Sorption-induced Marangoni microflows in the pulmonary surfactant system

• Autorzy: Sosnowski T.

Warianty tytułu

PL

Efekt Marangoniego w surfaktancie płucnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Flows induced by the surface tension gradient (Marangoni effects), which can be generated in the specific gas-liquid system of the pulmonary surfactant in the human lungs, are discussed. The pulmonary liquid starts to flow as a result of local surfactant depletion due to its adsorption on small solid particles, which arrive to the system with the breathing air. Mathematical model of this phenomenon is presented and solved to demonstrate that a strong hydrodynamic signal is induced due to the presence of the surface-active monolayer. Considering the specific features of the analyzed physiological system of the pulmonary surfactant, it is hypothesized that such microflow can stimulate the phagocyte cells (alveolar macrophages) existing in the liquid for movement in the direction of the particle, what will accelerate natural defense mechanisms. Possible ways of verification of the hypothesis are briefly discussed.

PL

Rozważano przepływ wywoływany przez gradient napięcia powierzchniowego (efekt Marangoniego) w specyficznym układzie ciecz-gaz tworzonym przez tzw. surfaktant płucny. Przepływ wyściółki pęcherzyków płucnych jest wywoływany przez lokalny ubytek surfaktantu na skutek jego adsorpcji na małych cząstkach stałych dostających się do układu z wdychanym powietrzem. Przedstawiono i rozwiązano model matematyczny tego zjawiska, pokazując że w dzięki występowaniu aktywnej monowarstwy surfaktantu w warstwie cieczy może zostać wytworzony silny sygnał hydrodynamiczny. Biorąc pod uwagę specyficzne cechy rozważanego układu fizjologicznego, postawiono hipotezę, że powstający mikroprzepływ może stanowić impuls stymulujący komórki żerne (tzw. makrofagi) obecne w wyściółce do rozpoczęcia przemieszczania się w kierunku nowo przybyłej cząstki, co przyspieszałoby proces jej usuwania i neutralizacji. Krótko przedyskutowano możliwe sposoby weryfikacji postawionej hipotezy.

Słowa kluczowe

PL

efekt Marangoniego; napięcie powierzchniowe; surfaktant płucny

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 22, z. 2
• Strony: 251--267
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sosnowski T.

• Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] PODG6RSKI A., GRADON L., Ann. Occup. Hyg., 1993, 37, 347.
• [2] GRADON L., PODGORSKI A., SOSNOWSKI T.R., J. Aerosol Med., 1996, 9, 357.
• [3] SOSNOWSKI T.R., GRADON L., SKOCZEK M., DROZDZIEL H., Int. J. Occup. Safety Ergon., 1998,4,391.
• [4] SCHURCH S., GEISER M., LEE M.M., GEHR P., Colloids and Surfaces B, 1999, 15, 339.
• [5] VAN IWAARDEN J.F.. Surfactant and the pulmonary defense system, [in:] B. Robertson, L.M.G. Van Golde, J.J. Batenburg (Eds.) Pulmonary Surfactant: from molecular biology to clinical practice, El¬sevier, Amsterdam, 1992, 215.
• [6] HAWGOOD S., 77ie hydrophilic surfactant protein SP-A: molecular biology, structure and function, [in:] B. Robertson, L.M.G. Van Golde, J.J. Batenburg (Eds.) Pulmonary Surfactant: from molecular biology to clinical practice, Elsevier, Amsterdam, 1992, 33.
• [7] GRADON L., PODG6RSKI A., Med. Biol. Eng. Comput., 1995, 33, 575.
• [8] LEV1CH V.G., Physicochemical hydrodynamics., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1962.
• [9] SOSNOWSKI T.R., GRADON L., PODG6RSKI A., Inz. i Ap. Chem. 2000, 39(3s), 130 (in Polish).
• [10] DAGAN Z., PISMEN L.M., J. Colloid Interface Sci., 1984,99, 215.
• [11] SOSNOWSKI T.R., GRADON L., PODGORSKI A., J. Aerosol Sci., 2000,31, S498.
• [12] SOSNOWSKI T.R., GRADON L., PODG6RSKI A., Aerosol Sci. Techn., 2000,32,52.
• [13] SOSNOWSKI T.R., Ph. D. Thesis, Warsaw University of Technology, 1997 (in Polish).
• [14] DIMITROV D.S., PANAIOTOV I., RICHMOND P., TER-MINASSIAN-SARAGA L., J. Coll. Interf. Sci., 1979, 65,483.
• [15] HUNNINGHAKE G, GADEK J.E., SZAPIEL S.V., STRUMPF I.J., KAWANAMI O., FERRANS V.J., KEOGH B.A., CRYSTAL R.G., Metods in Cell Biology, 1980, 117, 95.
• [16] KREYL1NG W.G, SCHEUCH G., Clearance of particles deposited in the lungs, [in:] P. Gehr, J. Heyder (Eds.) Particle-Lung Interactions, Marcel Dekker, New York, 2000, 323.
• [17] FERIN J., OBERDORSTER G., J. Aerosol Med., 1992. 5, 179.