Análise de fenômenos de transporte do escoamento de sangue na microcirculação

Abstract

A camada livre de células sanguíneas escoando adjacente à parede de micro-vasos na micro-circulação é de vital importância no transporte de glóbulos vermelhos saturados de oxigênio para tecidos não saturados. O presente projeto propõe-se a examinar esse escoamento considerando o fluido adjacente à parede como plasma sanguíneo e no núcleo do micro-vaso (plasma) um líquido modelado tanto usando modelos Newtonianos de viscosidade conhecida até não-Newtoniano de viscosidades aparente e efetivas. A viscosidade intrínseca ou efetiva pode ser calculada teoricamente como uma função do diâmetro adimensional do vaso em concordância com observações experimentais. O modelo teórico sugere que em suspensões como o sangue, a viscosidade aparente pode ser reduzida pela distribuição não-uniforme de células. Então, a formação da camada de plasma é explicada em termos do balanço de dois mecanismos de transporte: uma convecção devido a interação parede do vaso-célula e o efeito de difusão hidrodinâmica das partículas. De acordo com o modelo proposto, as células podem ser transportadas respectivamente para dentro e para fora do centro da região do microvaso. Uma emulsão em alta razão de viscosidade é usada para calcular a difusividade e a velocidade de migração de partículas. Soluções assintóticas serão usadas para calcular a espessura da camada de plasma adjacente e a distribuição de fração volumétrica como função do tempo, da distância entre a parede do micro-vaso, da fração volumétrica dos glóbulos vermelhos (hematócrito típico), do número de Péclet, do número de capilaridade e da razão de viscosidade das fases dispersacontínua. Os resultados indicam que existe um decréscimo da espessura da camada de plasma adjacente com os números de Péclet e de Capilaridade. Em adição, descreve-se um camada limite associada a gradientes de concentração de partículas que se formam nas vizinhanças da parede do micro-vaso. Uma possível aplicação do trabalho proposto seria usar os resultados do mesmo para diagnosticar doenças com base em mudanças na viscosidade intrínseca fora dos padrões fisiológicos devido possíveis anomalias no sangue como anemia falciforme e câncer de medula. Também foi feito um estudo sobre a relação entre o formato da célula e a sua energia de flexão, com a motivação de verificar que formatos bicôncavos minimizam a energia de flexão para geometrias de mesmos volumes, áreas e propriedades mecânicas.