NMBT Group. Новые медико-биологические технологии.


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСНОГО СЛОЖНО МОДУЛИРОВАННОГО
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ (продолжение)

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8

Процессу взаимодействия воды с биологической мембраной должно соответствовать представление о ее строении. Наиболее распространенная унитарная схема асимметричного строения мембраны, которую предложил Дж. Робертс в 1964 г. Эта схема имеет распространение в научной, и особенно, в учебной литературе (рис.4).

В соответствии с этой схемой белки могут разворачиваться на поверхности двойного липидного слоя под действием сил электростатического взаимодействия с заряженными головками фосфолипидов мембран. Наружная поверхность представлена гликопротеинами.


Рис.4. Унитарная схема асимметричного строения биомембраны
(по Дж. Робертсону, 1964).

В настоящее время считают, что белки не выстилают поверхность липидного слоя мембраны, а располагаются в виде отдельных глобульных молекул или частиц, в большей или меньшей степени, образующих фосфолипидную дислойную мембрану, у которой внутрь мембраны обращены гидрофобные концы молекул, а наружу гидрофильные. Такая биологическая мембрана представляет собой жидкостно-мозаичную модель (рис.5).

Рис.5. Жидкостно-мозаичная структура биологической мембраны
(по Дж. Ленарду и С. Сингеру, 1966):
a - двойной слой фосфолипидов; b - каналы и химические вещества переносчики;
с - протеины, связанные с иммунными реакциями; d - молекулы холестерола,
обеспечивающие поддержание мембраны в активном состояниии.

При действии внешнего переменного ЭМП, основная "реакция" биологических мембран (и соответственно живых клеточных структур) связана с закономерностями, наблюдаемыми при прохождении электрической составляющей поля через - биологические структуры. Формула закона Ома для данного случая будет иметь вид: I = V - P / R, где функция времени Р = f(t).

Наблюдаемое явление близко к тому, что происходт в растворах электролитов, для которых характерно наличие эффекта поляризации, т.е. образование при прохождении электрического тока дополнительных зарядов, за счет наполнения ионов обратного знака [2,6].

Следовательно изменение силы электрического тока в биологических системах свидетельствует о том, что они также обладают способностью к поляризации или иначе накоплению количества электричества (в определенный момент времени), которое можно рассчитать по формуле поляризационной емкости конденсатора:

,

где Ср - поляризационная емкость, R - сопротивление, I - сила электрического тока, Io - начальная сила тока, Iт - конечное значение силы тока,

где количество электричества, накапливаемое за время Т, обусловленные моментами разворачивания и сворачивания электрической составляющей ЭМП.

Поляризационная емкость различных биологических структур достигает больших величин - от 0,1 мкф на 1 кв. см. до 10 мкф на 1 кв. см. и более. Например, самая высокая поляризационная емкость имеет место у мышечных фибрилл краба, она достигает 40 мкф на 1 кв. см. [3].

Таким образом, высокая поляризационная емкость - характерное свойство живых неповрежденных клеток и их биомембран.

При воздействии переменными компонентами составляющими электрическое поле были выявлены следующие закономерности:
1. сопротивление биологических структур переменному току ниже, чем постоянному току;
2. сопротивление не зависит от величины тока, если эта величина не превышает физиологическую норму;
3. острый минимум компенсации при высокой емкости, в системе разряд - импульс;
4. на фиксированной частоте сопротивление биологической структуры постоянно, если не применяется его физиологическое состояние;
5. компоненты сопротивления существенно изменяются при изменении физиологического состояния, например при гибели (отмирании) сопротивление падает на несколько порядков;
6. электропроводимость биологических объектов с увеличением частоты увеличивается до некоторой максимальной частоты (около 107 Гц);
7. дисперсия электропроводимости, как и способность к поляризации, присущи только живым клеткам.

Соответственно, для оценки физиологического состояния живой биологической структуры предложено рассчитать коэффициент крутизны дисперсии электропроводимости: K = RH/Rb , где RH - величина сопротивления измеряемого при низкой частоте (например, 106 Гц).

При гибели ткани К приближается к 1. Нормальная функционирующая печень имеет К = 9 - 10, а бактерии Bac. сoli имеет К = 1,5 - 2.

Результаты исследований вышеописанных явлений исходят из того, что сопротивление живых клеток является суммарным и определяется прохождением точки через омическое сопротивление и емкость. Частота существенно влияет на проводимость всей емкостно-омической системы клетки и ее мембраны.

Следовательно явление дисперсии электропроводимости биомембран, клеток и тканей есть результат уменьшения емкостного сопротивления сопровождающееся увеличением частоты.

Для получения более полного представления о взаимодействии клеток и их биологических мембран с внешним электрическим полем прибегают к эквивалентам электротехническим схемам, т.е. к таким комбинациям омического сопротивления R и емкости C, которые в первом приближении могут моделировать электрические параметры клеток.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8