Kan

Kanın Biyofiziksel Özellikleri
Prof. Dr. Süleyman Daşdağ
D.Ü. Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı
dasdag@dicle.edu.tr/~dasdag
Sıvı ve gazların her ikisine birlikte
akışkanlar denir.
Sıvı molekülleri bir arada tutan en önemli
faktör,
moleküller arası çekme kuvvetleridir.
Sıvı molekülleri arasındaki çekim
kuvvetleri,
katılara göre daha zayıf olduğu için,
sıvı molekülleri biri birileri üzerinden
kayar.
Sıvı molekülleri ile diğer maddelerin
molekülleri arasında da çekim kuvveti oluşur.
Aynı tür moleküller arasındaki çekme
kuvvetine kohezyon kuvvetleri denir.
Farklı tür moleküller arasındaki çekme
kuvvetlerine adhezyon kuvvetleri denir.
Bir sıvının molekülleri ile katıların teması
sırasında;
Kohezyon kuvveti < Adhezyon kuvveti ise sıvı
katıya yapışır ve katıyı ıslatır.
Kohezyon kuvveti > Adhezyon kuvveti ise sıvı
katıya yapışmaz ve katıyı ıslatmaz.
Sıvı molekülleri arasındaki kuvvetler kısa
menzilli kuvvetlerdir.
Tansiyon,
Kanın hareketi sırasında, aortun çeperlerine
yaptığı basınçtır.
Yüzey gerilimi,
Sıvının yüzeyindeki herhangi bir doğrunun
birim uzunluğuna, dik doğrultuda etki eden
kuvvettir.
Bir sıvının yüzey gerilimi, yüzeyin her
doğrultusunda ve her noktasında aynıdır.
Yüzey gerilimi, sıcaklığa ve sıvıyla temas
ettirilen kimyasal maddelere bağlı olarak
değişim gösterebilir.
Suyun yüzey gerilimi, herhangi bir sıvının
yüzey geriliminden (civa hariç) büyüktür.
Sıvı
Helyum
Hidrojen
Oksijen
Kloroform
Etanol
Doku sıvısı
Kan
Kan plazması
Su
Su
Su
Su
Civa
Tungsten
Sıcaklık (C)
Yüzey gerilimi (N/m)
-270
-255
-183
20
20
37
37
37
100
50
20
0
20
3410
2.39x10-4
2.31x10-3
1.32x10-2
2x10-2
2.2710-2
5x10-2
5.8x10-2
7.3x10-2
5.89x10-2
6.79x10-2
7.27x10-2
7.56x10-2
43.55x10-2
2.5
Reoloji,
Akışkanların davranışını inceleyen
bilim dalıdır.
Vücutta bulunan akışkanlardan yalnızca
su ve hava newtonian akışkan,
diğerleri non-newtonian akışkandır.
Vücut sıvılarının çoğu, çok çeşitli ve
her biri farklı bağlanma ve dönme
kuvvetlerinin etkisi altında olan,
kompleks moleküllerden oluşur.
Farklı vücut sıvı moleküllerinin
relaksasyon zamanı;
sıcaklık,
pH,
çözelti bileşenleri
ve yoğunlukla
değişebilir.
Newtonian sıvıların viskozitesi, sıcaklık ve
basınca bağlı olarak değişmesine karşın, hız
gradiyentinden bağımsızdır.
Newtonian Sıvılar,
Viskozitesi sıcaklık ve basınca bağlı
olmasına karşın, makaslama
kuvvetinden bağımsız olan sıvılardır.
Örnek: Su ve hava
Non Newtonian Sıvılar,
Viskozitesi makaslama kuvvetlerine bağlı
olan sıvılardır.
Non-Newtonian Viskoz Akışkanlar
Bingham
Plastikler
Pseudoplastik
Akışkanlar
Dilatant
Akışkanlar
Bingham Plastikler
Bu tür akışkanlar akmaya başladıktan
sonra sabit bir viskozluk gösterirler.
Mayonez ve diş macunu örnek olarak
verilebilir.
Pseudoplastik akışkanlar;
•Hız gradiyenti artarken daha iyi akarlar ve hız
artışından ötürü viskoziteleri azalarak sabit bir değere
ulaşır.
•Genellikle asimetrik parçacıklar içerirler.
•Hareket etmedikleri zaman parçacıklar rastgele yönelir.
•Hareket sırasında, asimetrik parçacıklar
kendiliklerinden sıraya dizilirken, viskozite azalır ve sabit
bir değere ulaşır.
•Kan, bu grupta değerlendirilir.
Kanın viskozitesi de hız gradiyentine
bağlı olarak değişim gösterir.
Dilatant Akışkanlar
•Bu akışkanların viskozitesi hız gradiyenti
artarken artar.
•Bu tür sıvılar durgun iken, parçacıklar
arasındaki
boşluklar belli bir miktar sıvı ile dolar.
•Islak çimento örnek olarak verilebilir.
Sıvıların viskozlukları sıcaklıkla azalır.
Sıcaklık (C)
Viskozluk Katsayısı
(P: dyne.s/cm2)
Aseton
25
3.16x10-3
Kan plazması
37
15.00x10-3
Kan
37
40.00x10-3
Etanol
20
12.00x10-3
Eter
20
2.33x10-3
Gliserin
20
1499.00x10-3
Civa
20
15.50x10-3
Hafif makine yağı
16
1130.00x10-3
Hafif makine yağı
38
340.00x10-3
Su
0
17.90x10-3
Su
20
10.00x10-3
Su
37
6.9110-3
Sıvılar
Gazlar
Hava
0
1.71x10-4
Hava
18
1.83x10-4
Hava
40
1.90x10-4
Helyum
20
1.94x10-4
Su buharı
100
1.25x10-4
Kanın elektriksel iletkenliği, akış hızı ile
değişir ve bu özellik diğer sıvılarda
gözlenmez.
