محققان با شبیه سازی ارزیابی آسیب به سلول های مغزی ناشی از حباب در هنگام ضربه به سر

AMES, Iowa -- می گویند وجود یک بمب در یک پایگاه نظامی. تعداد کمی از سربازان دچار تکان مغزی و سایر آسیب های مغزی. می تواند برخی از آسیب های ناشی از حباب های کوچک است که فرم و سقوط درون جمجمه در هنگام ضربه به سر?

محققان در دانشگاه ایالتی آیووا با حمایت از کمک های مالی از دفتر تحقیقات نیروی دریایی با استفاده از تخصص خود را با تولید microstructures به مطالعه و توصیف آسیب به سلول های مغزی ناشی از شکل گیری و فروپاشی microbubbles - یک فرایند شناخته شده به عنوان حفره است.

محققان گزارش یافته های خود را در یک مقاله برجسته بر روی جلد ماه جولای سال 2020 شماره از مجله پژوهش چالش های جهانی. منجر نویسندگان نیکول هاشمی یک ایالت آیووا دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک و الکس Wrede سابق دانشجوی دکتری و فوق دکتری پژوهش دیپلم هاشمی آزمایشگاه. (نگاه کنید به نوار کناری برای دیگر نویسندگان.)

محققان نوشتن که microbubbles اندازه گیری میکرون - که میلیونیم متر - می توانید فرم در مایع نخاعی مغز در داخل جمجمه در صدمات ناشی از ضربه مغزی.

محققان نوشت: "شکل گیری و سقوط چشمگیر" از این microbubbles می تواند مسئول برای برخی از آسیب در مغز آسیب است.

حباب آسیب ممکن است صدای بی اهمیت. اما فروپاشی حباب و در نتیجه امواج شوک شناخته شده به آسیب جراحی مبانی پروانه قایق. محققان گزارش می دهند که قبل از مطالعات نشان می دهد گسترش و فروپاشی microbubbles ایجاد نیروهای 0.1 تا 20 megapascals یا 14.5 به از 2900 پوند در هر اینچ مربع.

"... پس از آن نگران کننده است به تحقق بخشیدن به آسیب است که حفره inflicts در آسیب بافت مغز" محققان نوشت.

به دنبال تغییرات در سلول های مغز

برای تست و مشخص کردن تاثیر کاویتاسیون در داخل جمجمه محققان شبیه سازی مغز با ایجاد یک 3D کشت سلول پلت فرم برای astrocytic سلول (star-شکل سلول ها در مغز و نخاع که فعال هستند در حمایت از حفظ و ترمیم سیستم عصبی مرکزی). آنها مستغرق همراه فرهنگ پلت فرم در یک مخزن کوچک و ایجاد microbubbles حدود 60 میلیونیم یک متر در اندازه. برخی از microbubbles پایبند به همراه لادن میکرو داربست.

محققان تبدیل شده بر روی دستگاه اولتراسونیک در مخزن سقوط microbubbles و ایجاد حفره. (آنها همچنین با استفاده از دستگاه سونوگرافی در کنترل گروهی از سلول ها که در معرض کاویتاسیون.)

محققان برای نگاه دو نوع اثر:

آنها با استفاده از میکروسکوپ معکوس برای ثبت هر گونه تغييرات مورفولوژيک به سلول. دوم آنها مشغول به کار با همکاران در ایالت آیووا کالج دامپزشکی برای ارزیابی اینکه آیا وجود دارد تغییرات ژنتیکی در سلول است.

محققان حفره ایجاد می شود که سلول های خشک و خشن خود را در سطوح. سلول ها به نظر می رسد به آهنگسازی و رشد زمانی که عکس گرفته شد 22 و 48 ساعت پس از کاویتاسیون. حتی پس از, محققان دریافتند رشد سلول پس از 48 ساعت - از نظر سطح منطقه - حدود نیمی از آنجا که کنترل سلول است.

این پژوهشگران همچنین دریافتند که سلول های آسیب دیده توسط حفره حال افزایش بیان ژن مانند TNF-α و IL-6 که در ارتباط با شرایط التهابی مانند عفونت با SARS-CoV-2 ویروس و اختلالات عصبی مانند پارکینسون و آلزایمر بیماری است.

"این نتایج تایید می کنند که در اطراف حفره مخل به astrocytic تابع" محققان نوشت.

طراحی بهتر و کلاه

هاشمی گفت: در حالی که پزشکان به دنبال درمان آسیب های مغزی ناشی از کاویتاسیون او گفت: مهندسان می توانند به کار برای شناسایی مکان هایی در مغز که در آن حفره است که به احتمال زیاد به رخ می دهد.

"یک نقشه محل از وقوع کاویتاسیون را می توان به طور مستقیم استفاده می شود به طراحی کلاه ایمنی که dampens زور و کاهش احتمال کاویتاسیون" محققان نوشت.

و در حالی که این مطالعه ومیزان در کلاه های نظامی هاشمی گفت: همان ایده ها می توان به کلاه برای فوتبال و ورزش های دیگر.

"این پژوهش به دنبال در میدان جنگ برنامه های کاربردی اما در فوتبال وجود دارد مشابه اثرات و امواج شوک هاشمی گفت:. "بازیکنان را دریافت فرم خفیف مغزی است. بازیکنان ممکن است آن را درک نمی کنند اما اثرات کاویتاسیون آسیب خواهد بود وجود دارد."

Wrede هاشمی سابق دانشجویی که در حال حاضر کار به عنوان یک مدل سازی سیستم های دینامیکی مهندس برای جاندیر در دوبوک گفت: این پروژه به او آموخت بزرگ وجود دارد نیاز به تحقیقات بیشتر و توسعه است.

"افرادی که خدمت کرده اند کشور ما آمده و با صدمات واقعا با تکیه بر تحقیقات برای یافتن پاسخ," او گفت:. "پاسخ می تواند به بهبود کیفیت زندگی برای ما جانبازان و همه به اندازه کافی تاسف به رفتن را از طریق آسیب های مغزی."

###

خواندن مقاله

"خصوصیات Astrocytic پاسخ پس از تجربه کاویتاسیون در شرایط آزمایشگاهی" چالش های جهانی, دوره 4, شماره 7.

در علاوه بر این به نیکول هاشمی و الکس Wrede co-نویسنده مرلین مک نامارا دانشجوی دکتری در رشته مهندسی مکانیک در ایالت آیووا; Rodger بالدوین یک معلم علوم در کلینتون (ایلینوی) دبیرستان; Jie لو سابق ایالت آیووا دانشجوی دکتری در علوم پزشکی; رضا Montazami استادیار مهندسی مکانیک در ایالت آیووا; و Anumantha Kanthasamy یک کلارنس هارتلی Covault استاد برجسته در دامپزشکی در ایالت آیووا.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.