Физика/4. Применение физических методов в медицине

Гуцул О.В.¹, д.мед.н. Шаплавський М.В.¹, Буждиган В.В.¹,

к. физ.-мат.н. Слободян В.З.², к. физ.-мат.н. Григоришин П.М.¹

¹Буковинський державний медичний університет, Украина

²Чернівецький національний університет ім. Юрія Федьковича, Украина

Вимірювання заряду еритроцитів безелектродним способом

На основі аналізу наукових даних з біохімії та біофізики, що стосуються функцій еритроцитів у механізмі мікроциркуляції крові та власних експериментальних досліджень [1] були, зокрема, аргументовані такі висновки:

а) поверхневий заряд еритроцита, а з ним і дзета-потенціал формується тільки в аутологічній плазмі, тобто, цільній крові;

б) зміна заряду є наріжною флуктуацією у рівновазі: агрегація – взаємовідштовхування еритроцитів і є фактором швидкості мікроциркуляції;

в) in vivo в крові діють біологічні антагоністи - регулятори заряду еритроцитів, що здатні впливати на активність K⁺, Na⁺ АТФ-ази їх мембран; дія зазначених регуляторів доведена експериментом [1].

г) поза аутологічною плазмою (штучні розчини) заряд еритроцита залежить тільки від їх рН, тобто, залишається постійним, зумовленим генетично контрольованим вмістом дисоціюючих груп глікокаліксу і не може нести будь-яку інформацію про його адаптивні флуктуації в організмі, з якого його вилучили.

Враховуючи вищезазначене була поставлена задача - удосконалити спосіб визначення заряду еритроцитів шляхом розробки фізичного методу аналізу, спрямованого на вимірювання заряду еритроцитів без електродів, змоделювавши при цьому in vitro умови in vivo, тобто, усунувши електростатичне зчеплення штучної оболонки з нативною кров’ю і таким чином зберегти умови формування дзета-потенціалу.

Для вирішення поставленої задачі використаний запатентований нами вимірювальний комплекс, призначений для реологічних досліджень крові, зокрема, її в’язкості [2]. У вимірювальному комплексі, використано біоінертний (гідрофобний) капіляр (Тефлон Ф-ЧДЕ, ООО “Аніон-Спб”).

Для розрахунку заряду еритроцитів вихідними параметрами є: імпульс добротності цільної крові та її плазми, що візуалізуються на дисплеї при їх протіканні через біоінертний капіляр (Рис. 1).

Рис. 1. Залежність напруги, зв’язаної з добротністю (Uq, мВ), від часу протікання складових крові (t, c) слідом за дистильованою водою.

1, 3 - плазма і кров, відповідно, після лікування астми;

2, 4 - плазма і кров до лікування астми.

Програма працює за виведеною на основі відомих закономірностей фізичної та біологічної хімії крові формулою.

Приведено приклад аналізу крові (середній заряд еритроцита) хворої на астму, що одержала лікування за загальноприйнятою схемою:

до лікування: |e| Z_ер = - 1,97×10^-10 Кл; Z_ер = - 1,2×10⁹;

після лікування: |e| Z_ер = - 3,19 ×10^-10 Кл; Z_ер = - 2,0×10⁹.

Технічне рішення комплексу враховує вимогу термінової реєстрації змін реологічних параметрів крові, що функціонує в умовах моделі, наближеної до in vivo, за дії біологічних регуляторів заряду та фармакологічних чинників.

Так можна спостерігати, ефект впливу адреналіну на середній заряд еритроцита. Наприклад, внесення до 1 мл крові краплі фізіологічного розчину, що містить 166·10 ^-7г адреналіну (в контроль вносили краплю фізіологічного розчину) на фоні добротності такого розчину (Рис. 2) спостерігали феномен втрат добротності цільної крові, тобто, зростання її електропровідності за рахунок рухливих катіонів що звільнились внаслідок дисоціації кислотних груп глікокаліксу масиву еритроцитів. Таким чином, прямим вимірюванням підтверджено виявлене нами раніше зростання заряду еритроцитів за дії катехоламінів у біоінертних умовах при використанні опосередкованого методу [1].

Рис. 2. Залежність напруги, зв’язаної з добротністю (Uq, мВ), від часу протікання крові (t, c) слідом за фізіологічним розчином.

1 - кров; 2 - кров за дії адреналіну.

Принципово новий метод автоматизованого визначення заряду еритроцита, дозволяє:

- виявити цей параметр за прямого вимірювання;

- в умовах моделі in vivo виявити адаптивні зміни заряду еритроцита.

Література:

[1]. Шаплавський М.В. Бiоiнертизацiя як бiологiчна функція / Микола Володимирович Шаплавський – Чернiвці: Прут, 1996. – 184 с.

[2]. Пат. 31236 України, МПК G01N 11/00, G01N 27/00. Пристрій для автоматизованого вимірювання в’язкості біологічних рідин / Шаплавський М.В., Пішак В.П., Слободян О.В., Григоришин П.М., Микитюк О.Ю.; заявник та патентовласник Буковинський державний медичний університет. – № 200714803; заявл. 26.122007 ; опубл. 25.03.2008. Бюл. № 6.