Durgun kanın elektriksel iletkenliği
sabit olarak kabul edilebilir.
Akan kanın elektriksel iletkenliği > Duran kanın elektriksel iletkenliği
Akan kanın elektriksel iletkenliğinin yüksek
olmasını etkileyen faktörler
Hareket
sırasında
eritrositlerin
eksende
toplanması
Eritrositlerin
akış
doğrultusuna
göre yönelmesi
Eritrositlerin
akış sırasında
biçim
değiştirmesi
Kandan elektrik üreten bir cihaz,
gelecekte İNSAN PİLİ VEYA AKÜSÜ
olarak işlev görebilecek.
Japonyadaki araştırıcılar,
vücudun gıdalardan enerji üretimini taklit
ederek, kan şekerinden enerji elde edecek
bir metot geliştirdiler.
Kaynak: http://www.smh.com.au/articles/2003/08/03/1059849278131.html
Teorik olarak bir kişi 100 W lık bir enerji
üretebilir ki bu da bir ampulü aydınlatmaya
yeterlidir.
Fakat bunun için vücuda alınan bütün gıdaların
tümünün elektriğe dönüşmesini gerektirir.
Oysa pratikte,
vücudun gereksinimleri için alınan gıdalardan
düşük güç elde edilmektedir.
Kaynak: http://www.smh.com.au/articles/2003/08/03/1059849278131.html
Bilim adamları, bunu gerçekleştirmek,
için şekerle beslenen robotları veya
cihazları vücuda yerleştirerek, gelecekte
biyo-nano jeneratörlerin
kullanılabileceğini öne sürüyorlar.
Kaynak: http://www.smh.com.au/articles/2003/08/03/1059849278131.html
Panasonic firmasının Nanoteknoloji Araştırma
laboratuarında çalışan bir grup,
şimdiye kadar çok düşük düzeylerde güç elde
edebildiler.
Buna rağmen bilim adamları, cihazdan daha
fazla enerji elde etmeyi umuyorlar.
Sözü edilen pil, glukozdan elektronları ayıracak
bir enzimden esinlenilerek geliştirildi.
Kaynak: http://www.smh.com.au/articles/2003/08/03/1059849278131.html
Grubun Başkanı Dr. Kazua Eda,
Bunun gıdaların metabolize dilmesi gibi
olduğunu vurguluyor.
İnsan vücudu glukozu işleyip enerjiye
dönüştürebilir.
Glukoz oksitlendiğinde elektronlar elde edilebilir.
Böylece, biyo-nano yakıt hücreleri gelecekte,
enerji endüstrisi için yeni bir kaynak olabilir.
Kaynak: http://www.smh.com.au/articles/2003/08/03/1059849278131.html
İsveçli bilim adamları,
beyaz kan hücrelerinin (lökosit) mikroelektrik
akımları kullanarak patojenleri etkisiz hale
getirdiklerini buldular.
Kaynak: http://digg.com/health/Invincible_Antibiotics_and_Blood_Electricity
Nobel ödüllü Otto Warburg,
sağlıklı hücrelerin hücre voltajlarının
70-90 mV olduğunu gösterdi.
Bu değerin stress, yaşlanma ve hastalık
Gibi durumlarda düştüğünü gösterdi.
Kaynaklar: http://www.myholistichealthshop.com/files/Copy_of_catalog12.doc
http://www.alternative-cancer.net/77_alternatives.htm
Hücre elektrik yükleri 50 mV düzeyine düşen
biri sürekli yorgunluk hisseder ve daha sık hasta
olur.
Eğer bu değer 15 mV a düşerse, hücre sağlığını
yitirir.
Kaynaklar: http://www.myholistichealthshop.com/files/Copy_of_catalog12.doc
http://www.alternative-cancer.net/77_alternatives.htm
Eritrositler kılcal damarlardan geçerken,
ortaları çukurlaşacak ve boyları uzayacak
şekilde biçim değiştirirler.
Eritrositlerin,
kılcal damarlardaki biçim değişikliği,
eritrositler ile kılcal damar duvarları arasında
gaz alışverişi için geniş bir difüzyon yüzeyi
oluşturur.
Eritrositler yaşlanınca,
zarları esnekliklerini kaybeder
ve dalakta ince porlardan geçebilecek
biçim alamayacaklarından ötürü,
dalakta parçalanırlar.
Hasta eritrositlerin zarlarında da esneklik azdır.
Kan akış hızı, viskozite ile ters orantılıdır.
Anemide,
birim hacim başına düşen eritrosit sayısı
normalin altında olduğundan ötürü,
kanın viskozitesi azalır ve dolayısıyla
akış hızı artar.
Polisitemide,
eritrosit sayısı normalden çok yüksek
olduğundan ötürü kanın viskozitesi artar
ve kan akış hızı azalır.
Asimetrik proteinlerin varlığından ötürü,
plazma oldukça yüksek viskoziteye sahiptir.
Kanın reolojik özellikleri,
•Enfarktüste,
•Koroner tıkanıklıklarda,
•Damar sertliğinde (arteroskleroziz),
•Diabet vb. hastalıklarda
oldukça önem arzeder.