Микрожидкостные каналы очищают кровь, останавливая сепсис

Маргинация, феномен скопления лейкоцитов и бактерий по краю участка воспаления (также описываемая как феномен пристеночного стояния лейкоцитов у внутренней поверхности капилляров в момент их выхода из сосудов в повреждённую ткань), вдохновила учёных из США и Сингапура на создание нового метода борьбы с сепсисом — очень опасной воспалительной реакцией на микробную инфекцию в крови.

Исследователи из Массачусетского технологического института (США) и их коллеги из Национального университета Сингапура разработали ветвящуюся систему микрожидкостных каналов диаметром 20 мкм (примерно одна пятая размера песчинки, хотя песчинки разные бывают), которые призваны поработать в качестве «подставных» капилляров ради эффективной самоочистки крови. По задумке авторов, именно здесь и должна состояться маргинация, в результате которой избыточные лейкоциты и тромбоциты вместе с вызвавшими системную воспалительную реакцию бактериями осядут на стенках микрожидкостных каналов, отделившись от красных кровяных клеток.

Система микроканалов получается вытравливанием поверхности полимерного чипа с использованием тех же приёмов, которые применяются при производстве интегрированной электроники. При прохождении инфицированной крови через первую половину микроканала красные кровяные тельца мигрируют в центр потока, в то время как нежелательные типы клеток всё больше концентрируются у боковых стенок каналов. Подобно железнодорожному разветвлению, вторая часть микроканала разделяется на три ветки. Красные клетки в основном проходят по среднему каналу, а в правый и левый рукава поступают потоки, обогащённые маргинированными микробами, лейкоцитами и тромбоцитами, которые затем полностью осаждаются на стенках рукавов. После обратного слияния трёх потоков очищенная кровь может быть возвращена пациенту.

Высокая эффективность прибора была продемонстрирована на примере заражения крови бактерией E.coli (80% очистки) и грибком Saccharomyces cerevisiae (90% очистки). При этом также наблюдалось снижение концентрации воспалительных клеточных компонентов (лейкоцитов и тромбоцитов) на 80 с лишним процентов.

Учитывая микронные размеры каналов (что помогает активной маргинации), для увеличения пропускной способности в реальных условиях требуется использование шести параллельно действующих микрожидкостных систем.

Более подробно с результатами работы можно ознакомиться в журнале Biomicrofluidics.

Подготовлено по материалам Medical Xpress.