Hüceyrə Ayırma Texnologiyasında Yeni Kəşf

Osaka Universiteti, Kansai Universiteti və Okayama Universitetinin birgə tədqiqat qrupu superkompüter “Fugaku”nun gücündən istifadə edərək mikrokanallarda hissəciklərin ayırma mexanizmini araşdırıb. Bu araşdırma, yumşaq hissəciklərin sərt hissəciklərdən fərqli fokuslanma davranışını nümayiş etdirərək erkən xərçəng diaqnostikasında inqilabi imkanlar təqdim edir.

Mikrokanallar və Hüceyrə Ayırmanın Əhəmiyyəti

Mikrokanallar, mikroskopik miqyasda mayeləri idarə etməyə imkan verir. Hüceyrələrin ayırma davranışını idarə etmək, xərçəng hüceyrələrinin erkən aşkarlanması və müalicə effektivliyinin izlənməsi üçün kritikdir. Əvvəlki tədqiqatlar əsasən sərt hissəciklərə fokuslanmışdı. Bu hissəciklər adətən kanal divarlarına yaxın yerlərdə cəmlənir. Yumşaq hissəciklərin davranışı isə indiyə qədər tam araşdırılmamışdı.

Araşdırmanın Gedişatı

Tədqiqat qrupu hüceyrələrin ölçüsünü və yumşaqlığını təqlid edən xüsusi hidrogel hissəciklərdən istifadə edib. Eksperimentlər, simulyasiyalar və nəzəri modellər vasitəsilə hissəciklərin fokuslanma davranışını araşdırıblar. Sərt hissəciklər kanal divarlarına yaxın nöqtələrdə cəmlənərkən, yumşaq hissəciklər kanalın mərkəzində və ya diaqonallar boyunca fokuslanır. Bu davranış axın şəraitindən asılı olaraq dəyişir.

“Fugaku”nun Roluna Baxış

Superkompüter “Fugaku” müxtəlif axın rejimlərində hissəciklərin davranışını simulyasiya etmək üçün istifadə olunub. Simulyasiyalar göstərib ki, fokuslanma davranışı Reynolds (inertiya) və Kapilyar (deformasiya qabiliyyəti) nömrələrinin nisbəti ilə idarə olunan bir “faz keçidi” ilə əlaqədardır. Bu nisbət Laplas nömrəsi adlanır. Yeni nəzəri model bu keçidi izah edərək fizikanın əsas prinsiplərini ortaya qoyub.

Tətbiqi Perspektivlər

Araşdırma mikrokanal dizaynını empirik yanaşmadan elmi əsaslara yönəldərək yeni nəsil mikrofluidik texnologiyalara yol açır. Bu texnologiya hüceyrə ayırmada deformasiya qabiliyyətini əsas dizayn parametri kimi daxil edir. Bu, xərçəng hüceyrələrinin deformasiya fərqliliyinə əsaslanaraq diaqnostikanı təkmilləşdirəcək, həmçinin müalicə effektivliyini izləmək üçün hüceyrə sərtliyindəki dəyişiklikləri müəyyən edəcək.

Araşdırmanın Gələcək İstiqamətləri

Araşdırmanın baş müəllifi Yuma Hirohata bildirib: “Biz bu texnologiyanı inkişaf etdirərək onun səhiyyə və biotexnologiya sahəsində tam potensialını reallaşdırmağa sadiqik.”

Daha ətraflı məlumat üçün: Yuma Hirohata və digərləri, “Hidrogel hissəciklərinin kvadrat kanal axınlarında inertial miqrasiyası üzrə eksperimental və rəqəmsal araşdırma”, Journal of Fluid Mechanics (2025). DOI: 10.1017/jfm.2025.10574.