Đang tải... (xem toàn văn)
Độ dẫn điện của tế bào và mô trong những điều kiện nhất định là một đại lượng không đổi – đặc trưng cho trạng thái sinh lý và chức năng của tế bào. Nghiên cứu tính dẫn điện của tế bào và mô nhằm 2 mục đích chính: Tìm hiểu một số đặc tính vật lý của vật chất sống. Nghiên cứu sự biến đổi các thông số điện liên quan đến chức năng của hệ. Các đối tượng sinh vật thuộc loại các chất bán dẫn. Với dòng điện 1 chiều, điện trở của các tế bào động thực vật cũng như của các mô có giá trị khoảng 106 – 107 .cm, hồng cầu: 1012 .cm. Với dòng điện xoay chiều, điện trở của hệ sinh vật nhỏ hơn. Khi cho dòng điện không đổi chạy qua cơ thể sinh vật người ta thấy 1 số hiện tượng, quy luật tương tự như khi dòng điện không đổi chạy qua kim loại và chất điện ly.
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Mở đầu Độ dẫn điện của tế bào và mô trong những điều kiện nhất định là một đại lượng không đổi – đặc trưng cho trạng thái sinh lý và chức năng của tế bào. Nghiên cứu tính dẫn điện của tế bào và mô nhằm 2 mục đích chính: 1. Tìm hiểu một số đặc tính vật lý của vật chất sống. 2. Nghiên cứu sự biến đổi các thông số điện liên quan đến chức năng của hệ. Hoberơ là người đầu tiên nghiên cứu độ dẫn điện của máu (TK 19), sau đó Osterohout nghiên cứu độ dẫn điện của da ếch và tế bào thực vật. Trong những năm gần đây, phương pháp đo độ dẫn điện chủ yếu được sử dụng để xác định các quá trình tổn thương của hệ sinh học. ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Các đối tượng sinh vật thuộc loại các chất bán dẫn. Với dòng điện 1 chiều, điện trở của các tế bào động thực vật cũng như của các mô có giá trị khoảng 10 6 – 10 7 Ω.cm, hồng cầu: 10 12 Ω.cm. Với dòng điện xoay chiều, điện trở của hệ sinh vật nhỏ hơn. Khi cho dòng điện không đổi chạy qua cơ thể sinh vật người ta thấy 1 số hiện tượng, quy luật tương tự như khi dòng điện không đổi chạy qua kim loại và chất điện ly. Dòng điện không đổi qua 1 vài môi trường 1. Dòng điện trong kim loại: dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài. Nguyên nhân của điện trở là sự cản trở chuyển động có hướng của các electron gây ra bởi các nút tinh thể kim loại. Điện trở của 1 dây dẫn kim loại phụ thuộc vào kích thước, bản chất và nhiệt độ của nó. Ta có mối liên hệ: R L 1 = S l R . ρ = ρ - điện trở suất của kim loại (Ωm) 2. Dòng điện trong chất điện phân Sự điện ly của các phân tử trong dung dịch. Những chất hòa tan có khả năng phân ly thành các ion trong dung môi gọi là chất điện phân hay chât điện ly. Chỉ có các dung dịch mà các phân tử của chất hòa tan bị phân ly thành các ion âm và dương mới có khả năng dẫn điện Song song với quá trình phân ly của các ion trong dung dịch điện ly, còn tồn tại sự tái hợp: sự va chạm của 2 ion âm và dương trong quá trình chuyển động nhiệt có thể kết hợp thành phân tử trung hòa. Trong dung dịch chất điện phân có sự cân bằng động của 2 quá trình phân ly và tái hợp. ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU. Khi cho dòng điện 1 chiều đi qua tế bào và mô, người ta thấy cường độ dòng điện (I) bị thay đổi – ngay sau khi nối mạch I giảm liên tục cho đến khi đạt được 1 giá trị nào đó nhỏ hơn I ban đầu (tương tự như khi cho dòng điện đi qua dung dịch chất điện phân) I P = f(t) Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện theo thời gian Nguyên nhân: khi có dòng điện 1 chiều chạy qua, trong hệ xuất hiện một dòng điện ngược chiều, dòng điện này lớn dần cho tới khi đạt được 1 giá trị không đổi Định luật Ohm đối với hệ sinh học có dạng: R PU I − = Trong đó, gíá trị P(t) là sức điện động phân cực - chỉ đặc trưng cho tế bào và mô sống Hiện tượng này cũng giống khi cho dòng điện 1 chiều đi qua chất điện phân. Nguồn gốc của dòng điện ngược chiều trong dung