血小板是生理性止血和病理性血栓形成的核心參與者。機械血流參數(shù)（血液動力學(xué)）是血小板信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和功能的重要驅(qū)動因素。心血管疾病和/或影響其功能的血液接觸醫(yī)療器械會引起血小板各種血液動力學(xué)的變化，包括狹窄部位的壁面剪切應(yīng)力/應(yīng)變的增加；附著在血管壁、血栓或醫(yī)療器械表面上的拉伸力和壓縮力的變化；以及由于紅細胞著邊和流動再循環(huán)引起的區(qū)域內(nèi)質(zhì)量傳輸現(xiàn)象。血小板將這些外部機械信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為細胞內(nèi)生化信號（機械轉(zhuǎn)導(dǎo)）。這些不同的機械轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的關(guān)鍵聯(lián)系是細胞溶質(zhì)鈣[Ca2?]c通量，它整合了不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑并驅(qū)動相關(guān)的血小板激活事件，例如血小板形狀變化和整合素αIIb β?的激活。

目前，已有多種技術(shù)被用于進行血小板機械轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的研究，包括錐板和平行板流變測定法、微流控層析法、基于剛性和可變形彈性基板的靜態(tài)粘附測定法，以及微量移液器抽吸或磁珠牽引法。然而，這些技術(shù)雖然可用于粘附受體介導(dǎo)的血小板機械轉(zhuǎn)導(dǎo)機制研究，但無法用于缺乏粘附受體或表面粘附作用的自由流體中血小板機械轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的研究。此外，常見的基于流體流動的技術(shù)，例如微毛細管技術(shù)、直通道微流控技術(shù)和平行板技術(shù)，通常涉及混合動力學(xué)（包含剪切和拉伸分量），并且相關(guān)的研究大多數(shù)只關(guān)注壁面剪切效應(yīng)。為了更準確地定義驅(qū)動血細胞和血小板行為的血液動力學(xué)參數(shù)，相關(guān)研究方法逐漸由使用可以提供穩(wěn)態(tài)層流剪切流的簡單直通道轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂酶鼜?fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，例如階梯式微收縮幾何結(jié)構(gòu)、具有復(fù)雜分叉微通道的微流控系統(tǒng)、交叉槽式裝置和雙曲線收縮結(jié)構(gòu)。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近期，來自澳大利亞莫納什大學(xué)（Monash University）、墨爾本大學(xué)（The University of Melbourne）以及皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT University）的研究人員聯(lián)合提出了一種雙曲線微流控測定方法，用于研究不同拉伸應(yīng)變狀態(tài)下血小板的激活。通過理論計算和實驗方法的結(jié)合，該研究探索了瞬時和時間相關(guān)的拉伸應(yīng)變動力學(xué)對血小板Ca2?信號和機械轉(zhuǎn)導(dǎo)方式的影響。此外，通過使用5個具有不同幾何結(jié)構(gòu)的雙曲線微流控測定系統(tǒng)，該研究明確了觸發(fā)最大血小板[Ca2?]c通量的拉伸應(yīng)變上限。最后，該研究進行了藥理學(xué)概念驗證實驗，闡明了血小板肌動蛋白細胞骨架和環(huán)狀微管在血小板拉伸應(yīng)變傳感（ε˙-S）中的作用。相關(guān)研究成果以“A microfluidic method to investigate platelet mechanotransduction under extensional strain”為題發(fā)表于Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis期刊。

雙曲線微流控芯片的設(shè)計

研究結(jié)果表明，在缺乏典型粘附的情況下，受體介導(dǎo)的血小板對747/s~3319/s范圍內(nèi)的拉伸應(yīng)變率的初始增加和隨后的減少高度敏感。此外，研究證明血小板可快速響應(yīng)拉伸應(yīng)變的變化率，且其閾值為7.33 × 10?/s/m，最佳范圍為9.21 × 10?/s/m~1.32 × 10?/s/m。此外，該研究證明了基于肌動蛋白的細胞骨架和環(huán)狀微管在調(diào)節(jié)拉伸應(yīng)變介導(dǎo)的血小板機械轉(zhuǎn)導(dǎo)中的關(guān)鍵作用。

血小板拉伸應(yīng)變傳感（ε˙-S）過程中[Ca2?]c通量受肌動蛋白細胞骨架動力學(xué)調(diào)節(jié)

血小板拉伸應(yīng)變傳感（ε˙-S）過程中[Ca2?]c通量受微管動力學(xué)調(diào)節(jié)

總體而言，該研究開發(fā)了一種雙曲線微流控測定方法，用于在定義的準均勻拉伸應(yīng)變率下評估血小板機械轉(zhuǎn)導(dǎo)。通過改變雙曲線微流控芯片的幾何結(jié)構(gòu)和輸入流速，該測定方法可以用于探索適用于生理和病理血流環(huán)境下的不同拉伸應(yīng)變機制。這種方法打開了一個新的血小板信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制研究的窗口，并且可能在識別易患與高度動脈狹窄相關(guān)的血栓栓塞并發(fā)癥的患者或在其中拉伸應(yīng)變率是主要血液動力學(xué)驅(qū)動因素的機械循環(huán)支架（MCS）系統(tǒng)中具有潛在的診斷效用。在未來的研究中，研究人員的目標是利用所描述的方法進一步探索支持拉伸應(yīng)變傳感（ε˙-S）的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。更好地理解這種新型的不依賴于粘附作用的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制可能會促進抗血小板療法的新發(fā)展，這些療法專門針對超生理血流動力學(xué)，可最大限度地降低全身出血的風(fēng)險，并在與醫(yī)療器械相關(guān)的血栓形成管理方面優(yōu)于目前的療法。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.rpth.2023.100037

審核編輯 ：李倩