使用化学预测人类血液的凝血的动力

芝加哥大学的化学家们演示了如何使用一个简单的只有几个化学反应的实验室模型来预测何时何地会发生凝血。

科学家们使用微流体技术,允许他们探针表面模拟血管损伤后凝血的微米尺度。

Rustem Ismagilov,芝加哥大学化学副教授和研究生基督教卡斯特鲁普,马修·鲁尼恩和冯沈已经开发出一种技术,将使科学家能够理解规则复杂的生物反应网络。

他们将他们的技术细节在网上的早期版本10月16 - 20期的美国国家科学院院刊》上。

“凝血必须在正确的时间出现在正确的地方,”Ismagilov说。

“一个强大、快速凝血反应是至关重要的在伤口止血,但这样的凝血反应在错误的地点可以阻止血管,甚至会危及生命。”

在过去,科学家们通常检查凝血网络使用含有同质的烧瓶自始至终测试样本是相同的。

但循环系统的内容并不均匀,化学博士生卡斯特鲁普说,《美国国家科学院学报》上发表文章的主要作者。

微流体技术的最伟大的美德之一是能够控制复杂的反应在关键时间和地点。

“凝血系统包含在一个精心设计的曲面和空间流体环境,化学物质的精准定位将是非常重要的,”他说。

微流控技术可以解决这个问题通过其控制复杂反应的能力在关键时间和地点。

在以往的研究中,Ismagilov小组设计了一个简单的实验室模型模拟血液凝结。

在这个模型中,博士生鲁尼恩和他的同事们设计了三个模块,对应于凝血的三个主要阶段:生产化学物质激活凝血,这些催化剂的抑制,固体凝块的形成。

在这个模型中,科学家们使用只有一个化学反应在每个模块而不是20到30模块代表的生化反应。这个简单的模型充分复制血液凝结的许多特征。

“有很长的历史在化学使用简单的模型来理解更复杂的行为,”卡斯特鲁普说。

”而不是看数以百计的方程对血液凝固,我们减少了三个主要的方程。从这些方程我们可以描述的动态凝血。”

微流体的能力模仿人类血管的流动和几何也被证明是至关重要的。

“我们不得不使用微流体做这一切,因为我们控制,一切都是“Ismagilov说鲁尼恩的以前的工作。

“原来我们得到适当的行为只有在我们使用几何在我们所观察到的类似血管系统。”

“如果我们改变了几何的东西看起来不像一个生物系统,化学系统无法函数。所以几何和流量是非常重要的。”

的最新进步,鲁尼恩卡斯特鲁普使用的模型,看看他能预测何时会发生在人类血液凝固。

研究小组预测和验证,凝血只发生在血管损伤的位置大于临界尺寸。

“令人惊讶的是,这个简单的模型正确,定量预测血液凝结,”卡斯特鲁普说。

此外,该模型提供了详细信息的动态凝血。的角色是一个大问题在凝血的研究一种叫做组织因子的蛋白质。能组织因子存在于血液不凝血的存在吗?

”从我们的实验中我们看到,不是整体的组织因子的浓度很重要,但它的定位是一个区别,”卡斯特鲁普解释道。

这意味着高浓度的组织因子在一个位置会导致凝血,而相同数量的分子之间的距离不会传播。