Sommario Il sangue umano è un fluido complesso con spiccate proprietà non-Newtoniane costituito principalmente dai globuli rossi (GR), cellule altamente deformabili e capaci di aggregare tra loro reversibilmente. È stato dimostrato che i GR determinano le proprietà meccaniche del sangue, a causa della loro elevata concentrazione. Attualmente, pochi risultati sono disponibili in letteratura sui moduli dinamici nonostante essi possono fornire informazioni sulla microstruttura del sangue. In questo lavoro, sono state ottenute le curve di flusso e gli spettri meccanici al fine di avere valori di riferimento per il sangue intero ad ematocrito fisiologico. Le curve di flusso indicano un comportamento shear thinning, strettamente correlato alle dinamiche e alle interazioni tra i GR. Il principale risultato è la caratterizzazione viscoelastica nel regime lineare mediante piccole oscillazioni in ampiezza. I moduli sono stati misurati nell’intervallo 0,1-30 rad/s e G’’ è stato trovato prevalere sempre su G’. Inoltre i test di amplitude sweep suggeriscono che la microstruttura del sangue non è notevolmente perturbata nella regione di viscoelasticità lineare. Sono stati inoltre investigati l’effetto della frazione volumetrica dei GR e di un agente aggregante. I risultati di questo lavoro potrebbero contribuire alla comprensione della viscoelasticità del sangue sebbene la sua origine è ancora da capire appieno.

Parole chiave sangue umano, viscoelasticità, aggregazione, frazione volumetrica

Abstract Blood is a complex fluid with non-Newtonian characteristics and consists mainly of red blood cells (RBCs), highly deformable cells able to aggregate reversibly among them. It has been demonstrated that RBCs determine blood mechanical properties due to their high concentration. To date, few results are available in the literature on the blood viscoelastic moduli, which can provide valuable information about blood microstructure. Here, the master curves of flow curve and mechanical spectra have been obtained in order to have a reference values for whole blood at physiological hematocrit. Flow curve shows the typical shear thinning behavior of blood, which is intimately related to the dynamics and interactions among RBC. The main result is the blood linear viscoelasticity characterization by small amplitude oscillatory flow. Elastic and viscous moduli were measured in the range 0.1-30 rad/s and G’’ was found to prevail on G’. Amplitude sweep tests suggest that blood microstructure is not significantly perturbed in the linear viscoelastic regime. The effects of RBC volume fraction and of the addition of dextran have been also investigated. The results of this chapter could help in the understanding of blood viscoelasticity although its source is still to be fully understood.

Keywords human blood, linear viscoelasticity, aggregation, volume fraction