Chương 4ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ

Khi nghiên cứu tính chất điện của hệ thống sống, các quá trình điện sinh học của cơ thể, ta cần phải nắm vững các kiến thức vật lý ứng dung vào các hệ thống sống. Ngày nay, việc ứng dụng các hiện tượng điện sinh vật để khảo sát, thăm dò và điều trị trong Y học là việc làm tương đối phổ biến. Xác định các thông số điện của tế bào, mô, sợi cơ...để làm cơ sở cho việc chẩn đoán và điều trị bệnh. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 4ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ 73 Chương 4 ĐIỆN TRỞ CỦA TẾ BÀO VÀ MÔ I. Điện trở của tế bào và mô. Khi nghiên cứu tính chất điện của hệ thống sống, các quá trình điện sinh học của cơ thể, ta cần phải nắm vững các kiến thức vật lý ứng dung vào các hệ thống sống. Ngày nay, việc ứng dụng các hiện tượng điện sinh vật để khảo sát, thăm dò và điều trị trong Y học là việc làm tương đối phổ biến. Xác định các thông số điện của tế bào, mô, sợi cơ...để làm cơ sở cho việc chẩn đoán và điều trị bệnh. Việc trị liệu bằng phương pháp này nhằm giải thích sự hoạt động của cơ thể hoặc hệ thống sống, ở trạng thái trao đổi chất bình thường cũng như phân tích trong các tình trạng bệnh lý khác nhau. Như vậy bằng phương pháp lý sinh dựa trên hiện tượng điện học, khoa học đã đưa ra được nhiều đại lượng đặc thù, các thông số trạng thái đặc trưng cho cơ thể. Hơn nữa, ngày nay nhờ vào các thiết bị với kỹ thuật hiện đại đã cung cấp cho ta nhiều hướng nghiên cứu mới trên tổ chức sống. Thực nghiệm cho thấy rằng, điện trở hoặc độ dẫn điện của các đối tượng sinh vật có giá trị hằng định trong cùng một điều kiện xác định. Đó là các thông số đặc trưng cần thiết trong xét nghiệm cận lâm sàng, các chỉ số hết sức cơ bản trong nghiên cứu y-sinh học. Vì vậy nghiên cứu tính chất điện như đo độ điện dẫn, điện thế... của các tế bào và mô có một ý nghĩa thật sự quan trọng. Việc nghiên cứu thông số điện nhằm mục đích để tìm hiểu một số đặc tính, cấu trúc cũng như sự ảnh hưởng của các tác nhân vật lý lên các cơ quan, tổ chức sinh vật. Việc xác định giá trị điện trở xuất, điện dẫn xuất, tính dẫn điện hay nói chung là các thông số điện của tế bào và mô cho phép ta đánh giá được trạng thái sinh lý và chức năng hoạt động của các đối tượng khảo sát. Ngoài ra, từ các thông số ghi đo được, người nghiên cứu cũng có thể suy đoán ra được cấu trúc của các tổ chức sống một cách dễ dàng. Bằng nhiều phương pháp khác nhau của lý sinh học, ta có thể nhận biết về bản chất của tổ chức sinh vật, mà không cần phải phá huỷ cấu trúc của đối tượng khảo sát. Ngay từ thế đầu kỷ thứ XIX, các nhà khoa học đã biết cách chọn phương pháp nghiên cứu đúng theo hình thức đo điện. Bằng cách dễ dàng 74 nhất đó là đo điện trở cũng như xác định độ dẫn điện của máu, tế bào, mô sống, cơ, sợi thần kinh. Đồng thời cũng có thể đưa ra được nhiều thông số liên quan mà nhiều công trình nghiên cứu sau này đã đề cập đến. Đó là các đề tài nghiên cứu về điện trở, điện dẫn, tính dẫn điện trên các động vật, hoặc ngay cả trên các tế bào thực vật ... Nhiều kết quả thực nghiệm trước đây đã chứng minh cho ta thấy rằng: Với các tế bào động vật hoặc thực vật cũng như đối với các mô sống, dưới tác động của dòng một chiều thì điện trở suất có giá trị trung bình vào khoảng 106 ÷ 107 Ω/cm. Nên dưới tác dụng của dòng điện một chiều cho thấy, độ dẫn điện của các đối tượng sinh vật gần giống như tính dẫn của một chất bán dẫn điện. Còn dưới tác dụng của dòng điện xoay chiều thì giá trị điện dẫn đo được có giá trị nhỏ hơn rất nhiều. 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 thể biến 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. Những số liệu đáng tin cậy là đo điện trở của các tế bào có kích thước nhỏ với hình dạng dễ tính toán và ở thể huyền phù. Để phù hợp với kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm, khi đó sử dụng công thức Maxwell để đo thông số điện trở. Phương trình này có dạng như sau: r1 r1 −1 −1 (4.1) r2 r =β r1 r1 +2 +2 r r2 Trong đó, r : điện trở suất của dung dịch. r1 : điện trở suất của môi trường. 75 r2 : điện trở suất của tế bào. β : là tỷ số giữa thể tích của tế bào với toàn bộ thể tích của dung dịch. Với phương pháp xác định như trên, thực nghiệm cho ta thấy rằng điện trở suất của hồng c ...