Độ dẫn điện của tế bào và mô

Nội dung text: Độ dẫn điện của tế bào và mô

1. DN IN C A T BÀO VÀ MÔ
2. M u dn in ca t bào và mô trong nh ng iu ki n nh t nh là mt i lưng không i – c tr ưng cho tr ng thái sinh lý và ch c nng ca t bào. Nghiên cu tính dn in ca t bào và mô nh m 2 mc ích chính: 1. Tìm hi u mt s c tính vt lý ca vt ch t sng. 2. Nghiên cu s bi n i các thông s in liên quan n ch c nng ca h. Hober ơ là ng ười 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 th ực vật. Trong nh ng nm gn ây, ph ươ ng pháp o dn in ch yu ưc s dng xác nh các quá trình tn th ươ ng ca h sinh hc.
3. ĐỘ DẪN ĐIỆN C ỦA T Ế BÀO VÀ MÔ Khi cho dòng in không i ch y qua cơ th sinh vt ng ưi ta th y 1 s hi n tưng, quy lu t tươ ng t nh ư khi dòng in không i ch y qua kim lo i và ch t in ly. Các i tưng sinh vt thu c lo i các ch t bán dn. Vi dòng in 1 chi u, in tr ca các t bào ng th c vt cng nh ư ca các mô có giá tr kho ng 10 6 – 10 7 Ω.cm, hng cu: 10 12 Ω.cm. Vi dòng in xoay chi u, in tr ca h sinh vt nh hơn.
4. Dòng in không i qua 1 vài môi tr ưng 1. Dòng in trong kim lo i: dòng chuy n di có hưng ca các electron t do dưi tác dng ca in tr ưng ngoài. Nguyên nhân ca in tr là s cn tr chuy n ng có hưng ca các electron gây ra bi các nút tinh th kim lo i. in tr ca 1 dây dn kim lo i ph thu c vào kích th ưc, bn ch t và nhi t ca nó. Ta có mi liên h: 1 l L = R = ρ. R S ρ- in tr su t ca kim lo i (Ωm)
5. 2. Dòng in trong ch t in phân S in ly ca các phân t trong dung dch. Nh ng ch t hòa tan có kh nng phân ly thành các ion trong dung môi gi là ch t in phân hay chât in ly. Ch có các dung dch mà các phân t ca ch t hòa tan b phân ly thành các ion âm và dươ ng mi có kh nng dn in Song song vi quá trình phân ly ca các ion trong dung dch in ly, còn tn ti s tái hp: s va ch m ca 2 ion âm và dươ ng trong quá trình chuy n ng nhi t có th kt hp thành phân t trung hòa.
   Trong dung dch ch t in phân có s cân bng ng ca 2 quá trình phân ly và tái hp.
6. xác nh ưc thông s v in tr thu n, in tr kháng ca các h th ng sng là mt vi c làm không ơ n gi n. Thông th ưng, ta gp ph i nh ng khó kh n và ph c tp trong khi o vì: - Đối tượng sống là một hệ đa pha và tổ ch ức không đồng nh ất về cấu trúc. - Th ể tích tế bào không cố định mà có th ể bi ến đổi tu ỳ theo tr ạng thái sinh lý của đối tượng khi kh ảo 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 ch ủ yếu ch ạy qua lớp gian bào có độ dẫn điện tôt vì bản thân nó ch ứa nhi ều lo ại ion với nồng độ rất cao. - Các vi điện cực làm tổn th ươ ng màng. Tuy vy, vi c xác nh in tr ca t bào và mô có ý ngh a ln v mt lý thuy t cng nh ư th c ti n trong y hc và sinh hc.
