Bagaimana darah mirip dengan saus tomat

Darah telah lama menjadi fokus penelitian – namun masih memberikan beberapa kejutan. Sebuah studi baru mengungkapkan bahwa plasma, cairan tempat sel darah bergerak, bertindak seperti benda padat dalam skala kecil.

Darah adalah suspensi sel dalam cairan. Saat mengalir, ia menghasilkan oksigen dan nutrisi penting ke seluruh bagian tubuh. Melalui pemahaman yang lebih baik tentang plasma darah – larutan yang sebagian besar terdiri dari air yang membawa sel darah merah dan putih, trombosit, garam, protein dan lemak – peneliti dapat memodelkan pergerakan darah dalam tubuh manusia dengan lebih akurat dan menggunakan informasi tersebut untuk mengembangkan pengganti buatan.

Dalam skala kecil, ras asli, seperti Kecap, bekerja dengan elastis. Bayangkan wabah pengunjung restoran: saus tomat dalam botol kaca. Anda mengocok dan mengocok botolnya, tetapi seperti benda padat, kain yang membandel tidak mau bergerak. Akhirnya, saus tomat masuk ke mode cair dan memenuhi piring dengan warna merah.

Para ilmuwan sebelumnya mengaitkan perilaku ini dengan sel darah yang mengapung di dalam plasma, bukan plasma itu sendiri. Dan tes menunjukkan bahwa plasma memang merupakan cairan normal, tanpa elastisitas dari sisi ke sisi.

Tidak sesederhana itu

Namun, tidak semua ilmuwan setuju dengan anggapan bahwa plasma itu normal. Dengan munculnya kamera berkecepatan tinggi yang terjangkau, mereka mampu melakukan tes baru terhadap elastisitas elongasional plasma. Dan salah satu eksperimen tersebut, diterbitkan di Surat ulasan fisikmenunjukkan bahwa plasma tidak sesederhana yang selama ini diyakini.

Para peneliti di Universitas Saarland di Saarbrücken, Jerman, perlahan-lahan mengeluarkan dua piring dengan plasma di antaranya dan mengeluarkan cairan. Gambar kamera berkecepatan tinggi menunjukkan benang tipis bercahaya yang menghubungkan kedua pelat. Benang sempit ini menunjukkan bahwa plasma adalah ikan yang keren.

“Elastisitas visco berarti Anda memiliki sifat cair dan padat,” kata rekan penulis Christian Wagner. Kombinasi viskositas dan elastisitas dapat dideteksi setelah molekul berbentuk rantai panjang berada di dalam cairan. Saat plasma mengalir ke arah tertentu, rantai memanjang dan mengubah orientasi, serta memberikan elastisitas yang kuat.

“Perilaku khusus plasma ini terkait dengan perluasan aliran,” kata Wagner. Perpanjangan aliran menjadi penting jika darah harus melewati pembuluh darah yang menyempit atau melewati gumpalan. Untuk menguji situasi seperti ini, rekan kerja Wagner di Universitas Pennsylvania Plasma menjalankan perangkat mikro-cair.

Mereka membangun saluran kecil yang lebarnya hanya puluhan mikron, seukuran rambut manusia, dan mengirimkan plasma mengalir melalui saluran mini tersebut. Pada satu titik di samping panjangnya, saluran tersebut menyempit dan memaksa plasma melebar agar dapat melewati celah tersebut. Ketika alirannya meluas, alirannya berubah dengan cara yang merupakan ciri khas fluida kental kompleks, tidak normal.

Perilaku plasma yang dapat diregangkan menjadi signifikan dalam skala kecil, namun masih merupakan bagian penting dalam memprediksi pergerakan darah, terutama di kapiler kecil. Dengan informasi akurat tentang perilaku darah, para ilmuwan dapat membuat model tiga dimensi aliran darah di sekitar jantung pasien tertentu, membantu dokter menilai risiko aneurisma dan merencanakan operasi yang lebih aman.

“Untuk mensimulasikannya, tentu saja Anda harus mensimulasikan karakteristik aliran darah dengan presisi terbaik,” kata Wagner.

Informasi terbaru tentang plasma ini juga dapat membantu para peneliti yang membuat darah.

‘Bukan kebetulan’

“Saya pikir ini adalah hasil yang penting bagi mereka yang tertarik untuk melakukan simulasi aliran darah, atau mereka yang tertarik untuk mengembangkan larutan analog, atau mereka yang tertarik untuk mengembangkan pengganti darah,” kata Manuel Alves, seorang insinyur kimia di Universitas Portugal.

Alves mencoba mengembangkan analogi darah yang paling akurat, namun solusinya tidak akan pernah masuk ke dalam tubuh manusia sebagai pengganti darah. Sebaliknya, ia ingin memodelkan bagaimana darah mengalir dalam kondisi tidak normal, seperti adanya gumpalan darah atau pembuluh darah yang tidak normal.

“Dalam kasus kami, kami hanya menginginkan pengganti yang baik untuk eksperimen mekanika fluida sehingga kami dapat meniru apa yang terjadi pada penyakit dan memahami apa yang terjadi,” kata Alves.

Peregangan plasma yang baru ditemukan sepertinya tidak akan segera menghasilkan pengganti darah yang lebih realistis untuk tubuh manusia. Alwe menunjukkan bahwa sebagian besar penggantian darah saat ini berfokus pada pengiriman oksigen ke tubuh dalam situasi darurat, dan tidak meniru perilaku darah. Namun generasi berikutnya bisa lebih ambisius.

“Di masa depan, masyarakat akan berusaha meniru sifat-sifat darah dengan sebaik-baiknya,” kata Alves. “Evolusi telah membawa kita pada titik di mana darah memiliki karakteristik ini, dan ini bukan suatu kebetulan, melainkan karena fungsi fisiologisnya.”

Klik untuk mengetahui lebih lanjut dari dalam sains.