Говорят, что есть взрыв на военной базе. Несколько солдат страдают сотрясение мозга и другие травмы головного мозга. Может некоторые травмы быть вызвана крошечными пузырьками, которые формируют и развал внутри черепа при травме головы?
Исследователи Университета штата Айова при поддержке грантов от Управления военно-морских исследований, использовании их опыта при изготовлении микроструктур изучить и описать повреждения клеток головного мозга, вызванных образования и схлопывания микропузырьков-процесс, известный как кавитация.
Исследователи сообщают о своих выводах в статье, появилась на обложке июльского 2020 выпуск научно-технического журнала глобальных проблем. Ведущие авторы-Николь Хашеми, Айова государственный доцент машиностроения, и Алекс вреде, бывший аспирант и научный сотрудник в лаборатории по Хашеми.
Исследователи пишут, что микропузырьки измеряется в микронах-это микрон, что может сформировать в спинномозговой жидкости внутри черепа при черепно-мозговых травмах.
Исследователи писали: «формирование и резкого обвала» этих микропузырьков может быть ответственным за часть ущерба в черепно-мозговой травмой.
Повреждения пузыря может звучать тривиально. Но коллапса, и в результате ударной волны, как известно, повреждение стальной основы лодочных винтов. Исследователи сообщают, что предварительные исследования указывают на расширения и схлопывания микропузырьков создает силы от 0,1 до 20 МПа, или 14,5 до 2900 фунтов на квадратный дюйм.
«… Так мы с тревогой осознают вред, который наносит кавитации на уязвимые ткани мозга», — пишут исследователи.
Ищу изменения в клетках головного мозга
Чтобы проверить и выявить влияние кавитации внутри черепа, исследователи смоделировали мозг, создавая 3D-культуры клеток платформа для астроцитарных клеток (звездчатые клетки головного и спинного мозга, которые активны в поддержке, обслуживанию и ремонту центральной нервной системы). Они погрузили на платформы клеточной культурой в небольшой бак и создаются микропузырьки около 60 микрон в размер. Некоторые из микропузырьков придерживался клетка-Ладена микрофибры эшафот.
Исследователи включают ультразвуковое устройство в аквариуме, разрушение микропузырьков и создания кавитации. (Они также использовали ультразвуковой прибор по контрольной группой клеток, которые не подвергались воздействию кавитации.)
Исследователи искали два вида эффектов:
Во-первых, они использовали инвертированный микроскоп для записи каких-либо морфологических изменений в клетках. Во-вторых, они работали с коллегами в колледже штата Айова ветеринарной медицины, чтобы оценить, существуют ли генетические изменения в клетках.
Исследователи нашли кавитации в камерах усадки и шероховатость их поверхностей. Клетки появились вытянуть и вырастить, когда снимки были сделаны 22 и 48 часов после кавитации. Даже так, исследователи обнаружили рост клеток после 48 часов — в пересчете на площадь поверхности … было вдвое меньше, чем в контрольных клетках.
Исследователи также обнаружили клетки повреждены кавитации имели повышенную экспрессию генов, таких как ФНО-α и ИЛ-6, которые связаны с воспалительными заболеваниями, такими как инфекция с ОРВИ-ков-2 вируса и неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера заболеваний.
«Взятые вместе, эти результаты подтверждают, что окружающие кавитации пагубно сказывается на функции астроцитарных,» исследователя написали.
Проектирование лучше каски
Сказал Хашеми, пока врачи ищут методы лечения повреждения мозга, вызванного кавитацией, она сказала, что инженеры могут работать для определения места в мозге, где кавитация является наиболее вероятным.
«Карте место возникновения кавитации могут быть непосредственно использованы для проектирования шлем, который гасит силу и снижает возможность кавитации,» исследователя написали.
И хотя данное исследование фокусируется на военные каски, сказал Хашеми одни и те же идеи могут быть применены к шлемам для футбола и других видов спорта.
«Это исследование смотрит на приложениях боя, но в футболе есть похожие удары и ударные волны», — сказал Хашеми. «Игроки получают легкие формы черепно-мозговой травмы. Игроки могут не осознавать этого, но последствия кавитации травм будет там.»
Вреде, Хашеми бывший аспирант, который сейчас работает в качестве динамических систем, инженер-моделирование для John Deere в Дабек, сказал, что проект научил его есть большая потребность для Больше исследования и разработки.
«Люди, которые служили нашей стране и вернуться с травмами действительно опираясь на исследования, чтобы найти ответы», — сказал он. «Ответы могут улучшить качество жизни для наших ветеранов и всех повезло пройти черепно-мозговой травмы.»