; 計算力学; 数値流体力学; メゾスコピック解析; 蛍光イメージング; 可視化; バイオメカニクス; 血液

The present study mainly carried out the following three projects; (1) deformation analysis of a red blood cell at continuum scale, (2) molecular dynamics simulations of the rupture of a red blood cell membrane and (3) establishment of the visualization technique of heymolysis by chemiluminescence. From project (1), it is revealed that conventional hemolysis indices is not well correlated with the amount of red blood cell deformation in complex flows including unsteady flow, addressing the necessity of the analysis of RBC deformation for better prediction of hemolysis. Project (2) clarified the mechanism and conditions of breaking open of a red blood cell membrane at the molecular level. In project (3), we identified the condition that luminol can be activated in neutral media, serving as a basefor visualizing hemolysis occurring from one red blood cell.

本研究主要开展了以下三个方面的工作：（1）连续尺度下红细胞的形变分析;（2）红细胞膜破裂的分子动力学模拟;（3）红细胞化学发光可视化技术的建立。从项目（1）中可以看出，在包括非稳态流在内的复杂流动中，常规溶血指标与红细胞变形量的相关性不好，因此需要分析红细胞变形以更好地预测溶血。项目（2）从分子水平阐明了红细胞膜破膜的机制和条件。在项目（3）中，我们确定了鲁米诺在中性介质中可以被激活的条件，作为观察一个红细胞发生溶血的基础。

项目成果

Computational analysis on the mechanical interaction between a thrombus and red blood cells: Possible causes of membrane damage of red blood cells at microvessels

• DOI: 10.1016/j.medengphy.2012.01.003
• 发表时间: 2012-12-01
• 期刊: MEDICAL ENGINEERING & PHYSICS
• 影响因子: 2.2
• 作者: Kamada, Hiroki;Imai, Yohsuke;Yamaguchi, Takami
• 通讯作者: Yamaguchi, Takami

力学的要因による溶血現象の解明に向けた赤血球膜破断の分子動力学シミュレーション

红细胞膜破裂的分子动力学模拟阐明机械因素引起的溶血现象

• 发表时间: 2012
• 作者: 竹田朋恵;齊藤典彰;岩永進太郎;中村真人;重松大輝,越山顕一朗,和田成生
• 通讯作者: 重松大輝,越山顕一朗,和田成生

非定常高せん断流れ場における変形挙動を再現する赤血球モデルの構築

构建在非稳态高剪切流场中再现变形行为的红细胞模型

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本機械学会論文集B編
• 作者: Iwami K;Noda T;Ishida K;Morishima K;Nakamura M;Umeda N;別所貞雄,中村匡徳,和田成生
• 通讯作者: 別所貞雄,中村匡徳,和田成生

Spring-network based model of a red blood cell for emulating a meso-scopic blood flow

用于模拟细观血流的基于弹簧网络的红细胞模型

• 发表时间: 2013
• 期刊: International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering:
• 作者: Masanori Nakamura;Sadao Bessho;Shigeo Wada
• 通讯作者: Shigeo Wada

Effects of the initial orientation of actin fibers on global tensile properties of cells

肌动蛋白纤维初始取向对细胞整体拉伸性能的影响

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal ofBiomechanical Science and Engineering
• 作者: Yoshihiro Ujihara;Masanori Nakamura;Hiroshi Miyazaki;Shigeo Wada
• 通讯作者: Shigeo Wada