A microfluidic platform to study sickle blood rheology

研究镰状血液流变学的微流控平台

基本信息

  • 批准号:
    9324460
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-17 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Sickle cell disease (SCD) is a devastating hereditary disorder that affects more than 13 million people worldwide with health care costs in the U.S. alone exceeding $1 billion per year. The origin of SCD is a mutant hemoglobin molecule (sickle hemoglobin or HbS) that polymerizes into rigid fibers when deoxygenated. These fibers cause large changes in blood rheology and can ultimately result in complete occlusion of blood vessels, tissue infarction, organ damage, and even death. Despite more than 100 years of research, a clear picture of the vaso-occlusive process remains elusive, and the result is a dearth of treatment options and poor quality of life for the millions of individuals who suffer from this disease. Low oxygen concentration is the one necessary condition for morbidity and mortality in sickle disease, but the quantitative relationship between oxygen concentration and sickle cell blood rheology in physiologic regimes of pressure, vessel size, and hemoglobin concentration is unknown. Ultimately, clinical progress in sickle cell disease requires that we understand how low can a patient's tissue oxygen level fall before a vaso-occlusion will occur, how changes in pressure and vessel dilation modulate the probability of vaso-occlusion at different oxygen concentrations, and how sensitive vaso-occlusion is to slight changes in hemoglobin concentration. Thus, our Specific Aims in these studies are to: (1) Determine the quantitative relationship between sickle blood rheology and blood oxygen concentration; (2) Quantify the effect of vessel size and blood pressure on the relationship between sickle blood rheology and oxygen concentration; (3) Quantify the effect of sickle hemoglobin concentration on the relationship between sickle blood rheology and oxygen concentration. Our primary hypothesis is that the relationship between blood viscosity and oxygen concentration comprises multiple functional regimes, characterized by critical oxygen thresholds, and that this relationship is sensitive to vessel size, blood pressure, and HbS concentration in vivo. Because these parameters cannot be controlled in vivo, we will use an in vitro microfluidic platform with oxygen control to systematically vary these parameters and quantify the effects on sickle blood rheology. The phase space of sickle blood rheology, such as the oxygen thresholds, may be modulated by treatments such as drugs that modulate hemoglobin oxygen binding affinity. Thus, the platforms developed here would be ideal for testing such therapies. The parameters uncovered in these studies may also serve as biomarkers for disease severity to indicate which patients are most in need of care or when patients are most at risk of complications. Overall, the results of these studies will be a clearer understanding of how sickle blood rheology depends on critical physiologic parameters, and this work will produce new platforms and biomarkers for patient monitoring and for prioritizing experimental therapies.
镰状细胞病 (SCD) 是一种毁灭性的遗传性疾病,影响超过 1300 万人 全球医疗保健费用仅在美国每年就超过 10 亿美元。 SCD的起源是突变体 脱氧时聚合成刚性纤维的血红蛋白分子(镰状血红蛋白或 HbS)。这些 纤维引起血液流变学的巨大变化,最终导致血管完全闭塞, 组织梗塞、器官损伤,甚至死亡。尽管经过 100 多年的研究,我们仍然清楚地了解了 血管闭塞过程仍然难以捉摸,其结果是缺乏治疗选择和质量差 数百万患有这种疾病的人的生命。低氧浓度是必要的 镰状病发病率和死亡率的条件,但氧气之间的定量关系 压力、血管大小和血红蛋白生理状态下的浓度和镰状细胞血液流变学 浓度未知。最终,镰状细胞病的临床进展需要我们了解如何 在发生血管闭塞之前,患者的组织氧含量是否会下降,压力和压力的变化如何? 血管扩张在不同氧气浓度下调节血管闭塞的概率以及敏感性如何 血管闭塞是指血红蛋白浓度发生轻微变化。因此,我们这些研究的具体目标是 (1)确定镰刀血液流变学与血氧浓度之间的定量关系; (2) 量化血管大小和血压对镰状血流变学与血流动力学之间关系的影响 氧气浓度; (3) 量化镰状血红蛋白浓度对两者关系的影响 镰状血流变学和氧浓度。我们的主要假设是血液之间的关系 粘度和氧浓度包括多种功能状态,以临界氧为特征 阈值,并且这种关系对血管大小、血压和体内 HbS 浓度敏感。 由于这些参数无法在体内控制,我们将使用带有氧气的体外微流体平台 控制系统地改变这些参数并量化对镰状血流变学的影响。阶段 镰状血流变学的空间,例如氧阈值,可以通过药物等治疗来调节 调节血红蛋白氧结合亲和力。因此,这里开发的平台非常适合 测试此类疗法。这些研究中发现的参数也可以作为疾病的生物标志物 严重程度以表明哪些患者最需要护理或患者何时最有并发症的风险。 总体而言,这些研究的结果将更清楚地了解镰状血流变学如何依赖于 关键的生理参数,这项工作将为患者监测产生新的平台和生物标志物 并优先考虑实验疗法。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

