Microsoft PowerPoint Do dan dien 2012 Compatibility Mode 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 t. Microsoft PowerPoint Do dan dien 2012 Compatibility Mode 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 t.
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Mở đầu Độ dẫn điện tế bào mô điều kiện định đại lượng không đổi – đặc trưng cho trạng thái sinh lý chức tế bào Nghiên cứu tính dẫn điện tế bào mơ nhằm mục đích chính: Tìm hiểu số đặc tính vật lý vật chất sống Nghiên cứu biến đổi thông số điện liên quan đến chức hệ Hoberơ người nghiên cứu độ dẫn điện máu (TK 19), sau Osterohout nghiên cứu độ dẫn điện da ếch tế bào thực vật Trong năm gần đây, phương pháp đo độ dẫn điện chủ yếu sử dụng để xác định trình tổn thương hệ sinh học ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Các đối tượng sinh vật thuộc loại chất bán dẫn Với dòng điện chiều, điện trở tế bào động thực vật mơ có giá trị khoảng 106 – 107 Ω.cm, Hồng cầu: 1012 Ω.cm Với dòng điện xoay chiều, điện trở hệ sinh vật nhỏ Khi cho dịng điện khơng đổi chạy qua thể sinh vật người ta thấy số tượng, quy luật tương tự dịng điện khơng đổi chạy qua kim loại chất điện ly Dịng điện khơng đổi qua vài mơi trường Dịng điện kim loại: dịng chuyển dời có hướng electron tự tác dụng điện trường Nguyên nhân điện trở kim loại cản trở chuyển động có hướng electron gây nút tinh thể kim loại Điện trở dây dẫn kim loại phụ thuộc vào kích thước, chất nhiệt độ l R = ρ S Giữa Điện trở Độ dẫn điện có mối liên hệ: ρ- điện trở suất kim loại (Ωm) L= R Dòng điện chất điện phân Sự điện ly phân tử dung dịch Những chất hịa tan có khả phân ly thành ion dung môi gọi chất điện phân hay chât điện ly Chỉ có dung dịch mà phân tử chất hòa tan bị phân ly thành ion âm dương có khả dẫn điện Song song với trình phân ly ion dung dịch điện ly, tồn tái hợp: va chạm ion âm dương trình chuyển động nhiệt kết hợp thành phân tử trung hịa Trong dung dịch chất điện phân có cân động trình phân ly tái hợp ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MƠ ĐỐI VỚI DỊNG ĐIỆN MỘT CHIỀU Khi cho dòng điện chiều qua tế bào mơ, người ta thấy cường độ dịng điện (I) bị thay đổi – sau nối mạch I giảm liên tục đạt giá trị nhỏ I ban đầu (tương tự cho dòng điện qua dung dịch chất điện phân) I P = f(t) Nguyên nhân: có dịng điện chiều chạy qua, hệ xuất dòng điện ngược chiều, dòng điện lớn dần đạt giá trị không đổi Định luật Ohm hệ sinh học có dạng: Sự phụ thuộc cường độ dịng điện theo thời gian U −P I = R Trong đó, gíá trị P(t) sức điện động phân cực - đặc trưng cho tế bào mô sống ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MƠ ĐỐI VỚI DỊNG ĐIỆN MỘT CHIỀU Hiện tượng giống cho dòng điện chiều qua chất điện phân Nguồn gốc dòng điện ngược chiều dung dịch điện phân tượng phân cực hệ sống có khả phân cực Lượng điện tích lũy hệ sống khơng thể điện dung tĩnh, mà cịn có điện dung phân cực tham gia Đặc trưng tế bào sống khơng bị tổn thương: có giá trị điện dung phân cực cao Nếu tế bào bị tổn thương hay chết điện dung phân cực nhỏ dần biến Điện dung phân cực đối tượng sinh vật : 0,1 –10 µF/cm2 Cơ cua bể: 40 µF/cm2 Tảo Nitella: 1-2 µF/cm2 Dây thần kinh: 8-10 µF/cm2 Các đối tượng sinh vật nhạy cảm với dòng điện chiều ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MƠ ĐỐI VỚI DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặc điểm hệ sống: • Điện trở hệ dịng điện xoay chiều thấp dịng điện chiều • Điện trở khơng phụ thuộc vào cường độ dịng điện xoay chiều cường độ nhỏ ngưỡng kích thích • Ở trạng thái sinh lý bình thường, điện trở hệ phụ thuộc vào cường độ (trên ngưỡng) phụ thuộc vào tần số dòng điện xoay chiều • Ở tần số định đó, điện trở tế bào mô không thay đổi trạng thái sinh lý tế bào không thay đổi R Tính chất chung: Độ dẫn điện hệ tăng dần đạt giá trị cực đại tần số dịng điện xoay chiều tăng lên Thơng thường, độ dẫn điện cực đại 106Hz ω Sự thay đổi điện trở tần số khác (1920, Philipxôn, tế bào cơ) Khi tế bào bị tổn thương điện trở giảm ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Sự phụ thuộc độ dẫn điện vào tần số khả phân cực đặc trưng cho tế bào sống Tế bào bị tổn thương nặng tính chất thể yếu R Nghiên cứu điện trở tế bào mơ tần số khác đánh giá trạng thái sinh lý tế bào mô mà không gây tổn thương – sử dụng cần cấy truyền vào thể người Bình thường ω Sự phụ thuộc điện trở mô thực vật vào trạng thái sinh lý Đun 50o phút Đun 500 phút Đun 1000 20 phút Hệ số phân cực - k Taruxov xác định điện trở hệ sống điều kiện thí nghiệm, tần số khác nhau, tỷ số: R104: điện trở hệ tần số 104Hz 6: R10 điện trở tần số k = 106Hz R 10 R 10 Với tế bào mơ bình thường, k phụ thuộc vào vị trí thể bậc thang tiến hố, Ví dụ: gan động vật có vú k = 9-10 gan động vật máu lạnh (ếch) k= 2-3 Trong thể, k tỷ lệ với cường độ trao đổi chất loại mô Ở 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 k có giá trị thấp Hệ số phân cực - k Đo hệ số k trạng thái sinh lý khác nhau: R Ở vùng cao tần (ω>>0) – điện trở khơng thay đổi vịng 30 Ở vùng âm tần: điện trở thay đổi lần ω>>0 Điện trở mô tần số khác t Sự thay đổi độ dẫn điện tế bào mô khả phân cực chúng TỔNG TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Trong hệ sống tồn điện trở Ohm điện dung Đối với dòng điện chiều, điện trở hệ lớn có mặt thành phần điện dung, khơng cho dịng điện chiều chạy qua Với dòng xoay chiều, điện trở kháng giảm tần số dòng điện tăng, điện trở không phụ thuộc vào tần số dịng điện qua giảm trở tồn hệ thống Độ dẫn điện tế bào mô thay đổi kết việc giảm điện trở kháng hệ tần số dòng điện qua hệ tăng Trong khoảng tần số 106-108 Hz – độ dẫn điện hệ cực đại Để xác định thông số điện trở thuần, điện trở kháng hệ thống sống việc làm không đơn giản Thơng thường, ta gặp phải khó khăn phức tạp đo vì: - Đối tượng sống hệ đa pha tổ chức không đồng cấu trúc - Thể tích tế bào khơng cố định mà biến đổi tuỳ theo trạng thái sinh lý đối tượng khảo sát - Bề mặt tế bào có lớp vỏ protéin bao bọc, lớp màng bảo vệ tế bào có độ điện dẫn lớn - Ngồi ra, dịng điện vào mơ chủ yếu chạy qua lớp gian bào có độ dẫn điện tơt thân chứa nhiều loại ion với nồng độ cao - Các vi điện cực làm tổn thương màng Tuy vậy, việc xác định điện trở tế bào mơ có ý nghĩa lớn mặt lý thuyết thực tiễn y học sinh học Tổng trở tế bào mơ Sự lệch pha Nếu hệ có loại điện trở góc lệch pha xác định tương quan chúng Ở hệ sinh vật – đặc trưng góc lệch pha lớn hệ sống cao vai trò điện dung Ví dụ: tần số 103Hz, da ếch có góc lệch pha = 50 độ, da người = 55 độ, thần kinh ếch= 640, thỏ = 650 I U I Giá trị góc lệch pha cố định vùng tần số lớn khẳng định tồn thành phần điện dung phân cực Điện trở tế bào mô tổng trở điện trở điện trở kháng Mơ 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 bề mặt tế bào Phân cực toàn thể tích tế bào Sự phân cực khơng ion tham gia, mà cịn đóng góp lưỡng cực hữu (các phân tử protein, nucleotide) Tính chất đa điện phân phân tử sinh học ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU SINH HỌC VÀ Y HỌC Pp đo điện trở : sử dụng rộng rãi nghiên cứu trình xảy tế bào mô tác dụng yếu tố vật lý, hố học, q trình bệnh lý (vd: trình viêm) Nghiên cứu tổn thương tia phóng xạ ion hố gây – giai đoạn tổn thương có thay đổi tính dẫn điện tế bào mơ Nghiên cứu ung thư: tế bào bình thường biến thành tế bào ung thư, giai đoạn đầu điện dung tăng Đánh giá trạng thái sinh lý da qua tham số điện da Các yếu tố kích thích có khả làm giảm điện trở lẫn điện trở kháng da ỨNG DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG ĐIỀU TRỊ ỨNG DỤNG CỦA DỊNG ĐIỆN TRONG ĐIỀU TRỊ Các loại dịng điện dùng điều trị • Dịng điện chiều • Dịng điện xoay chiều (các xung điện) Xung vng Xung Faradic Dịng hạ tần: dịng điện có tần số >0 Điện trở mô tần số khác t Sự thay đổi độ dẫn điện tế bào mô khả phân cực chúng TỔNG TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ Trong hệ sống tồn điện trở Ohm điện dung Đối với dòng điện chiều, điện trở hệ... P(t) sức điện động phân cực - đặc trưng cho tế bào mô sống ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU Hiện tượng giống cho dòng điện chiều qua chất điện phân Nguồn gốc dòng điện ngược