Determination of the red blood cell ability to traverse cylindrical pores

Abstract

An expression relating the red blood cell (RBC) volume and membrane surface area to the pore minimum radius /maximum length which the cell is able to traverse is derived. The application of this analytical model to design/specification of filters for RBC deformability evaluation is presented. The passage of the RBC's through relatively long (10 microns or more) submicron radii pores, which the developed model demonstrates, is also discussed.

Bio-inspired Cell Deformability Monitoring Chips Based on Strain Dependent Digital Lysis Rates

“…에 비해 측정 효율이 높으며 (400cell/min 이상) 고가의 복 잡한 광학장비 대신 전기적 세포 계수기를 사용함 으로써 광학적인 방법 (5,6) 에 비해 값싸고 간단한 검사가 가능하다. 또한 필터 통과시간 측정법 (7)(8)(9) 이 통과시간을 세포 변형성의 척도로 사용하는데 반해 본 논문에서 제시하는 생체모사에 의한 방법 은 세포의 기계적인 물성이 변형성 판단의 기준이 된다는 점에서 의미를 가진다.…”

Análise da Passagem da Célula Vermelha do Sangue Através de Poros Cilíndricos

“…A sua membrana possui características de um líquido bidimensional (pode assumir em princípio qualquer forma, mas preserva aárea de superfície (A)), pois possui uma forte resistência para dilatação deárea (módulo de expansão daárea da membrana de aproximadamente 450mN/m) e apresenta uma pequena resistência a deformação da membrana paraárea constante (aproximadamente 6-9mN/m) e módulo de curvatura estimada em 2.10 −19 N/m [2] e [3]. Deste modo, a célula pode ser modelada como um envólucro maleável não preenchido totalmente (caso fosse preenchido completamente assumiria o formato esférico) de volume constante envolvido por uma membrana deárea da superfície constante com alta deformabilidade [1], [2], [3] e [4].…”

“…A célulaé capaz de atravessar o poro somente se a derivada de h L em relação a h R , em ambas as equações (3.3) e (3.4), são pelo menos iguais [1]. Fazendo-se os cálculos deduz-se as condições de contorno, h = h L = h R ≤ r. Istoé, a cv somente transpõe os poros se atingir uma forma de halteres simétrico.…”

“…Para poros longos (r = h), r independe de L , pois obtém-se simplesmente, r 3 − 3Ar 4π + 3V 2π = 0. A aplicação desses resultados para projeto e especificação de filtrosé direta, e a Figura 3 fornece valores de L e r para os quais uma cv típica atravessa ou não um dado poro curto [1].…”

“…Em trabalhos recentes vem sendo discutida a determinação da habilidade da célula vermelha do sangue (cv) do corpo humano para transpor um e dois poros cilíndricos [1], [4]. A forma física que o glóbulo vermelho assume ao atravessar poros cilíndricos, introduz novos problemas em biomatemática, uma vez que análises físicas e matemáticas são utilizadas para se derivar fórmulas que relacionam o volume e aárea da superfície da membrana da cv com os raios e os comprimentos dos poros envolvidos.…”