7. IN TR CA T BÀO VÀI V I DÒNG IN M T CHI U. Khi cho dòng in 1 chi u i qua t bào và mô, ng ưi ta th y cưng dòng in (I) b thay i – ngay sau khi ni mch I gi m liên tc cho n khi t ưc 1 giá tr nào ó nh hơn I ban u. Nguyên nhân : khi có dòng in 1 chi u ch y qua, trong h xu t hi n mt dòng I in ng ưc chi u, dòng in này ln dn cho ti khi t ưc 1 giá tr không P = f(t) i
   nh lu t Ohm i vi h sinh hc có dng: U − P S ph thu c ca cưng dòng in theo th i gian I = R Trong ó, gíá tr P(t) là sc in ng phân cc - ch c tr ưng cho t bào và mô sng
8. IN TR CA T BÀO VÀI V I DÒNG IN M T CHI U Hi n tưng này cng gi ng khi cho dòng in 1 chi u i qua ch t in phân. Ngu n gc ca dòng in ng ưc chi u trong dung dch in phân là hi n tưng phân cc
   h sng có kh nng phân cc. Lưng in ưc tích ly trong h sng không th ch do in dung tnh, mà còn có in dung phân cc tham gia. c tr ưng ca t bào sng không b tn th ươ ng: có giá tr in dung phân cc rt cao. N
   u t
   bào b tn th  ng hay ch
   t thì đin dung phân cc nh d n ho c bi
   n mt. in dung phân cc ca các i tưng sinh vt : 0,1 –10 µF/cm 2 Cơ cua bể: 40 µF/cm 2 Tảo Nitella : 1-2 µF/cm 2 Dây th ần kinh : 8-10 µF/cm 2 Các i tưng sinh vt rt nh y cm vi dòng in 1 chi u.
9. IN TR CA T BÀO VÀI V I DÒNG IN XOAY CHI U c im ca h sng: • in tr ca h i vi dòng in xoay chi u th p hơn dòng in 1 chi u • in tr không ph thu c vào cưng dòng in xoay chi u nu cưng nh hơn ng ưng kích thích. • tr ng thái sinh lý bình th ưng, in tr ca h ph thu c vào cưng (trên ng ưng) và ph thu c vào tn s ca dòng in xoay chi u • mt tn s nh t nh nào ó, in tr ca t bào và mô không thay i nu tr ng thái sinh lý ca t bào không thay i. R Tính ch ất chung : dn in ca h tng dn và t 1 giá tr cc i khi tn s dòng in xoay chi u tng lên. Thông th ưng, dn in cc i 10 6Hz. ω Khi t bào b tn th ươ ng thì in tr gi m. S thay i in tr các tn s khác nhau (1920, Philipxôn, t bào cơ)
10. IN TR CA T BÀO VÀI V I DÒNG IN XOAY CHI U S ph thu c dn in vào tn s cng nh ư kh nng phân cc ch c tr ưng cho t bào sng. T bào b tn th ươ ng càng nng thì tính ch t trên th hi n càng yu. R Nghiên cu in tr ca t bào và mô các tn s khác nhau
    có th ánh giá tr ng thái sinh lý ca t bào và mô mà không gây tn th ươ ng – s dng khi cn cy ho c truy n vào cơ th ng ưi. Bình th ưng ω un 50 o trong 2 phút S ph thu c đin tr  ca mô th c vt un 50 0 trong 4 phút vào tr ng thái sinh lý un 100 0 trong 20 phút
11. H s phân cc - k Taruxov xác nh in tr ca h sng trong cùng 1 iu ki n thí nghi m, nh ưng 2 tn s khác nhau, bng t s: R 10 4 4 4 k = R10 : in tr ca h tn s 10 Hz R 6 6 6 10 R10 : in tr tn s 10 Hz. Vi các t bào và mô bình th ưng, k ph thu c vào v trí ca cơ th trong bc thang ti n hoá, Ví dụ: gan ng vt có vú k = 9-10 gan ng vt máu lnh (ch) k= 2-3 Trong cùng 1 cơ th , k t l vi cưng trao i ch t ca tng lo i mô. cơ quan có cưng trao i ch t cao (gan, lách) k có giá tr ln. cơ, nơi có cưng trao i ch t th p hơn thì k có giá tr th p hơn.
12. H s phân cc - k o h s k ca cơ các tr ng thái sinh lý khác nhau: R vùng cao tn (ω>>0 ) – in tr ca cơ không thay i trong vòng 30 gi ω vùng âm tn: in tr ca cơ thay i =1 04 H 5 ln. z ωωω>>0 t Điện tr ở của mô ở các tần số khác nhau S thay i dn in ca t bào và mô là do kh nng phân cc ca chúng.
