Ученый из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и МФТИ Сергей Панюков разработал новый теоретический подход для описания процесса формирования фибриновой сети — основы кровяного сгустка. Вместо использования сложных кинетических моделей, требующих множества подгоночных параметров, он предложил элегантную теорию, которая рассматривает полимеризацию фибрина как динамический фазовый переход.
Этот подход позволил создать аналитические формулы, которые точно предсказывают, как начальные концентрации ключевых белков крови влияют на конечную структуру и свойства тромба. Работа, опубликованная в журнале "Physical Review E", имеет огромное значение для медицины, биотехнологий и фундаментальной науки.
Фибрин — это белок, который, самоорганизуясь, формирует трехмерную сеть, напоминающую микроскопическую паутину, которая захватывает клетки крови, образуя тромб. Это важный процесс, который используется как для заживления ран, так и в биомедицинских приложениях, таких как создание фибринового клея и каркасов для выращивания тканей и органов.
До сих пор не существовало единой физической теории, которая могла бы предсказать, какая именно будет фибриновая сеть — рыхлой или плотной, в зависимости от условий ее формирования. Используя подход теории фазовых переходов, Панюков смог выделить универсальные закономерности, которые позволяют понять, как концентрации фибриногена и тромбина влияют на структуру тромба.
Исследования показали, что при низкой концентрации тромбина фибрин образует рыхлую, крупноячеистую сеть, а при высокой концентрации — плотную, мелкоячеистую сеть. Эти результаты согласуются с экспериментальными данными и объясняют, почему для создания быстродействующего фибринового клея используют высокие концентрации обоих компонентов.
Кроме того, теория открывает новые возможности для медицины и биотехнологий. В частности, она позволяет точнее управлять процессом тромбообразования, что важно для лечения тромбозов, и разрабатывать новые гемостатические средства. Также этот подход может быть использован в тканевой инженерии для проектирования биосовместимых фибриновых каркасов с заданной пористостью и жесткостью.
Панюков также планирует продолжить исследования, включая более детальный анализ кинетики формирования фибринов в волокна и адаптацию модели для других биологических структур.
Источник: Naked-Science.