Modelado de la deformación de glóbulos rojos a velocidades de deformación suprafisiológicas utilizando un marco de...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Biomédica
• Biología Computacional
• Dinámica de Fluidos

Sus antecedentes:

• La hemólisis es un problema importante en los dispositivos de asistencia circulatoria mecánica (DACM).
• La modelización precisa de la deformación de los glóbulos rojos (GR) es crucial para mejorar la tecnología de los DACM.
• Los modelos de deformación existentes carecen de calibración con datos de GR humanos en diversas condiciones.

Objetivo del estudio:

• Modificar y validar un modelo de deformación de gotitas para predecir la deformación de GR humanos in silico.
• Adaptar el modelo a las condiciones de flujo de DACM a macroescala.
• Calibrar el modelo utilizando datos de deformación de GR humanos in vitro.

Principales métodos:

• Se estudió la deformación in vitro de GR humanos en flujos microfluídicos.
• Se utilizaron dos viscosidades de suspensión (2.05 y 4.17 cP).
• Se probó a velocidades de cizallamiento (5000–200 000 s⁻¹) y velocidades extensionales (330–13 160 s⁻¹) relevantes para los DACM.
• Se modificaron los parámetros constitutivos de un modelo de deformación de gotitas.

Principales resultados:

• El modelo calibrado reprodujo con precisión la deformación de los GR en flujos de cizallamiento y extensionales.
• El error absoluto medio (MAE) para la deformación de cizallamiento in silico fue ≤0.15 en las condiciones probadas.
• El MAE para la deformación extensional pico in silico fue ≤0.11 para la mayoría de las condiciones, con un error mayor a bajas velocidades.

Conclusiones:

• Las adaptaciones del modelo predijeron con éxito la deformación de los GR a velocidades de deformación relevantes para los DACM.
• El modelo funciona bien donde los GR se comportan como gotitas líquidas.
• Este modelo validado puede ayudar en el diseño y la optimización de los DACM para minimizar la hemólisis.