Informe de Laboratorio de BiomaterialesIBIO 2651

Laboratorio Nº. 2: Reología de la SangreBarraquer, J. I. 1, Serna, J. A. 1, Ramírez, J. L. 1

(1)Universidad de los Andes. Bogotá, Colombia

Resumen- El desarrollo del presente informe tiene como fin analizar los datos de dos pruebas realizadas para evaluar el comportamiento reológico de la sangre bajo determinadas condiciones. El primero es una prueba oscilatoria (barrido) que estudia el proceso de coagulación, de tal forma que sea comparable con las pruebas clínicas como el tromboeslatógrafo. El segundo método, es una prueba de flujo para estudiar el comportamiento de la sangre a diferentes tasas de corte, y para dos tipos de personas: Fumadora y no fumadora. De esta manera, con el análisis de los datos se puede observar el comportamiento de la sangre bajo determinadas tasas de corte, así, para tasas menores se comporta como fluido newtoniano, y para altas como Bingham. Por otro lado, se observó el cambio reológico de la sangre para una persona fumadora y no fumadora, siendo más viscosa para la primera; así como la influencia de un anticoagulante en la disminución de la coagulación sanguínea, y por lo tanto, de su viscosidad.

Palabras clave-Reología, reómetro, sangre, tasa de corte, viscosidad, tromboelastograma, coagulación

I. INTRODUCCIÓN

II. MATERIALES Y MÉTODOS

Para el desarrollo del presente informe los datos de los experimentos fueron suministrados por las asistentes graduadas. De esta manera, las metodologías que usaron para la obtención de los datos fueron los siguientes:

1. Prueba Oscilatoria: Realizaron una prueba de barrido en el tiempo utilizando el reómetro Discover Hybrid Rheometer con una geometría de platos paralelos de 20 mm, una frecuencia constante de 0.1Hz y una deformación de 0.0829 rad. Lo anterior con el fin de estudiar el proceso de coagulación de la sangre, de tal manera que sean comparables con el tromboeslatógrafo a nivel clínico.

2. Pruebas de flujo: Por medio del reómetro Discover Hybrid Rheometer con una geometría de platos paralelos de 20 mm, realizaron una prueba de flujo para estudiar el comportamiento de la sangre a diferentes tasas de corte y bajo distintas condiciones. La prueba fue realizada en un rango de tasas de corte de 0.01-200 Hz, y para dos tipos de personas: fumadora y no fumadora.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Gráfica de los datos en función del tiempo de acuerdo a un tromboelastograma (ver anexos). Corrimiento de R cuando se un anticoagulante y un procoagulante en la sangreDado que R en la lectura de tromboelastograma es el período transcurrido entre la colocación de la sangre y el comienzo de la formación de fibrina, de modo que refleja la acción de los factores de coagulación, se espera que: R aumente cuando se usa un anticoagulante dado que inhibe los factores de coagulación, y cuando se usa un procoagulante se espera todo lo contrario dado que cumple la función opuesta, ser un precursor de los factores de coagulación.

¿Por qué es comparable la prueba reológica realizada con los datos arrojados por el tromboelastógrafo? Porque precisamente el tromboelastógrafo grafica la viscosidad y el Angulo alfa de la muestra, entonces es de esperarse que la gráfica del tromboelastógrafo tenga relación con los datos obtenidos en la prueba. Esto es evidenciable en el momento en que se grafican los datos obtenidos para viscosidad y ángulo alfa donde presentan gráficamente una figura similar a la del tromboelastógrafo.

Descripción de la ecuación constitutiva de la sangre (Fluido de Casson)

√τ=√τ0+k √ dudr

FluidoCasson(1)

La ecuación (1) del fluido de Casson de la sangre se explica como sigue: en la sangre normal, la viscosidad es muy elevada con tasas de corte próximas a cero, ya que en estas

Barraquer, José., Serna, J., & Ramírez, Juan. (2016)

condiciones los eritrocitos están agregados [1]. Si se partiera de tasa cero el comportamiento de la sangre se asemejaría al de un fluido pseudoplástico (requeriría un esfuerzo umbral τ0 para comenzar a fluir), y los eritrocitos comenzarían a desagregarse [2]. Una vez desagregados, la viscosidad disminuye adicionalmente porque los glóbulos rojos que se acumulan en la membrana muestran un movimiento deslizante, lo cual reduce la fricción viscosa. Con tasas de corte superiores, los eritrocitos sufren una deformación reversible que reduce aún más la viscosidad, y bajo estas condiciones la sangre se comporta como un plástico de Bingham [2]. Así, resumiendo la ecuación (1) explica que la sangre tiene dos comportamientos dependiendo de la tasa de corte: a tasas de corte bajas, la sangre se comporta como fluido pseudoplástico, mientras que para tasa altas de corte muestra un comportamiento de Bingham.