dịch điện phân là hiện tượng phân cực hệ sống có khả năng phân cực. Lượng điện được tích lũy trong hệ sống không thể chỉ do điện dung tĩnh, mà còn có điện dung phân cực tham gia. Đặc trưng của tế bào sống không bị tổn thương: có giá trị điện dung phân cực rất cao. Nếu tế bào bị tổn thương hay chết thì điện dung phân cực nhỏ dần hoặc biến mất. Điện dung phân cực của các đối tượng sinh vật : 0,1 –10 µF/cm 2 Cơ cua bể: 40 µF/cm 2 Tảo Nitella: 1-2 µF/cm 2 Dây thần kinh: 8-10 µF/cm 2 ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU Các đối tượng sinh vật rất nhạy cảm với dòng điện 1 chiều. ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặc điểm của hệ sống: • Điện trở của hệ đối với dòng điện xoay chiều thấp hơn dòng điện 1 chiều • Điện trở không phụ thuộc vào cường độ dòng điện xoay chiều nếu cường độ nhỏ hơn ngưỡng kích thích. • Ở trạng thái sinh lý bình thường, điện trở của hệ phụ thuộc vào cường độ (trên ngưỡng) và phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều • Ở một tần số nhất định nào đó, điện trở của tế bào và mô không thay đổi nếu trạng thái sinh lý của tế bào không thay đổi. Sự thay đổi điện trở ở các tần số khác nhau (1920, Philipxôn, tế bào cơ) Khi t bế ào bị tổn thương thì điện trở giảm. R ω Tính chất chung: Độ dẫn điện của hệ tăng dần và đạt 1 giá trị cực đại khi tần số dòng điện xoay chiều tăng lên. Thông thường, độ dẫn điện cực đại ở 10 6 Hz. ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Sự phụ thuộc độ dẫn điện vào tần số cũng như khả năng phân cực chỉ đặc trưng cho tế bào sống. Tế bào bị tổn thương càng nặng thì tính chất trên thể hiện càng yếu. Nghiên cứu điện trở của tế bào và mô ở các tần số khác nhau có thể đánh giá trạng thái sinh lý của tế bào và mô mà không gây tổn thương – sử dụng khi cần cấy hoặc truyền vào cơ thể người. R ω Sự phụ thuộc điện trở của mô thực vật vào trạng thái sinh lý Bình thường Đun ở 100 0 trong 20 phút Đun ở 50 0 trong 4 phút Đun ở 50 o trong 2 phút Hệ số phân cực - k Taruxov xác định điện trở của hệ sống trong cùng 1 điều kiện thí nghiệm, nhưng ở 2 tần số khác nhau, bằng tỷ số: R 10 4 : điện trở của hệ ở tần số 10 4 Hz R 10 6 : điện trở ở tần số 10 6 Hz. Với các tế bào và mô bình thường, k phụ thuộc vào vị trí của cơ thể trong bậc thang tiến hoá, Ví dụ: gan động vật có vú k = 9-10 gan động vật máu lạnh (ếch) k= 2-3 Trong cùng 1 cơ thể, k tỷ lệ với cường độ trao đổi chất của từng loại mô. Ở cơ quan có cường độ trao đổi chất cao (gan, lách) k có giá trị lớn. Ở cơ, nơi có cường độ trao đổi chất thấp hơn thì k có giá trị thấp hơn. 6 4 10 10 R R k = [...]... hệ số k của cơ ở các trạng thái sinh lý khác nhau: R Ở vùng cao tần (ω>>0) – điện trở của cơ không thay đổi trong vòng 30 giờ ω= 10 4 Hz Ở vùng âm tần: điện trở của cơ thay đổi 5 lần ω>>0 Điện trở của mô ở các tần số khác nhau t Sự thay đổi độ dẫn điện của tế bào và mô là do khả năng phân cực của chúng TỔNG TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Trong hệ sống tồn tại cả điện trở Ohm và điện dung Đối với dòng điện 1... điện 1 chiều, điện trở của hệ lớn là do sự có mặt của thành phần điện dung, không cho dòng điện 1 chiều chạy qua Với dòng xoay chiều, phải xét cả 2 loại điện trở: điện trở thuần hầu như không phụ thuộc vào tần số dòng điện đi qua, còn điện trở kháng sẽ giảm khi tần số dòng điện tăng giảm trở của toàn bộ hệ thống Độ dẫn điện của tế bào và mô thay đổi là kết quả của việc giảm điện trở kháng của hệ khi... đổi tuỳ theo trạng thái sinh lý của đối tượng khi khảo sát - Bề mặt tế bào có một lớp vỏ protéin bao bọc, lớp màng bảo vệ tế bào có độ điện dẫn rất lớn - Ngoài ra, dòng điện đi vào mô chủ yếu chạy qua lớp gian bào có độ dẫn điện tôt vì bản thân nó chứa nhiều loại ion với nồng độ rất cao - Các vi điện cực