Os alvéolos são as unidades funcionais básicas do sistema respiratório humano, atuando como minúsculos sacos de ar que trocam gases. O ar inalado pela boca e nariz flui para os pulmões através da estrutura ramificada dos brônquios, e os alvéolos aparecem nas seções profundas dessa rede.
Para compreender e tratar completamente as doenças respiratórias, é importante determinar o padrão de fluxo de ar e partículas através dos alvéolos. Em Biomicrofluídica , cientistas do Harbin Institute of Technology, na China, criaram um sistema alveolar modelo que imita a ação respiratória do pulmão humano e permite a visualização de padrões de fluxo dentro dos alvéolos.

Os pesquisadores projetaram um chip que inclui tubos dispostos como a estrutura de um ponto de bifurcação na rede brônquica. A camada superior do chip é feita de um polímero flexível moldado em pequenos tubos que imitam a estrutura alveolar. A camada inferior é de vidro, o que permite aos autores visualizar o fluxo de fluido através dos tubos.

Para imitar a respiração, os cientistas criaram um sistema no qual o gás era pressurizado de forma sinusoidal e bombeado em torno dos tubos flexíveis. Isso cria um ciclo de inspiração e expiração semelhante à respiração. Para estudar os padrões de fluxo no sistema, o grupo adicionou pequenas esferas vermelhas de poliestireno ao fluido que flui através dos tubos. Essas esferas permitiram fotografar o movimento do fluido à medida que era empurrado pelos tubos pelo aparelho de respiração artificial.

As ramificações subsequentes na rede brônquica são conhecidas como gerações, e a equipe encontrou diferentes padrões de fluxo para diferentes gerações. No pulmão humano, os alvéolos aparecem na 15ª geração e permanecem presentes por gerações até a 23ª. Os pesquisadores descobriram uma mudança no padrão de fluxo entre a 19ª-20ª e a 21ª-22ª gerações.

"O padrão de fluxo alveolar da 19ª geração é dominado pelo fluxo de vórtices", disse o autor Yonggang Zhu. “Os padrões de fluxo alveolar na 20ª geração são semelhantes aos da 19ª, mas um pouco comprimidos”.

Os investigadores observaram uma mudança na próxima geração.

"O padrão de fluxo alveolar na 21ª geração tem fluxo de vórtice e fluxo radial. A região de vórtice é muito menor que a região de fluxo radial. Quando o fluxo atinge a 22ª geração, o fluxo de vórtice desaparece completamente e observamos apenas fluxo radial ", disse Zhu.

Os autores também encontraram evidências de comportamento caótico perto do centro do vórtice. Eles disseram que mais pesquisas são necessárias para entender isso completamente, mas eles sentiram que o estudo atual fornece uma boa base para investigações mais profundas.

Com o modelo, os pesquisadores poderão estudar alterações nos padrões de fluxo nos alvéolos devido a doenças como enfisema e DPOC.

O artigo "Microfluxos em células alveolares de duas gerações em uma bifurcação acinar" é de autoria de Yue Yang, Weitao Bai, Jun Dong, Huimin Lv e Yonggang Zhu. O artigo aparecerá em Biomicrofluídica em 6 de setembro de 2022. + Explorar mais

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