Khi nghiín cứu tính chất điện của hệ thống sống, câc quâ trình điện sinh học của cơ thể, ta cần phải nắm vững câc kiến thức vật lý ứng dung văo câc hệ thống sống. Ngăy nay, việc ứng dụng câc hiện tượng điện sinh vật để khảo sât, thăm dò vă điều trị trong Y học lă việc lăm tương đối phổ biến. Xâc định câc thông sốđiện của tế băo, mô, sợi cơ...để lăm cơ sở cho việc chẩn đoân vă điều trị bệnh. Việc trị liệu bằng phương phâp năy nhằm giải thích sự hoạt động của cơ thể hoặc hệ thống sống, ở trạng thâi trao đổi chất bình thường cũng như phđn tích trong câc tình trạng bệnh lý khâc nhau.
Như vậy bằng phương phâp lý sinh dựa trín hiện tượng điện học, khoa học đê đưa ra được nhiều đại lượng đặc thù, câc thông số trạng thâi đặc trưng cho cơ thể. Hơn nữa, ngăy nay nhờ văo câc thiết bị với kỹ thuật hiện đại đê cung cấp cho ta nhiều hướng nghiín cứu mới trín tổ chức sống.
Thực nghiệm cho thấy rằng, điện trở hoặc độ dẫn điện của câc đối tượng sinh vật có giâ trị hằng định trong cùng một điều kiện xâc định. Đó lă câc thông sốđặc trưng cần thiết trong xĩt nghiệm cận lđm săng, câc chỉ số hết sức cơ bản trong nghiín cứu y-sinh học. Vì vậy nghiín cứu tính chất điện như đo độ điện dẫn, điện thế... của câc tế băo vă mô có một ý nghĩa thật sự quan trọng. Việc nghiín cứu thông số điện nhằm mục đích để tìm hiểu một sốđặc tính, cấu trúc cũng như sựảnh hưởng của câc tâc nhđn vật lý lín câc cơ quan, tổ chức sinh vật.
Việc xâc định giâ trịđiện trở xuất, điện dẫn xuất, tính dẫn điện hay nói chung lă câc thông sốđiện của tế băo vă mô cho phĩp ta đânh giâ được trạng thâi sinh lý vă chức năng hoạt động của câc đối tượng khảo sât. Ngoăi ra, từ câc thông số ghi đo được, người nghiín cứu cũng có thể suy đoân ra được cấu trúc của câc tổ chức sống một câch dễ dăng. Bằng nhiều phương phâp khâc nhau của lý sinh học, ta có thể nhận biết về bản chất của tổ chức sinh vật, mă không cần phải phâ huỷ cấu trúc của đối tượng khảo sât.
Ngay từ thế đầu kỷ thứ XIX, câc nhă khoa học đê biết câch chọn phương phâp nghiín cứu đúng theo hình thức đo điện. Bằng câch dễ dăng
74
nhất đó lă đo điện trở cũng như xâc định độ dẫn điện của mâu, tế băo, mô sống, cơ, sợi thần kinh. Đồng thời cũng có thểđưa ra được nhiều thông số liín quan mă nhiều công trình nghiín cứu sau năy đê đề cập đến. Đó lă câc đề tăi nghiín cứu về điện trở, điện dẫn, tính dẫn điện trín câc động vật, hoặc ngay cả trín câc tế băo thực vật ...
Nhiều kết quả thực nghiệm trước đđy đê chứng minh cho ta thấy rằng: Với câc tế băo động vật hoặc thực vật cũng nhưđối với câc mô sống, dưới tâc động của dòng một chiều thì điện trở suất có giâ trị trung bình văo khoảng 106 ÷ 107 Ω/cm. Nín dưới tâc dụng của dòng điện một chiều cho thấy, độ dẫn điện của câc đối tượng sinh vật gần giống như tính dẫn của một chất bân dẫn điện. Còn dưới tâc dụng của dòng điện xoay chiều thì giâ trịđiện dẫn đo được có giâ trị nhỏ hơn rất nhiều.
Để xâc định được thông số về điện trở thuần, điện trở khâng của câc hệ thống sống lă một việc lăm không đơn giản. Thông thường, ta gặp phải những khó khăn vă phức tạp trong khi đo vì:
-Đối tượng sống lă một hệ đa pha vă tổ chức không đồng nhất về cấu trúc.
-Thể tích tế băo không cố định mă có thể biến đổi tuỳ theo trạng thâi sinh lý của đối tượng khi khảo sât.
-Bề mặt tế băo có một lớp vỏ protĩin bao bọc, lớp măng bảo vệ tế băo có độđiện dẫn rất lớn.
-Ngoăi ra, dòng điện đi văo mô chủ yếu chạy qua lớp gian băo có độ dẫn điện tôt vì bản thđn nó chứa nhiều loại ion với nồng độ rất cao.
-Câc vi điện cực lăm tổn thương măng.
Những số liệu đâng tin cậy lă đo điện trở của câc tế băo có kích thước nhỏ với hình dạng dễ tính toân vă ở thể huyền phù. Để phù hợp với kết quả nghiín cứu từ thực nghiệm, khi đó sử dụng công thức Maxwell để đo thông sốđiện trở. Phương trình năy có dạng như sau:
(4.1) 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 + − = − r + r r r r r r r β Trong đó, r : điện trở suất của dung dịch. r1 : điện trở suất của môi trường.
75
r2 : điện trở suất của tế băo.
β : lă tỷ số giữa thể tích của tế băo với toăn bộ thể tích của dung dịch.
Với phương phâp xâc định như trín, thực nghiệm cho ta thấy rằng điện trở suất của hồng cầu có giâ trị khoảng 1012 Ω/cm. Như vậy hồng cầu lă một vật thể có đặc trưng của một chất điện môi.
Ngăy nay từ câc kết quả nghiín cứu được, người ta đê đưa ra nhiều phương phâp khâc nhau để xâc định câc thông sốđiện của đối tượng khảo sât tuỳ theo yíu cầu. Việc ứng dụng trong lđm săng cũng có một ý nghĩa hết sức to lớn. Ngoăi ra, cơ sở lý thuyết cũng được xđy dựng một câch hoăn chỉnh, cũng như giải thích được cho nhiều cơ chế hình thănh một câch hợp lý việc ứng dụng hiện tượng điện trong nghiín cứu y-sinh học.