Diffusionskoeffizient von Zellen im Blut?

Wie hoch ist der Diffusionskoeffizient von weißen Blutkörperchen? Ist es gut definiert oder sind die Zellen zu groß und zu wenige, um in diesem Zusammenhang als Partikel behandelt zu werden?

PS Ich habe versucht, das nachzuschlagen, aber was ich unweigerlich finde, sind Diffusionskoeffizienten von Molekülen in Zellen, was ich nicht will.

Zellen im Blutfluss werden in erster Näherung dem Fluss folgen. Natürlich ist der Blutfluss sehr komplex und beinhaltet viele Wechselwirkungen, daher entsteht daraus eine Art „effektive Diffusion“, die von vielen Parametern abhängt (z. B. Flussgeschwindigkeit, Pulsatilität, Hämatokrit ...).

Antworten (2)

Zellen können durchaus als streuende Objekte betrachtet werden. Der Ursprung der "Diffusion" kann jedoch ganz anders sein als beispielsweise bei einer Perle im Wasser. Der Grund dafür ist, dass die thermische Bewegung, die die Diffusion einer mikrometergroßen Perle erzeugt, für eine (große) Zelle viel weniger wichtig sein kann. Zum Beispiel der Diffusionskoeffizient aufgrund thermischer Kräfte einer Kugel in einer Flüssigkeit mit Viskosität η Ist

D T H e R M = k B T 6 π η R
Wo R ist der Zellradius (dies ist das "Stokes-Einstein"-Ergebnis). Für ein weißes Blutkörperchen (z. B. 10 Mikrometer Radius) würde dies - vorausgesetzt, Blut ist mindestens so viskos wie Wasser - zu thermischen Diffusionskoeffizienten von etwa 1 Mikrometer führen 2 /Stunde- dh wir würden viele viele Stunden brauchen, damit eine Zelle ihren eigenen Durchmesser zurücklegt. Dieses Ergebnis vernachlässigt eine Reihe von Komplexitäten - Blut ist nicht perfekt viskos, es gibt eine wirklich hohe Dichte an roten Blutkörperchen im Blut usw. ... aber das grundlegende Ergebnis ist, dass das thermische Buffeting, das die Diffusion einer kolloidalen Perle antreibt, dies nicht ist genug, um eine Zelle zu fahren.

Zellen sind jedoch keine passiven Perlen! Sie kriechen sowohl zufällig als auch (wie Cancerconnector anmerkt) als Reaktion auf Signale wie chemische Gradienten. Wenn eine Zelle mit einer Geschwindigkeit kriecht v und behält seine Orientierung über eine Zeit bei τ , ist es vernünftig, seine Bewegung zu beschreiben (über Zeiten viel länger als τ als diffusiv mit einem effektiven Diffusionskoeffizienten

D M Ö T ich l ich T j = 1 2 v 2 τ
die Sie hauptsächlich aus der Dimensionsanalyse oder strengeren Modellen erhalten können. Für weiße Blutkörperchen v in der Größenordnung von Mikrometern/Minute liegt – zumindest gemessen auf Objektträgern – kann es im Körper anders sein. τ ist ein paar Minuten, so D M Ö T ich l ich T j liegt in der Größenordnung von vielen Mikrometern 2 /Minute - Größenordnungen schneller als bloße thermische Diffusion.

Eine gute Einführung in die Modellierung dieser Frage sind wahrscheinlich die Kapitel 9-11 von Leah Edelstein Keshets "Mathematical Models in Biology", und sie zitiert einige klassische Lauffenberger-Artikel über die Reaktion von Makrophagen usw. Möglicherweise haben Sie online Zugriff darauf: http:// dx .doi.org/10.1137/1.9780898719147

Beachten Sie auch, dass alles, was ich bisher gesagt habe, den Blutfluss vernachlässigt - wenn dies für Ihr Problem wichtig ist (was vom Kontext abhängt), können die Dinge komplexer werden (Sie müssen den Fluss in Ihre Diffusionsgleichung aufnehmen). Aber die Verwendung von Diffusionsgleichungen zur Modellierung der Ausbreitung zufällig beweglicher Zellen ist ein sehr verbreiteter Ansatz, und es gibt viel Literatur dazu!

Dies ist eine schwierige Frage, da weiße Blutkörperchen chemo- und haptotaktische Reaktionen zeigen und auch wegen ihrer Größe – obwohl Zellen oft so modelliert werden, dass sie sich durch Diffusion bewegen (insbesondere Krebszellen, siehe: „Modellierung biologischer Invasionen: Maßstab von Individuum zu Population an Schnittstellen " als eines von VIELEN Beispielen). Man könnte ihre Bewegung in einer Schüssel modellieren und einen Diffusionskoeffizienten ermitteln, aber ich bin mir nicht sicher, welchen Nutzen dies haben würde. Warum willst du das wissen? Gibt es eine andere grundlegende Frage?

Keine Grundfrage. Ich entwickle ein mathematisches Modell von Zellen im Plasma. Ich brauche nur eine Größenordnung Schätzung.
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