Böbrekler, vücuttaki zararlı atıkları uzaklaştırmaktan kanı filtrelemeye kadar birçok önemli görevi üstlenir ve böbrek fonksiyonlarında yaşanabilecek olumsuzluklar kişinin sağlığını önemli ölçüde etkiler. Bu etkiler genellikle böbrek hastalığı başlığı altında tanımlanır. Ulusal Böbrek Vakfı’na göre, Dünya’da 37 milyondan fazla insan böbrek hastalığı ile yaşamakta. Böbrek hastalığı olan insanlar için diyaliz, böbrekler tam kapasitede çalışmadığında vücudun bu temel işlevleri yerine getirmesine yardımcı olabilen, etkili bir yöntemdir.
Bu yöntemin birçok olumlu etkisi varken, bazı durumlarda kan temizlenmesi amacıyla diyaliz makinesi gibi ekipmanlara gönderildiğinde, kırmızı kan hücreleri yırtılabilmekte ve hemoliz oluşabilmektedir. Birey ateş, halsizlik, baş dönmesi veya konfüzyon gibi semptomlar göstermeye başlayana kadar kırmızı kan hücrelerinin klinik bir ortamda hasar gördüğüne dair güvenilir bir gösterge bulunmamaktadır.
Bu konuda Delaware Üniversitesi’nden makine mühendisi Tyler Van Buren ve Princeton Üniversitesi’ndeki meslektaşları, kan hasarını gerçek zamanlı olarak izlemek için bir yöntem geliştirdiler. Akışkanlar dinamiği konusunda uzman bir makine mühendisi olan Van Buren: “Hedefimiz laboratuvar numunesi testine gerek kalmadan kırmızı kan hücresi hasarını tespit edebilecek bir yöntem bulmaktı” dedi. Yapılan çalışma yakın zamanda bir Nature yayını olan Scientific Reports’ta yayımlandı.
Kan hücresi hasarını tespit etme
Vücutta, kırmızı kan hücreleri plazmada beyaz kan hücreleri ve trombositlerin yanında yüzer. Plazma doğal olarak iletkendir ve bir elektrik yükünü geçirmede etkilidir. Kırmızı kan hücreleri, aynı zamanda iletken olan, oksijen taşıyan bir protein olan hemoglobinle doludur. Bu hemoglobin tipik olarak hücre astarı ile vücuttan yalıtılır. Ancak kırmızı kan hücreleri patladığında, hemoglobin kan dolaşımına salınır ve kanın daha iletken olmasına neden olur.
Diyalizde, bir hastanın kanı vücuttan çıkarılır, temizlenir, daha sonra vücuda yeniden dolaştırılır. Araştırmacılar, kanın vücut dışındaki mekanik direncini ölçüp ölçemeyeceklerini görmek için basit bir deney düzeneği geliştirdiler. Tekniklerini test etmek için, sağlıklı kanı laboratuvar sistemi üzerinden dolaştırdılar ve sistemdeki sıvının iletken doğasını değiştirip değiştirmeyeceğini görmek için yavaş yavaş mekanik olarak hasar görmüş kanı tanıttılar. Sistemdeki sıvının iletkenliği ile numuneye dahil edilen hasarlı kan miktarı arasında doğrudan bir korelasyon olduğunu gördüler.
Van Buren: “Eğer klinisyenler bir hastanın kanının bir diyaliz makinesine girip çıktığında direncini izleyebilirse, dirençte veya iletkenlikte büyük bir değişiklik gördüklerinde, kanın hasarlı olduğunu tespit etmeleri kolaylaşabilecek. Ancak biz doktor değiliz, biz makine mühendisiyiz. Bu teknik klinik bir ortamda uygulanmadan önce çok daha fazla araştırmaya ihtiyaç duymaktadır” dedi.
Van Buren gelecekte, diyaliz dışındaki uygulamalar için laboratuvar örneklemesi yerine iletkenliğin de kullanılıp kullanılamayacağını değerlendirmenin ilginç olacağını söyledi. Örneğin, kan hücrelerinin hem vücudun içinde hem de dışında nasıl zarar görebileceğini ve olası önleme yöntemlerini anlamaya yönelik araştırmalarda bu tekniğin yararlı olabileceğini ifade etti.
Makale: A simple method to monitor hemolysis in real time. Scientific Reports, 2020; 10 (1) DOI: 10.1038/s41598-020-62041-8