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    Separando las células sanguíneas enfermas de las sanas:los físicos descubren un nuevo efecto

    Distribución de partículas en un microcanal con paredes rectas (arriba) y onduladas (abajo). Crédito:Christian Göppner

    En numerosas enfermedades como la malaria o el cáncer, la sangre y las células del cuerpo enfermas y sanas difieren en su grado de dureza. Ahora, pueden separarse fácilmente entre sí mediante un nuevo efecto físico. En el proceso, El flujo a través de microcanales asegura que las células se separen en corrientes de células más duras y blandas. Esto ha sido descubierto ahora por un equipo de investigación internacional dirigido por el físico de Bayreuth, Prof. Dr. Walter Zimmermann. En el diario Cartas de revisión física , los científicos presentan sus hallazgos fundamentales y demuestran su potencial para aplicaciones médicas.

    Los microcanales tienen pequeños diámetros de entre 10 y 500 micrómetros. Cuando las células sanguíneas, las células corporales o cápsulas blandas en el flujo de un líquido acuoso se conducen a través de dichos tubos con paredes rectas, se ponen en movimiento rotatorio por el flujo. De esta manera se mueven hacia el centro del tubo como hacia una línea de atracción imaginaria ("atractor"). Esta línea se convierte entonces en el camino por el que viajan todas las partículas, independientemente de su dureza o tamaño. Grupos de investigación de las universidades de Bayreuth y Grenoble encontraron la explicación de este fenómeno hace varios años:el factor decisivo aquí es que las partículas blandas cambian de forma bajo la influencia de las condiciones de presión y flujo dentro del tubo. “Por eso teníamos curiosidad por ver cómo se comportan las partículas blandas cuando migran en los flujos que surgen en microcanales con paredes onduladas. Estos tubos son de forma simétrica, porque tienen un eje longitudinal recto, pero su diámetro se vuelve alternativamente más pequeño y más grande. Nunca antes se había investigado cómo cambian los movimientos migratorios de partículas en estas condiciones, "informa Zimmermann.

    Un nuevo proyecto de los dos grupos de investigación en Bayreuth y Grenoble y el Centro de Investigación de Jülich ha dado ahora algunos resultados sorprendentes:en los tubos con paredes onduladas, no solo hay una línea de atracción en el medio del tubo, pero también se forman otras dos líneas de atracción. Estos corren paralelos a las paredes, entre la mitad del tubo y las dos paredes, y también tienen forma de onda. Las cápsulas más blandas se mueven hacia el centro del tubo en el flujo, y continúan su camino por este eje longitudinal. Cápsulas más duras, por otra parte, se desvían hacia las onduladas líneas de atracción.

    "Sobre la base de este descubrimiento físico fundamental, queríamos averiguar si se podían derivar aplicaciones para la medicina, y han investigado el comportamiento de los glóbulos rojos más duros y más blandos, "dice Winfried Schmidt M.Sc., Estudiante de doctorado en el programa de estudios de élite Física Biológica en Bayreuth. Existen numerosas enfermedades, como la malaria, cáncer o diabetes mellitus, que hacen que cambie la dureza de los glóbulos rojos. Dependiendo de la enfermedad Las células sanguíneas enfermas son más duras o blandas que las células sanguíneas sanas. Resultó que en todos estos casos las células sanas y enfermas se pueden separar utilizando este mismo procedimiento simple:viajan en el microcanal a diferentes líneas de atracción y se pueden recolectar por separado al final del tubo. De este modo, probablemente será posible sacar conclusiones sobre la gravedad de una enfermedad junto con otras características.

    Otras aplicaciones potenciales surgen del hecho de que no solo más duro y más suave, pero también las partículas blandas más grandes y más pequeñas se pueden separar de esta manera:las partículas más pequeñas viajan a lo largo del eje longitudinal, mientras que las partículas más grandes siguen el ondulado, líneas de atracción externas.

    Los hallazgos ahora publicados son un ejemplo de cuánta investigación básica en física está siendo impulsada por computadoras y mainframes modernos. "Hemos logrado nuestros resultados a través de consideraciones y cálculos teóricos, así como a través de simulaciones por computadora. Cartas de revisión física , una de las revistas de física más importantes del mundo, encontró nuestro estudio tan convincente que fue aceptado para su publicación incluso sin pruebas experimentales, "dice el primer autor Matthias Laumann M.Sc., Doctor. estudiante de la Universidad de Bayreuth. "Estaríamos encantados si nuestra publicación estimulara experimentos en los que otros grupos de investigación descubrieran más aplicaciones potenciales interesantes, tanto en el campo de la medicina como más allá, "añade Zimmermann.

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