13. TNG TR CA T BÀO VÀ MÔ Trong h sng tn ti c in tr Ohm và in dung. i vi dòng in 1 chi u, in tr ca h ln là do s có mt ca thành ph n in dung, không cho dòng in 1 chi u ch y qua. Vi dòng xoay chi u, ph i xét c 2 lo i in tr : in tr thu n hu nh ư không ph thu c vào tn s dòng in i qua, còn in tr kháng s gi m khi tn s dòng in tng
    
    
    gi m tr ca toàn b h th ng . dn in ca t bào và mô thay i là kt qu ca vi c gi m in tr kháng ca h khi tn s dòng in i qua h tng. Trong kho ng tn s 10 6-10 8 Hz – dn in ca h là cc i.
14. Tng tr ca t bào và mô S lch pha . Nu trong h có c 2 lo i in tr thì góc lch pha s ưc xác nh bi tươ ng quan gi a chúng. h sinh vt – c tr ưng góc lch pha rt ln
    vai trò ca in dung trong h sng rt cao. Ví dụ:  t n s 10 3Hz, da
    ch có góc lch pha = 50 đ, da ng i = 55 đ, th ần kinh ếch= 64 0, cơ th ỏ = 65 0. I Giá tr ca góc lch pha này rt c nh UI trong vùng tn s khá ln
    kh ng nh s tn ti ca thành ph n in dung phân cc. in tr ca t bào và mô là tng tr ca in tr thu n và in tr kháng.
15. Mô hình vt lý tươ ng ươ ng R C R C Ri Ri Fricke Morse Petrop Svan R- điện tr ở gian bào; Ri-điện tr ở nội bào Rm- điện tr ở màng C- điện dung màng
16. c tr ưng ca t bào và mô: - Thay i tng tr khi tn s dòng in qua h thay i, Thay i xy ra c thành ph n in tr thu n và in tr kháng ca h.
17. CƠ CH PHÂN C C TRONG H TH NG S NG Phân cc b mt t bào. Phân cc trong toàn b th tích t bào S phân cc không ch do các ion tham gia, mà còn do s óng góp ca các lưng cc hu cơ (các phân t protein, nucleotide) Tính ch t a in phân ca các phân t sinh hc.
18. NG D NG TRONG NGHIÊN C U SINH H C VÀ Y H C Pp o in tr : s dng rng rãi trong nghiên cu các quá trình xy ra trong t bào và mô dưi tác dng ca các yu t vt lý, hoá hc, trong quá trình bnh lý (vd: quá trình viêm) Nghiên cu các tn th ươ ng do tia phóng x ion hoá gây ra – ngay giai on u tiên ca tn th ươ ng ã có s thay i v tính dn in ca t bào và mô. Nghiên cu trong ung th ư: khi t bào bình th ưng bi n thành t bào ung th ư, giai on u in dung tng. ánh giá tr ng thái sinh lý ca da qua các tham s in ca da. Các yu t kích thích u có kh nng làm gi m c in tr thu n ln in tr kháng ca da.
19. NG D NG C A DÒNG IN TRONG IU TR
20. NG D NG C A DÒNG IN TRONG IU TR 1. Các lo i dòng in dùng trong iu tr • Dòng in 1 chi u • Dòng in xoay chi u (các xung in) Xung vuông Xung Faradic 1. Dòng h tn: dòng in có tn s <1000 Hz 2. Dòng trung tn: có tn s trong kho ng 1000 – 300.000 Hz 3. Dòng cao tn: có tn s ln hơn 300.000 Hz Sóng ng ắn: bước sóng #10m, tầns ố #30 MHz Sóng siêu ng ắn: 70cm ; 400 MHz Sóng cực ng ắn: 10cm; 2500MHz
21. 1. Tác dng ca dòng in 1 chi u và ng dng iu tr a. Điện gi ải li ệu pháp: • Xu t hi n các hi n tng hóa hc: xy ra cc âm và cc dơ ng
    tác dng in hóa
    ng dng iu tr bnh. • t các in cc tr c ti p vào v trí cn iu tr , ch n in cc phù hp vi mc ích (phân cc or không phân cc) và các ph c hp hóa ch t thích hp iu tr các bnh tơ ng ng.