David Kevin Wood其他文献

David Kevin Wood的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('David Kevin Wood', 18)}}的其他基金

Developing a multiscale understanding of biophysical processes in sickle cell disease
建立对镰状细胞病生物物理过程的多尺度理解
  • 批准号:
    10756268
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Developing a multiscale understanding of biophysical processes in sickle cell disease
建立对镰状细胞病生物物理过程的多尺度理解
  • 批准号:
    10673595
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Developing a multiscale understanding of biophysical processes in sickle cell disease
建立对镰状细胞病生物物理过程的多尺度理解
  • 批准号:
    10209656
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Developing a multiscale understanding of biophysical processes in sickle cell disease
建立对镰状细胞病生物物理过程的多尺度理解
  • 批准号:
    10382453
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
A microfluidic platform to study sickle blood rheology
研究镰状血液流变学的微流控平台
  • 批准号:
    9684422
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Dissecting the origins of fetal hemoglobin modulation of sickle cell vaso-occlusion
剖析胎儿血红蛋白调节镰状细胞血管闭塞的起源
  • 批准号:
    9258476
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Carcinoma Cell Hyaluronan as a Therapeutic Target in Metastasis
癌细胞透明质酸作为转移治疗靶点
  • 批准号:
    9250092
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Carcinoma Cell Hyaluronan as a Therapeutic Target in Metastasis
癌细胞透明质酸作为转移治疗靶点
  • 批准号:
    9100026
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Self-Organized Tissue Microvasculature
自组织组织微脉管系统
  • 批准号:
    7614893
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Self-Organized Tissue Microvasculature
自组织组织微脉管系统
  • 批准号:
    7787518
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:

相似国自然基金

线上民宿房东亲和力对房客预定行为的影响机制研究——基于多源异构数据视角
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
估计和解释序列变体对蛋白质稳定性、结合亲和力以及功能的影响
  • 批准号:
    31701136
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
人B组腺病毒纤毛蛋白与DSG2受体亲和力的差异及其对病毒致病力的影响研究
  • 批准号:
    31570163
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
RGS19对嗜酸细胞性食管炎FcεRI信号传导通路的影响及其作用机制的研究
  • 批准号:
    81500502
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
TNFalpha-OPG相互作用对骨代谢的影响
  • 批准号:
    30340052
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    9.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

相似海外基金

Immunomodulatory ligand B7-1 targets p75 neurotrophin receptor in neurodegeneration
免疫调节配体 B7-1 在神经变性中靶向 p75 神经营养蛋白受体
  • 批准号:
    10660332
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
3D Methodology for Interpreting Disease-Associated Genomic Variation in RAG2
解释 RAG2 中疾病相关基因组变异的 3D 方法
  • 批准号:
    10724152
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Investigating how bHLH circuits integrate signals for cell fate decisions
研究 bHLH 电路如何整合信号以决定细胞命运
  • 批准号:
    10722452
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Targeting HNF4-induced thrombo-inflammation in Chagas disease
针对恰加斯病中 HNF4 诱导的血栓炎症
  • 批准号:
    10727268
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
Designing novel therapeutics for Alzheimer’s disease using structural studies of tau
利用 tau 蛋白结构研究设计治疗阿尔茨海默病的新疗法
  • 批准号:
    10678341
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.22万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了