Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blutplasma ist dicker als Wasser

18.02.2013
Gemeinsame Pressemitteilung der Universität des Saarlandes und der University of Pennsylvania

Einem deutsch-amerikanischen Forscherteam ist der Nachweis gelungen, dass das Blutplasma mehr zu den Fließeigenschaften von Blut als Ganzem beiträgt, als bisher angenommen. Damit widerlegen die Arbeitsgruppen um die Professoren Christian Wagner und Paulo E. Arratia die seit Jahrzehnten vorherrschende Meinung, wonach Plasma sich wie Wasser verhält. Vielmehr ist Plasma elastisch, zähflüssig und verändert wie Ketchup je nach angelegtem Druck sein Fließverhalten, wird also dünn- oder zähflüssiger.

Die Erkenntnisse sind bedeutsam, um die Vorgänge bei Thrombosen, Aneurysmen oder Gefäßablagerungen besser zu verstehen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Wissenschaftler in den Physical Review Letters. Die American Physical Society setzt die Arbeit auf ihrer Physics-Website auf die „Focus“-Liste wichtiger Physik-Meldungen: http://physics.aps.org

Blut fließt anders als Wasser. Das weiß jeder, der sich schon einmal geschnitten hat: Blut strömt zäh, dickflüssig, sprunghaft. Der Vergleich mit Ketchup wird darum nicht nur beim Film gezogen. Die Experten sprechen bei Blut von einer „Schubspannungs-Flüssigkeit“ oder einer „nicht-Newtonschen“ Flüssigkeit – zu deren Paradebeispielen eben auch Ketchup zählt. Die Fachbegriffe stehen für Flüssigkeiten, deren Art zu fließen sich unter bestimmten Voraussetzungen verändert: Manche werden mehr, andere weniger zähflüssig. Blut wird – wie Ketchup – bei höherem Druck flüssiger. Hierdurch kann Blut auch in kleinsten Äderchen fließen. Wasser fließt demgegenüber immer gleich.

Bislang wurde angenommen, dass diese besonderen Fließeigenschaften des Blutes vor allem von den roten Blutkörperchen herrühren, die in hoher Konzentration von etwa 45 Prozent darin vorkommen. Das Blutplasma wurde eher als Schauplatz des Geschehens und nicht als aktiver Mitspieler angesehen. Seit Jahrzehnten ging die Forschung davon aus, dass Blutplasma wie Wasser fließt. Immerhin besteht diese Flüssigkeit, in der die Blutzellen schwimmen, tatsächlich zu rund 92 Prozent aus Wasser. Jetzt belegen Ergebnisse von Forschern der Saar-Universität und der University of Pennsylvania, dass auch das Plasma „ein ganz besonderer Saft“ ist und den Blutfluss entscheidend beeinflusst: Ihre Forschungen zeigen, dass Blutplasma selbst eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit ist.

Das komplexe Fließ- und Strömungsverhalten des Blutplasmas könnte nach den neuen Erkenntnissen eine entscheidende Rolle bei Ablagerungen an Gefäßwänden, Aneurysmen oder Thrombosen spielen. Die Forschungsergebnisse können daher helfen, solche pathologischen Vorgänge am Computer zu simulieren.

Die Forschergruppe des Experimentalphysikers Christian Wagner und des Ingenieurwissenschaftlers Paulo E. Arratia haben das Fließ- und Strömungsverhalten des Blutplasmas in Experimenten nachgewiesen. An der Saar-Universität wurden so genannte Tropfenexperimente durchgeführt. Blutplasma wurde hierzu in speziellen Versuchsaufbauten zum Tropfen gebracht beziehungsweise zwischen zwei Platten platziert und diese auseinandergezogen. Die Forscher analysierten die Vorgänge unter Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras mit hochauflösenden Mikroskop-Objektiven. „Bei unseren Versuchen haben wir eine Fadenbildung, also eine Dehnungsviskosität des Blutplasmas festgestellt, die bei Wasser nicht vorkommen kann“, erklärt Professor Wagner. Das Plasma zeigt „viskoelastische“ Eigenschaften, das heißt, es verformt sich elastisch und ist zähflüssig und bildet dabei für nicht-Newtonsche Flüssigkeiten typische Fäden.

Mit Mitteln der Mikrofluidik wurde an der University of Pennsylvania gearbeitet: Prof. Arratia und sein Team entwickelten ein Modell eines Mikrogefäßsystems und untersuchten das Fließverhalten des Plasmas. Ihre Messungen ergaben, dass Blutplasma ein anderes Fließverhalten als Wasser zeigt und darüber hinaus einen deutlich größeren Strömungswiderstand vorweisen kann. „Diese Erkenntnisse wurden auch möglich durch neu entwickelte mikrofluidische Messgeräte, die empfindlich genug sind, um die feinen Unterschiede im Fließverhalten von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten zu messen“, erläutert Professor Arratia.

In Untersuchungen des Strömungsverhaltens des Blutplasmas konnte Professor Wagner mit seinem Team außerdem nachweisen, dass das Plasma Verwirbelungen im Blut beeinflusst. Diese könnten zum Beispiel Ablagerungen und in deren Folge etwa Thrombosen verursachen. In einem Versuch ließen die Forscher Plasma durch eine Engstelle fließen wie bei einer Gefäßverengung oder einem „Stent“, das ist ein medizinisches Implantat, das zur Stütze in Blutgefäße eingebracht wird: Sie stellten Verwirbelungen am Ende der Verengung, aber auch am Beginn der Engstelle fest, die durch die viskoelastischen Eigenschaften des Blutplasmas ausgelöst werden.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Forschung im Graduiertenkolleg „Strukturbildung und Transport in komplexen Systemen“ der Saar-Universität. Die US National Science Foundation förderte die Forschung an der University of Pennsylvania (CBET- 0932449).

Originalpublikation:
M. Brust, C. Schaefer, R. Doerr, L. Pan, M. Garcia, P. E. Arratia, and C. Wagner (2013):
"Rheology of human blood plasma: Viscoelastic versus Newtonian behavior",
Phys. Rev. Lett., 110, 078305 (2013)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.078305
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.078305
Focus-Meldung auf der Physics-Website (http://physics.aps.org/):
http://physics.aps.org/articles/v6/18 (mit Video)
Kontakt:
Professor Dr. Christian Wagner
Fachrichtung Experimentalphysik, Universität des Saarlandes
Tel.: 0049 (0)681 302-3003 oder -2416; E-Mail: c.wagner@mx.uni-saarland.de
http://agwagner.physik.uni-saarland.de/
Professor Paulo E. Arratia
Department of Mechanical Engineering and Applied Mechanics, University of Pennsylvania
Tel.: 001 (215) 746-2174; E-mail: parratia@seas.upenn.edu
www.seas.upenn.edu/~parratia
Pressefotos für den kostenlosen Gebrauch finden Sie unter www.uni-saarland.de/pressefotos. Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen.

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681/302-2601) richten.

Friederike Meyer zu Tittingdorf | idw
Weitere Informationen:
http://physics.aps.org/
http://www.uni-saarland.de/pressefotos

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wissenschaftliches Neuland: Die aufregende Liaison von Zucker und Proteinen
21.09.2017 | IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften GmbH

nachricht Überleben auf der Schneeball-Erde
21.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Granulare Materie blitzschnell im Bild

21.09.2017 | Verfahrenstechnologie

Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

21.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Überleben auf der Schneeball-Erde

21.09.2017 | Biowissenschaften Chemie