Varje gång ett blodkärl delar sig i mindre kärl, röda blodkroppar (RBC) presenteras med samma beslut:Ta den vänstra kapillären eller den högra. Även om man skulle kunna tro att RBC skulle dela sig jämnt vid varje vägskäl, det är känt att vid vissa tidpunkter, RBC verkar föredra ett kärl framför det andra. En ny datormodell försöker avgöra varför RBC beter sig så här, reda ut ett av de största mysterierna i vårt kärlsystem

Ett par forskare från Rutgers University har demonstrerat en ny direkt numerisk simulering i Vätskors fysik , som förutsäger flödet av RBC genom kroppens nätverk av kapillärer. Genom att konstruera ett nätverk av virtuella kapillärer, teamet fann att inte bara kan flödet genom så kallade moderkärl ibland bli skevt, vilket leder till en ojämn fördelning av röda blodkroppar i dotterkärl, men dessa korsningar växlar också mellan ett jämnt och ojämnt flöde över tiden.

"Detta är det biologiska problemet som har enorm betydelse i friska tillstånd och sjukdomstillstånd, " sa Prosenjit Bagchi, en av författarna till tidningen. "Dessa fenomen har varit kända i århundraden, men när det gäller högfientlig beräkningsmodellering, det har inte varit mycket."

Bagchi liknar uppdelningen av blodkroppar vid bifurkationer längs blodkärlen med bilar i trafik där, ibland, omvägar sker. Allt från en skada, till en blockerad kapillär, att en tumör skapar nya kärl för att mata sig själv kan leda till att ett blodkärl går ur bruk. "När det kommer till blodkärl, vi använder eller förlorar det, " sa Bagchi. "Om en stad ser att ingen kör på en viss väg, de kommer att sluta hänga med det och kanske kassera det. Mikrovaskulära nätverk förändrar ständigt sin arkitektur, även under åldringsprocessen."

En framstående metod för att modellera uppdelning av röda blodkroppar, kallas plasmaskumning, återger röda blodkroppar som oändligt små prickar som rör sig genom ett blodkärl. Bagchis grupp blev förvånade över att lära sig hur mycket denna teknik underförutsäger uppdelningsbeteendet och leder till mycket ojämn distribution av celler i ett nätverk. Genom att överväga effekten av cellstorleken, känd som cellscreening, teamet modellerade flöde med mycket mindre heterogenitet i cellfördelning.

Gruppens arbete kastar nytt ljus på ett långvarigt antagande att blodkärlsbifurkationer antingen fördelar RBC proportionellt eller oproportionerligt i förhållande till flödet. Istället, deras resultat visade att fartyg kan växla mellan jämn och ojämn uppdelning, baserat på faktorer inklusive uppströmsmekanismer som flyttar RBC till ena sidan av moderkärlet, hopsamling av röda blodkroppar vid bifurkationspunkter, eller förändringar i flödesmotståndet i dotterkärlen.

Bagchi sa att han hoppas att hans fynd och modell kommer att visa sig vara ett användbart verktyg för forskare som vill bättre förstå blodflödet i mikrovaskulära nätverk. I framtiden, hans team tittar mot andra partiklar, inklusive hur läkemedelspartiklar fördelas, för att exakt förutsäga deras transport genom kapillärnät.