ヒト粘液の多モードBMP構成方程式アプローチによるチクソ・ビスコエラスティック・プラスチックレオロジー特性評価

科学分野:

• レオロジー
• 生体材料科学
• 医用物理学

背景:

• ヒト粘液・喀痰は、呼吸器の健康に不可欠な複雑なレオロジー特性を示します。
• 嚢胞性線維症（CF）および慢性閉塞性肺疾患（COPD）などの疾患は、喀痰のレオロジーを著しく変化させます。
• これらの変化を理解することは、診断と治療効果にとって不可欠です。

研究 の 目的:

• 高度なBMP+レオロジーモデルを使用して、ヒト粘液・喀痰のチクソ・ビスコエラスティック・プラスチック特性を理論的に記述すること。
• さまざまな疾患状態における粘液・喀痰の機械的および生物学的応答の相互作用を調査すること。
• 大規模振動せん断（LAOS）および単軸伸長などの複雑な流れ条件下でのレオロジー挙動を予測すること。

主な方法:

• Bautista-Manero-Puig (BMP)+構成方程式を粘液・喀痰のレオロジー解析に適用しました。
• 定常および非定常せん断流におけるレオロジー挙動の特性評価。
• 大規模振動せん断（LAOS）および単軸伸長流の理論的予測。

主要な成果:

• BMP+モデルは、さまざまな条件下での粘液・喀痰のレオロジー挙動を定量的に再現します。
• チクソトロピーは喀痰のレオロジーに大きく影響し、流動化応力とBMP+のチクソトロピーパラメータの間には逆相関が見られました。
• 伸長変形に対する予測は、増強されたひずみ硬化ピークを示し、喀痰排出時の流動抵抗の増加を示唆しています。

結論:

• BMP+モデルは、健常および疾患状態における粘液・喀痰のレオロジーを理解するための堅牢なフレームワークを提供します。
• レオロジーシグネチャ、特に伸長粘度ピークは、患者の状態および治療効果の潜在的なバイオマーカーとして機能する可能性があります。
• このアプローチは、COVID-19を含む呼吸器疾患の治療評価に潜在的な応用があります。