làm tổn thương màng Tuy vậy, việc xác định điện trở của tế bào và mô có ý nghĩa lớn về mặt lý thuyết... bào và mô Nghiên cứu trong ung thư: khi tế bào bình thường biến thành tế bào ung thư, ở giai đoạn đầu điện dung tăng Đánh giá trạng thái sinh lý của da qua các tham số điện của da Các yếu tố kích thích đều có khả năng làm giảm cả điện trở thuần lẫn điện trở kháng của da ỨNG DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG ĐIỀU TRỊ ỨNG DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG ĐIỀU TRỊ 1 Các loại dòng điện dùng trong điều trị • Dòng điện 1... phân của các phân tử sinh học ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU SINH HỌC VÀ Y HỌC Pp đo điện trở : sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu các quá trình xảy ra trong tế bào và mô dưới tác dụng của các yếu tố vật lý, hoá học, trong quá trình bệnh lý (vd: quá trình viêm) Nghiên cứu các tổn thương do tia phóng xạ ion hoá gây ra – ngay ở giai đoạn đầu tiên của tổn thương đã có sự thay đổi về tính dẫn điện của tế bào và. .. học và sinh học Mô hình vật lý tương đương R R C Ri Fricke Morse C Ri Petrop Svan R- điện trở gian bào; Ri -điện trở nội bào Rm- điện trở màng C- điện dung màng CƠ CHẾ PHÂN CỰC TRONG HỆ THỐNG SỐNG Phân cực trên bề mặt tế bào Phân cực trong toàn bộ thể tích tế bào Sự phân cực không chỉ do các ion tham gia, mà còn do sự đóng góp của các lưỡng cực hữu cơ (các phân tử protein, nucleotide) Tính chất đa điện. .. của hệ khi tần số dòng điện đi qua hệ tăng Trong khoảng tần số 106-108 Hz – độ dẫn điện của hệ là cực đại Để xác định được thông số về điện trở thuần, điện trở kháng của các hệ thống sống là một việc làm không đơn giản Thông thường, ta gặp phải những khó khăn và phức tạp trong khi đo vì: - Đối tượng sống là một hệ đa pha và tổ chức không đồng nhất về cấu trúc - Thể tích tế bào không cố định mà có... pháp qua não tuỷ: đưa Ca+ vào trung ương thần kinh trong điều trị bệnh liệt nửa người Tẩm dung dịch CaCl2 1%, 2 điện cực dương đặt trên 2 mắt, điện cực âm đặt ở gáy, và cho dòng điện 1-2 mA chạy qua c Galvani liệu pháp: Đưa dòng điện 1 chiều cường độ I bằng vài chục mA , kéo dài nhiều phút Sự dịch chuyển của các ion kéo theo sự di chuyển của các phân tử trung hòa, những chuyển động phức tạp này làm thay... một loại máy phát xung điện kích thích có kích thước nhỏ, chạy pin và các điện cực kích thích có thể bố trí ngay trên màng tim 3 Tác dụng của dòng điện cao tần và ứng dụng điều trị •Năng lượng của dòng cao tần được biến thành nhiệt năng tại nơi có dòng điện đi qua •Sự phân bố nhiệt trong cơ thể không đồng đều và phụ thuộc vào tần số, với sóng ngắn nhiệt giữ nhiều ở tổ chức mỡ và ít ở tổ chức cơ… Tác... đổi tính thấm của màng sinh học Liệu pháp dựa trên tác dụng sinh lý gây ra khi cho dòng điện 1 chiều đi qua hệ sống như: •Làm giảm ngưỡng kích thích của sợi cơ vận động •Giảm tính đáp ứng của thần kinh cảm giác giảm đau •Gây giãn mạch •Tăng cường trao đổi chất Ứng dụng của dòng điện xoay chiều (hạ tần và trung tần) và tác dụng điều trị 2 •Kích thích co cơ: dòng xoay chiều có xung ngắn và tần số từ . ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Mở đầu Độ dẫn điện của tế bào và mô trong những điều kiện nhất định là một đại lượng không đổi – đặc trưng cho trạng thái sinh lý và chức năng của tế bào. Nghiên. thương của hệ sinh học. ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Các đối tượng sinh vật thuộc loại các chất bán dẫn. Với dòng điện 1 chiều, điện trở của các tế bào động thực vật cũng như của các mô có giá. tần: điện trở của cơ thay đổi 5 lần. Sự thay đổi độ dẫn điện của tế bào và mô là do khả năng phân cực của chúng. TỔNG TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Trong hệ sống tồn tại cả điện trở Ohm và điện dung.