Vesicles and red blood cells in flow: From individual dynamics to rheology

The rheology of suspensions of soft particles, such as red blood cells, is a long-standing problem in science and engineering due to the complex interplay between deformable microstructure and the macroscale flow. The major challenge stems from the free-boundary nature of the particle interface. Lipid bilayer membranes that envelop cells and vesicles are particularly complex interfaces because of their unusual mechanics: the molecularly thin membrane is a highly-flexible incompressible fluid sheet. As a result, particles made of closed lipid bilayers (red cells and vesicles) can exhibit richer dynamics than would capsules and drops. We overview the key experimental observations and recent advances in the theoretical modeling of the vesicles and red blood cells in flow. To cite this article: P.M. Vlahovska et al., C. R. Physique 10 (2009).

RésuméLa rhéologie des suspensions de particules molles, telles les globules rouges, constitue depuis longtemps un défi pour les sciences et l'ingénierie à cause du caractère complexe du couplage entre la microstructure et l'écoulement global. La source de la difficulté provient du caractère libre des surfaces des entités en suspension. Les bicouches lipidiques qui composent les membranes des cellules vivantes et des vésicules sont des surfaces particulièrement complexes à cause de leur mécanique inhabituelle : la membrane d'épaisseur moléculaire est très flexible mais en même temps il s'agit d'une surface incompressible. Il en résulte que les particules composées de ces membranes (comme les globules rouges et vésicules) révèlent plus de richesses que ne le font les gouttes ou les capsules. Nous passons en revue les principaux résultats expérimentaux et les progrès théoriques réalisés dans l'étude des vésicules et globules rouges sous écoulement. Pour citer cet article : P.M. Vlahovska et al., C. R. Physique 10 (2009).