Исследование электрохимического механизма проницаемости плацентарных мембран по анионам антибиотиков в малоамплитудных физических полях (стр. 2 из 3)

Во второй главе (теоретические исследования) сформулированы математические уравнения ионного переноса в тканях организма в рамках модели «рыхлого квазикристалла» под действием собственной электрической асимметрии межфазных границ с физиологическими жидкостями (первый раздел) и при дополнительном ускоряющем влиянии электрических (второй раздел), магнитных (третий раздел), СВЧ- (четвертый раздел), лазерных (пятый раздел) электромагнитных и ультразвуковых (шестой раздел) малоамплитудных физических полей.

Выяснено, что собственный перенос ионов в тканевых мембранах подчиняется уравнению:

С_х=(С₀-С,)-е-е^±,

где С₀ - исходная входная и С - текущая выходная концентрация переносимого иона, X- толщина мембраны, D- коэффициент транскорпоральной диффузии иона, т - время переноса, z - заряд иона, F = 96487 Кл/моль, R= 8,314 Дж/(моль-К), Т- абсолютная температура, (р_а - собственный потенциал электрической асимметрии межфазных границ, знак «+» относится к переносу катионов и знак «-» соответствует переносу анионов. Построением в координатах InС(Со - С) - определяется D- по угловому коэффициенту прямых и ф_а - по отрезку, отсекаемому на оси ординат.

Все малоамплитудные физические поля, перечисленные выше, оказывают ускоряющее влияние на транскорпоральный электромиграционный перенос ионов, и коэффициенты ускорения могут быть выражены с помощью общей формулы:

К_у = К_уе -г, (²)

где Ку — коэффициент ускорения транскорпоральной диффузии ионов, Дф_а -стимулированный полем сдвиг потенциала электрической асимметрии, и -порядковый номер поля. Величины К_у и A<p_M приведены в табл. 1, причем параметры cpMNS » Дфаэм . Афщ, , Дф_ауз не поддаются теоретическому расчету и подлежат экспериментальному определению. Остальные физические величины расшифрованы в соответствующих разделах диссертации и они означают: V— напряжение электрического поля, - сила тока, Rm- сопротивление мембраны, фмд/ и (pus — потенциалы «омагничивания» при влиянии постоянного магнитного поля «северной» или «южной» ориентации, p_MN= фр или ф,

В - магнитная индукция, г₀ - радиус кругового источника вращающихся магнитных полей, - частота синусоидального или пульсирующего магнитного поля, - частота вращения магнитного поля, An- энергия активации транскорпоральной ионной диффузии,- частота СВЧ-излучения, е₀ = 10⁴/36tФ/м, с'- действительная часть относительной диэлектрической проницаемости мембраны, tg 6 - тангенс угла диэлектрических потерь, Е₀ - амплитудная напряженность электрического ноля СВЧ-излучения, р и с_р - плотность и теплоемкость мембраны, а к К — коэффициенты температуро- и теплопроводности мембраны, - коэффициент теплообмена, г_а - радиус сфокусированного лазерного луча, W_u- интенсивность лазерного облучения, v - скорость сканирования «пятна» лазерного излучения, и — частота и интенсивность ультразвука, с - скорость распространения ультразвука, т₀ - время нахождения иона в узле стохастической квазирешетки, - глубина узловой потенциальной «ямы», Дф, Аф A<Pa - сдвиги потенциала асимметрии, индуцированные СВЧ, лазерным и ультразвуковым полем, соответственно.

В третьей главе (экспериментальные исследования) приведены характеристики объектов и методики эксперимента (первый раздел), изучены параметры собственного и стимулированного переноса анионов антибиотиков через плацентарные мембраны (второй раздел), а также рассмотрены синергетические эффекты ускорения переноса при смешанном влиянии малоамплитудных физических нолей (третий раздел).

В качестве объектов исследования были выбраны препарированные в формальдегиде ювенильные ткани плацент со средней лазерно-иитерферометрической толщиной X ~ 0,1 мми антибиотики левомицетин, бензил пенициллин, оксациллнн (р-лактам), разведенные в терапевтических концентрациях 0,2 м каждый в изотоническом физиологическом растворе 0,9 мае. NaCl. Растворы с антибиотиками помешались над плацентарными мембранами в специальных стеклянных электрохимических ячейках, и исследования кинетики переноса производились посредством отбора проб из подмембраиного пространства после предварительного перемешивания. Пробы анализировались фотометрически на приборе СФ-2 в диапазоне длин волн 265- 300 нм со средней относительной погрешностью 3,5 %.

В качестве источников мал о амплитудных полевых воздействий применялись приборы Б5-43, «Атос», ЛТН-101, УЗУ-0,25 с заменой одного из трех НЧ-излучателей УЗ-колебаний на ВЧ-излучатель, Влияние СВЧ-излучения моделировалось термостатическим нагревом ячейки с 309,7 до 317 К. Термостат MWL поддерживал температуру 309,7 К (36,7 °С) во всех остальных экспериментах с точностью ±0,05 А'.