Gráficas de los datos de viscosidad [cP] vs tasa de corte [1/s] (Ver Anexos).Relacione los resultados con la ecuación constitutiva de la sangre encontrando los parámetros de α, β, τ0, τ1 y m. Discuta sobre los resultados encontrados.

Viscosidad de la sangre en condiciones fisiológicas (Averiguar tasa de corte fisiológico).

Análisis de la gráfica 1

La prueba (gráfica 1) evalúa el

comportamiento de la sangre en presencia de dos tipos de anticoagulantes que afectan diferentes partes de la cadena de coagulación, evaluando la viscosidad contra tasa de corte para cada una de las muestras.Como es evidenciable en la gráfica, las muestras de sangre con aspirina y EDTA muestran una menor viscosidad ante la tasa de corte comparativamente con las muestra de sangre normal. Lo que a primera mano permite entender que efectivamente estos compuestos afectan el comportamiento de la sangre.El efecto asociado a la baja viscosidad es la acción de coagulación, pues los compuestos usados inhiben la

producción de precursores capaces de formar el trombo. Al inhibirse los elementos asociados a la producción del trombo, la tasa de producción de este y sus precursores es baja en la sangre dando como resultado una sangre menos viscosa [3].Comparativamente con los compuestos utilizados es evidenciable que la EDTA afecta de mayor manera la viscosidad de la sangre. Esto puede deberse a su participación en la inhibición de él ion calcio necesario para el inicio de las vías de coagulación, mientras que la aspirina inhibe irreversiblemente la actividad de la Ciclooxigenasa por lo que no se puede producir Tromboxano A2 el cual, al parecer, no afecta de igual medida que el EDTA la cascada de coagulación . Esto nos permite entender como la cadena de coagulación se ve afectada de diferente magnitud ante la inhibición de diferentes partes de sus componentes [3].

IV. CONCLUSIONES

El tromboelastógrafo, es un método efectivo a la hora de analizar el comportamiento de la coagulación de la sangre, pues presenta información relevante con respecto a patologías referentes a la coagulación, esto es evidenciable al analizar la gráfica y compara la distancia del componente R y K con los de un resultado normal, los cuales arrogan información con respecto a el estado de la coagulación que presente la muestra a evaluar.

El funcionamiento de la cascada de coagulación se puede ver afectada debido a los componentes de esta que se ven inhibidos. Como se vio en los datos de las moléculas anticoagulantes, cada una de estas moléculas afectaba de diferente magnitud la viscosidad, por ende la capacidad de coagulación de la sangre, y esto estaba debido a la parte de la cascada de coagulación que afectan.

La sangre es un fluido cuyo comportamiento reológico es variable dependiendo de la tasa de corte que se le aplique. A pequeñas tasas de corte, se comporta de una manera (pseudoplástica), mientras que al incrementar la magnitud de la tasa de corte, su comportamiento cambia (plástico de Bingham).

V. REFERENCIAS

[1] Ratner, B.D., Hoffman, S., Schoen, F., and Lemons. J. (2002).Biomaterial

[2] Berga Cansafont (1977). Comportamiento reológioco de la sangre. [ONLINE] Available at: http://ropdigital.ciccp.es/pdf/publico/1977/1977_octubre_3150_03.pdf. [Last Accessed 11 de septiembre 2014].

[3] Moreno, L., Calderas, F., Sanchez-Olivares, G., Medina-torres, L., sánchez-solís, A. and Manero, O. (2013). La sangre humana desde el punto de vista de la reología. [Online] Research Gate.

Departamento de Ingeniería Biomédica, Universidad de los Andes |2

Gráfica 1. Viscosidad Vs Tasa de corte para la sangre normal con EDTA y aspirina.

Barraquer, José., Serna, J., & Ramírez, Juan. (2016)

Available:https://www.researchgate.net/publication/258848400_La_sangre_humana_desde_el_punto_de_vista_de_la_reologia [Accessed 23 Feb. 2016].

VI. ANEXOS

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