22. b. Ion li u pháp: Khi cho dòng in 1 chi u ch y qua ch t in ly, các ion có trong dung dch s chuy n ng theo hưng xác nh tu theo du ca nó. (Cần tránh các hi ện tượng điện hóa xảy ra ở điện cực bằng cách dùng điện cực bọc bông tẩm dung dịch dẫn điện) Ion li u pháp dùng tính ch t trên ư a các thu c cn thi t dưi dng ion vào cơ th . (Thí nghi m Leduc) Các ion vào cơ th theo cách này không th m sâu ưc
    có tác dng ti ch và nông (ngoài da) Tuy nhiên, nh s thâm nh p qua ưng bch huy t or mch máu, cng có th xy ra tác dng sâu. Ví d: ion li u pháp qua não tu : ư a Ca + vào trung ươ ng th n kinh trong iu tr bnh li t na ng ưi. Tẩm dung dịch CaCl 2 1%, 2 điện cực dươ ng đặt trên 2 mắt, điện cực âm đặt ở gáy, và cho dòng điện 1-2 mA ch ạy qua.
23. c. Galvani li u pháp: ư a dòng in 1 chi u cưng I bng vài ch c mA , kéo dài nhi u phút. S dch chuy n ca các ion kéo theo s di chuy n ca các phân t trung hòa, nh ng chuy n ng ph c tp này làm thay i tr ng thái cân bng ion
    thay i tính th m ca màng sinh hc. Li u pháp da trên tác dng sinh lý gây ra khi cho dòng in 1 chi u i qua h sng nh ư: •Làm gi m ng ưng kích thích ca si cơ vn ng •Gi m tính áp ng ca th n kinh cm giác
    gi m au •Gây giãn mch •Tng cưng trao i ch t
24. 2. ng dng ca dòng in xoay chi u (h tn và trung tn) và tác dng iu tr •Kích thích co cơ: dòng xoay chi u có xung ng n và tn s t 40 – 180 Hz làm cơ co và mt nhanh
    Tác dng này ưc s dng trong iu tr các bnh thoái hoá th n kinh vn ng ch ng teo cơ. Ngoài ra vi c kích thích co cơ cng làm tng lưu thông máu, hi ph c dinh dưng cơ. •Các xung vuông có tn s và cưng thích hp ưc dùng gây “choáng in” – mt cơn co gi t nhân to bng kích thích in xuyên qua s - trong iu tr mt s bnh tinh th n có chu k •Xung vuông biên 150V, kéo dài 1-2 ms có th kích thích tim t ngoài lng ng c
    dùng cp cu trong tr ưng hp ng ng tim. •Dùng kích thích tim trong tr ưng hp bnh nhân b au tim: bnh nhân ưc gn 1 máy m bo nh p tim th ưng xuyên (pacemaker) – mt lo i máy phát xung in kích thích có kích th ưc nh , ch y pin và các in cc kích thích có th b trí ngay trên màng tim.
25. 3. Tác dng ca dòng in cao tn và ng dng iu tr •Nng lưng ca dòng cao tn ưc bi n thành nhi t nng ti nơi có dòng in i qua. •S phân b nhi t trong cơ th không ng u và ph thu c vào tn s,gu vi sóng ng n nhi t gi nhi u t ch c m và ít t ch c cơ Tác dng nhi t làm tng lưu thông máu, du au, tng cưng chuy n hoá vt ch t, gi m ng ưng kích thích vn ng, th ư giãn th n kinh, cơ. Dòng in cao tn vi bưc sóng 200m cung cp nhi t nng cao
    Dòng nhi t in th ưng ưc ch nh iu tr các bnh viêm th n kinh, bnh ngoài da, ho c gi m au các kh p nông (sóng cc ng n) Ct t bng nhi t in: tiêu di t các t ch c sng do tác dng nhi t ca dòng cao tn. Khi dòng nhi t in ch y qua cơ th , các ưng sc in tp trung vào in nh
    nhi t lươ ng ln nơi ti p xúc tiêu hy các t ch c. Trong ph u thu t, dùng máy nhi t in có th ct t các t ch c mà không gây ch y máu, không nhi m trùng và li so nh tr ng không dính