Microfluidic platforms for hemorheology and coagulation time analysis

Kan, vücudu sürekli olarak dolaşan plazma ve hücrelerden oluşan non-Newtonian bir sıvıdır. Eritrositler, viskoelastik zara sahip, deforme olabilen, çekirdeksiz, disk şeklinde ve kanın hacimsel olarak yarısını oluşturan kan hücreleridir. Hemoreoloji, kanın akış karakteristiğini inceler. Bu karakteristiği belirleyen hemoreolojik özellikler, eritrositlerin topaklanması, çökelmesi ve deformasyonuyla birlikte kan/plazma viskoelastikiyetidir. Hemoreolojik özellikler karmaşık şekilde birbirlerine bağlıdırlar. Bu yüzden, hemoreolojik özelliklerden birini etkileyen, sonradan edinilen veya kalıtsal sorunlar (sıtma, diyabet, anemi) diğer özelliklerde de değişime neden olur. Mevcut teknikler, bu özellikleri eş zamanlı ve vücuda benzer şartlar altında ölçme konusunda yetersizdirler. Kanın pıhtılaşması, sağlıklı bir kan akışı kadar öneme sahiptir. Pıhtılaşma, kan elemanlarının etkinliğiyle kan kaybını önlemek amacıyla kararlı pıhtı yapısı oluşturan bir vücut savunma mekanizmasıdır. Pıhtılaşma zamanının hassas ve periyodik ölçümü, kan kaybı ve damar tıkanıklığı riski olan bireyler için kritik bir öneme sahiptir. Günümüzde bu durumlar, dünya nüfusunun yüzde 25'inin ölümünden sorumludur. Maalesef, geleneksel uygulama, hastaların belirli aralıklarla hastane ziyaretiyle pıhtılaşma değerlerini izletmesidir. Bu tezde, hemoreolojik özelliklerin ve pıhtılaşma zamanı parametrelerinin analizi için yeni mikroakışkan platformlar ve ölçüm yöntemleri sunuyoruz. Testler, eritrositlerin küçük kanallar içerisinde optiksel ölçümü temellidir. ölçümlerde sadece 50 mikro litre kana ihtiyaç vardır ve toplam ölçüm süresi 5 dakikadan daha azdır. İlk olarak, eritrosit topaklanmasının ve topaklanma dinağini kullanarak eritrosit çökelme oranının (sedim) optiksel ölçümünü gösteriyoruz. İkinci olarak, hastanede yaptığımız sedim ölçüm sonuçlarını veriyoruz ve geliştirilen platform ile geleneksel ölçümün performanslarını karşılaştırıyoruz. Optiksel transmisyon sinyalleri ile eş zamanlı olarak eritrositlerin mikroskop altında gerçek zamanlı gözlenmesi, önerdiğimiz ölçüm yöntemini doğrulamaktadır. üçüncü olarak, kan akış karakterizasyonuna bütüncül bir yaklaşım sunan bir yöntem sunuyoruz. Bu yöntem, birkaç hemoreolojik özelliğin eş zamanlı ölçümünü mümkün kılmaktadır. Bunu, örneğin bir kanal içerisinde sönümlenen salınımlı hareketi esnasında, eritrositlerin toplu hareketlerini optiksel olarak analiz ederek yapıyoruz. Vücut içerisindeki akışa benzer bir akış ortamı oluşturuyoruz. Dördüncü olarak, eritrosit topaklanmasının optiksel olarak incelenmesiyle pıhtılaşma zamanının elde edildiği bir yöntem sunuyoruz. Pıhtılaşma ve eritrosit topaklanması mekanizmalarının temel bağlantısını ortaya çıkartıyoruz. Son olarak, örneğin mikroakışkan kanallar içerisinde aldığı mesafeyi inceleyerek hemoreoloji ve pıhtılaşma analizi yapabilen alternatif, tek kullanımlık bir mikroakışkan platform sunuyoruz. Sonuç olarak, burada gösterdiğimiz platformlar ve ölçüm yöntemleri, hemoreoloji ve pıhtılaşma zamanı analizlerinin, kaynak sıkıntısı çeken bölgelerde bile yapılabilmesini mümkün kılma potansiyeline sahiptir.