На рис. 1 представлены результаты исследования кинетики проницаемости плацент по аниону левомицетнна. При т > 10-15 мин экспериментальные точки укладывались на прямые в теоретических координатах InC/(C_D - С&bsol;) -т~ и вес малоамплитудные полевые воздействия ускоряют левомицетин о вый перенос. Плаценты обладают значительной индивидуальностью (рис. 1а, кр. 1-3), «выпрямляющими» свойствами по отношению к постоянному электроциклу с увеличением эффективного заряда до z = -1,2. Химическая стабилизация Р-лактамного цикла в полусинтетическом оксациллине дает z = -1 и нормальную корреляцию скорости плацентарного переноса с размером аниона. Такая же корреляция: левомицетин > бензилпенициллин > оксациллин наблюдалась и в экспериментах с ультразвуком, где преобладали механическая стимуляция диффузии и размерный фактор.

Обработка экспериментальных данных показала, что перенос анионов антибиотиков идет по липидным «кинковым» каналам проводимости с D= 2,6-1(Г⁸ — 2,6»⁷ см²/с, A_D = 7,9 - 13,4 кДж/моль, К_у = 1,2-13,5 при удельной электропроводности плацент 2,04-10^-7 См/см и ускоряющем сдвиге потенциалов асимметрии Дср_а порядка нескольких единиц и десятков милливольт.

На основании полученных результатов было рассмотрено синергетическое ускорение антибиотикового переноса в смешанных малоамплитудных физических полях. Соответствующие теоретические уравнения модели «рыхлого квазикристалла» имеют вид:

для синергетических коэффициентов ускорения. Здесь С_х - среднее значение модулированных переменными физическими полями ионных выходных концентраций, знак «+» отвечает переносу катионов, а «-», соответствует переносу анионов, величины К_уп и Дфа„ приведены в табл, N - общее число действующих смешанных полей.

Для плацентарного переноса анионов антибиотиков расчет дал зависимости К_у - N (рис. 3), которые могут быть аппроксимированы простым экспоненциальным законом в виде. Численный коэффициент а имеет значения: а = 0,408 - для оксациллина, а = 0,683 - для левомицетина, а = 0,730 - для бензилпенициллина. Среднее значение коэффициента по выборке из трех антибиотиков а = 0,5. В четвертой главе (электрохимические аспекты оптимизации аппаратов антибиотиковой физиотерапии) произведен учет системных реакций организма на суммарной биопараметричности физических полей Е и энергетической сенситивности тканей организма S(первый раздел), а также решена задача многопараметрической оптимизации эффективности лечения с помощью аппаратов антибиотиковой физиотерапии на смешанных полевых эффектах и найдена корреляция комплексного индекса оптимизации - КИО с относительным терапевтическим эффектом - ОТЭ (второй раздел).

Анализ литературных данных показал, что в качестве физиологически значимых воздействий физических полей, вызывающих системные реакции организма, можно выделить «диффузионное», «электрическое», «тепловое», «силовое», «сепарирующее», «санирующее» и «информационное». Присваивая каждому воздействию статистический вес, равный единице, можно заключить, что наименьший суммарный индекс биопараметричности имеют СВЧ -поля (рассматриваемые с точки зрения чисто теплового эффекта в биологических тканях) при Е = 3, а наибольший - ультразвуковые поля при I = 5. Электрические, магнитные поля и лазерное облучение имеют S = 4. Для смешанных воздействий N физических полей можно принять линейную аппроксимацию численное решение, которого дает N_max = 2,4. При этом важно то, что положение N_maxне зависит от р, т.е. от выбора числа факторов влияния физических полей, которое из-за сложности системных реакций организма и его индиви дуальной переносимости антибиотиковых физиотерапевтических процедур следует считать достаточно произвольным.

При а = 0,5 и |3 = 4 получается зависимость КИО - N, показанная на рис. 4а. Из этих данных следует, что оптимум сочетаний антибиотиковой физиотерапии отвечает плато КО = 0,7 при N_max= 2 - 4. Именно такой подход к конструированию аппаратов, основанный на использовании как минимум бинарных сочетаний полевых воздействий, и представляет собой наиболее перспективную линию развития современного клинического физиотерапевтического приборостроения. Например, это хорошо прослеживается на аппаратах, выпускаемых ООО «ТРИМА» в г. Саратове для лечения урологических, стоматологических и офтальмологических заболеваний с помощью магнитных, электрических, температурных полей, световых и лазерных излучений, а также их сочетанных комбинаций (приборы типа «Атос», «Ин-трамаг», «Интратерм», «Амблио» и т.п., разработанные под руководством к.т.н. Райгородского Ю.М.).