Вопрос 54. Электрокинетические явления: электрофорез, электроосмос, потенциал течения и седиметации. Происхожде­ние электрокинетического потенциала - теория Дерягниа-Штерна.

Под электрокинетическими явлениями понимают движение фаз гетерогенной системы в постоянном электрическом поле, а также воз­никновение разности потенциалов при механическом движении фаз. Различают четыре вида электрокинетических явлений:

- электрофорез,

- электроосмос,

- потенциал течения,

- потенциал оседания (седимен­тации).

Электрофорез - движение частиц дисперсной фазы в постоянном электрическом поле.

Электроосмос - движение дисперсной среды в постоянном электрическом поле.

Потенциал течения - возникновение разности потенциалов между двумя частями сосуда, разделенных мембраной, при наличии градиента гидростатического давления.

Потенциал седиментации - возникновение разности потенциалов между нижней и верхней частями гетерогенной системы вследствие оседания частиц дисперсной фазы.

Белковая частица в нейтральной среде превращается в биполярный ион:

Если среда кислая, то образуется катион белка и анион хлора:

Эти противоионы и образуют двойной электрический слой вокруг белковой частицы.

Если среда щелочная, то образуются анион белка и противоион натрия:

Если частичка негомогенная, то двойной электрический слой может образоваться вследствие адсорбции на ее поверхности ионов из раствора.

Теория происхождения электрокинетического потенциала:

а) наличие только компактного слоя (КС) противоионов (теория Гельмгольца);

6) наличие только диффузного слоя (ДС) противоионов (теория Гун);

в) наличие и компактного (КС) и диффузного (ДС) слоев противоинов (теория Дерягана-Штерна);

 - полный или электротермодинамический потенциал, т.е. разность потенциалов между поверхностью частицы и средой;

 - электрокинетический или дзета-потенциал, т.е. разность потенциа­лов между компактным слоем противоионов и дисперсной средой.

Определить величину электрокинетического потенциала  пря­мым путем невозможно, но существует косвенный путь измерения по скорости электрофореза. Дело заключается в том, что чем больше -потенциал частицы, тем больше скорость ее перемещения в электри­ческом поле - скорость электрофореза. Впервые советский ученый Смолуховский предложил формулу для расчета величины -потен­циала, впоследствии французские ученые Дебай и Гюккель дополни­ли ее:  = k     / (  E) формула Смолуховского-Дебая-Гюкксля, где  - вязкость среды;  - скорость электрофореза частицы;  - относительная диэлектрическая проницаемость среды, Е - электричвский градиент электрического поля; k - коэффициснг пропорциональности, зависящий от размера частиц.

Литература: Губанов Н.И., Медбиофизика,-1978,с.197-210. Лекции.

Вопрос 55. Использование электрофореза в медицине. Электрофореграфия. Терапевтический электрофорез. Электрокинетический потенциал и иммунитет.

Использование электрофореза в медицине:

а) макрометод электрофореза. Используется для получения -гло­булина в промышленности.

Так как из всех белков крови наименьшая величина -потенциала -глобулина, следовательно, в соответствии с формулой, у него и наименьшая скорость электрофореза;

б) микрометод электрофореза. Используется для определения -потенциала. Устройство такое же, как и в методе макрофореза, но размеры таковы, что рабочая часть камеры умещается в поле зрения микроскопа.

-потенциал определяется по формуле Смолуховского-Дебая-Гюккеля.

в) электрофорез на бумаге. Частным случаем этого метода является электрофореграфия, которая применяется для разделения плазмы крови на белковые фракции (альбумины, -, -, -глобулины).

При различных заболеваниях электрофореграмма очень характерно изменяется, что используется для диагностики.

г) терапевтический электрофорез (ионофорез) - любое лекарство в водном растворе приобретает определенный за­ряд (электрокинетический потенциал). Поэтому, используя постоян­ный электрический ток, можно вводить лекарственные препараты в заданную область тела человека.

Электрокинетический потенциал и иммунитет - иммунитет можно упрощенно представить в виде 2-х последова­тельных стадий: агглютинации и фагоцитоза. На первой стадии происходит агглютинация (склеивание в глыбки) микробных тел, проникших в кровь, при этом микроорганизмы временно теряют свою активность. На второй стадии глыбки, состоящие из микробных тел, фагоцитируются лейкоцитами.

При попадании микроорганизмов в кровь на их поверхности воз­никает двойной электрический слой и электрокинетический потенци­ал одинакового знака. Вследствие электростатического отталкивания микробных тел затрудняется протекание 1-ой стадии иммунитета -агглютинации. Для повышения иммунитета необходимо уменьшение электрокинетического потенциала. Это достигается введением много­валентных катионов: алюминия, тантала, тория. Эти катионы, обладая химическим сродством к молекулам мембран микробных тел, адсор­бируются на их поверхности, заполняют вакантные места в компакт­ном слое противоионов и тем самым уменьшают электрокинетиче­ский потенциал.

Литература: Губанов Н.И.,Медбиофизика,-1978,с.209-210. Лекции.