מחקר תנועה בראוניאני מראה שדמעות אמיתיות צמיגות יותר מאלו המלאכותיות - עולם הפיזיקה

מחקר תנועה בראוניאני מראה שדמעות אמיתיות צמיגות יותר מאלו המלאכותיות - עולם הפיזיקה

חותמת זמן: 11 באוגוסט, 2023 8:00

צילום תקריב של עין של אדם עם דמעות בתוכה
(באדיבות: iStock/leonovo)

חוקרים מאוניברסיטת חבל הבאסקים (UPV/EHU), ספרד שפכו אור חדש על ההתנהגות הוויסקולסטית של דמעות אנושיות, והוכיחו שדמעות אמיתיות מורכבות הרבה יותר מהדמעות המלאכותיות וטיפות העיניים המשמשות להחלפתן. העבודה יכולה לעזור לרופאים להבין טוב יותר מצבים כמו תסמונת עין יבשה ועשויה לסייע בפיתוח של טיפולים מותאמים אישית.

במחקר עקבו החוקרים אחר התנועה הבראונית של חלקיקים בגודל מיקרון בדמעות אנושיות בריאות. כדי לעקוב אחר תנועה זו, הם בחנו כיצד האור משתקף מהחלקיקים, טכניקה המכונה פיזור אור דינמי. מנתונים אלו הם השיגו מידע על צמיגות הנוזל (קצב זרימתו) וכן על גמישותו ויציבותו. הם גם חקרו את התנהגות הנוזל תחת מתחים כמו אלה שנגרמים ממצמוץ בעין.

הצוות מצא שהתכונות הויסקו-אלסטיות של הדמעות האנושיות תלויות בריכוז ובגודל של מולקולות של חומצה היאלורונית בתוכם. הצמיגות של דמעות אנושיות גבוהה ב-50% מזו של מים טהורים, ודומה לזו של דמעות מלאכותיות המכילות 0.1% חומצה היאלורונית.

ישים על נוזלים ביולוגיים אחרים

החוקרים עבדו על פרויקט זה במכון למבנה החומר (IEM-CSIC) במדריד במשך השנתיים האחרונות, והשתמשו לראשונה בפיזור אור דינמי במחקר קודם. ללמוד מערב חלקיקי פוליסטירן בתמיסות מימיות. "ההשראה לפרויקט הנוכחי הופיעה במהלך מצגת על הטכניקה ב- פולימט מרכז בסן סבסטיאן", מסביר חואן פ וגה, המחבר הראשי של המחקר הנוכחי וחבר בארגון קבוצת אופטלמו-ביולוגיה ניסיונית ב-UPV/EHU. "במהלך האירוע הזה הזדמן לי להתחבר לחוקרים ברפואת עיניים שהביעו עניין רב בחקר התכונות של דמעות מלאכותיות ואנושיות. לכן, יחד עם עמיתי ארנטסה אסרה, החלטנו ליזום מאמץ משותף".

פיזור אור דינמי (DLS) לחקר נוזלים על ידי הברקת אור לפיזור החלקיקים המרחפים, ושיטות ריאולוגיות המודדות את הצמיגות וסבילות הלחץ של נוזלים
לימוד נפחים של נוזלים בקנה מידה מיקרו, כמו דמעות וטיפות עיניים, דורש שיטות חדשות. המחברים שילבו שתי שיטות נפוצות והתאימו ליישם אותן במיקרו-סקאלה: פיזור אור דינמי (DLS) לחקר נוזלים על ידי הזרקת אור לפיזור החלקיקים המרחפים, ושיטות ראוולוגיות המודדות את הצמיגות וסבילות הלחץ של נוזלים על ידי יצירת זרימה תחת גיאומטריות שונות כגון לוחות או קונוסים. באדיבות: חואן פ. וגה ואיטקססו קלאפל

לדברי וגה, אותה טכניקה יכולה גם לעזור לחוקרים להבין חומרים אחרים. "על ידי שימוש בטכניקה זו כדי לחקור את המאפיינים והתנהגויות של דמעות, אנו יכולים להרחיב את הידע הבסיסי שלנו על נוזלים ביולוגיים באופן כללי", הוא אומר. "זה יכול להוביל להבנה מעמיקה יותר של המורכבות והדינמיקה של נוזלים ביולוגיים, ולפתוח אפיקים למחקר ולהתקדמות בתחומים שונים מעבר לרפואת עיניים, כמו חומרים ביולוגיים, מערכות אספקת תרופות ותהליכים פיזיולוגיים."

כדוגמה, וגה אומר שהמחקר יכול לעזור למדענים לפתח טיפות עיניים בעלות היציבות, הסיכה ותכונות הלחות הנכונות עבור הפתולוגיה או מצב העין של המטופל. "בסופו של דבר, עבודה זו נועדה לשפר את הנוחות והרווחה של אנשים החווים תסמינים כמו אלה הקשורים לתסמונת העין היבשה", הוא אומר.

שיפור דמעות מלאכותיות

חברי צוות UPV/EHU יתמקדו בשני תחומי מפתח של מחקר עתידי. הראשון הוא לחקור ניסוחים מורכבים יותר של דמעות מלאכותיות מסחריות. "על ידי ניתוח הנוזלים הללו בפירוט, אנו שואפים להשיג הבנה מקיפה של הרכבם וכיצד הם מתקשרים עם הסביבה העינית", אומר וגה עולם הפיזיקה. "מחקרים כאלה יספקו לנו תובנות חשובות לגבי היעילות והמגבלות של מוצרים אלה ויאפשרו לנו לזהות תחומים לשיפור ואופטימיזציה."

ברגע שהם יבינו את התכונות והחסרונות של דמעות מלאכותיות מסחריות, הוא מוסיף, השלב הבא יהיה לעצב "מחקות" חדש של דמעות בניסוח מעבדה עם תכונות הדומות יותר לאלו של דמעות בריאות.

העבודה הנוכחית מפורטת ב פיזיקה של נוזלים.

בול זמן:

עוד מ עולם הפיזיקה