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Projekt
Computersimulationen von roten Blutzellen in transienten Strömungen
Antragsteller
Professor Dr. Stephan Gekle
Fachliche Zuordnung
Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 349558021
Rote Blutzellen (RBCs) sind die häufigste Zellart in Säugetieren. Ihre hohe Deformierbarkeit erlaubt es ihnen, ohne Beschädigung selbst durch kleinste Mikrokapillaren zu strömen. In etwas größeren Gefäßen wie Arteriolen oder Venolen führt diese Deformierbarkeit zu komplexen Bewegungsmustern wie dem sog. Croissant oder dem periodisch oszillierenden Slipper Zustand. Übergeordnetes Ziel des Projekts B3 ist es, das Verhalten von RBCs in pulsierenden und transienten Strömungen mit Hilfe numerischer Simulationen zu verstehen. In der ersten Phase konzentrierten wir uns, neben methodischen Weiterentwicklungen, auf die Untersuchung von pulsierenden sowie transienten Strömungen in geraden Mikrokanälen. In sehr guter Übereinstimmung unserer Simulationen mit Experimenten aus A4 (jetzt A5) konnten wir zeigen, dass zeitlich veränderliche Drücke zu Übergängen in den Bewegungsformen führen, die für steigende/fallende Drücke sehr unterschiedlich schnell ablaufen. In der zweiten Phase werden, in Übereinstimmung mit dem generellen Konzept der Forschergruppe, komplexe Geometrien und viskoelastische Flüssigkeiten im Fokus stehen. Zunächst sind methodische Erweiterungen zur Implementierung einer viskoelastischen Flüssigkeit in unserer Lattice Boltzmann Methode geplant. Diese werden wir dann in enger Zusammenarbeit mit A4 nutzen, um das Strömungsverhalten von RBCs in Polymerlösungen zu untersuchen, welche im klinischen Alltag als sog. plasma expander nach schweren Verletzungen eingesetzt werden. Unsere Untersuchungen zu transienten Strömungen werden wir fortsetzen, indem wir RBCs beim Passieren von räumlich veränderlichen Geometrien wie z.B. Verengungen, Bifurkationen (in-vitro mit A5) oder auch von porösen Mikrothrombosen (in-vivo mit A4) untersuchen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
