ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Электроники и приборостроения

Кафедра Электрогидроакустической и медицинской техники

Реферат

по курсу:

Клинико-лабораторная и экологическая электронная техника

На тему:

Электрофорез

Выполнил (а) Матюшина О.И_Э-129

Проверила_____________________________________Леонова А.В_________

Таганрог 2013

Электрофорез лекарственный (устаревшие синонимы: ионофорез, ионтофорез, ионотерапия, гальваноионотерапия, ионогальванизация) — метод электролечения, включающийся в сочетанном воздействии на организм постоянного тока и вводимых с его помощью лекарственных веществ. В лечебную практику лекарственный электрофорез был введен в начале 19 в., когда впервые для воздействия на организм больного применили лекарственные вещества в сочетании с постоянным током. Долгое время для лекарственного электрофорез использовали только постоянный непрерывный (гальванический) ток. В настоящее время широко применяют диадинамические токи, синусоидальные модулированные (амплипульсфорез) и флюктуирующие (флюктуофорез) токи в выпрямленном режиме.

Для доставки лекарственных препаратов методом электрофореза используют следующие токи:

1. Постоянный (гальванический) ток.

2. Диадинамические токи.

3. Синусоидальные модулированные токи.

4. Флюктуирующие токи.

5.Выпрямленный ток.

Принцип действия лекарственного электрофореза

В основе электрофореза лежит процесс электролитической диссоциации. Химическое вещество, являющееся лекарством, распадается на ионы в водном растворе. При пропускании электрического тока через раствор с медицинским препаратом ионы лекарства начинают перемещаться, проникают через кожу, слизистые оболочки, и попадают в организм человека. Ионы лекарственного вещества проникают в ткани по большей части через потовые железы, но небольшой объем способен проходить и через сальные железы. Лекарственное вещество после проникновения в ткани через кожу равномерно распределяется в клетках и межклеточной жидкости. Электрофорез позволяет доставить лекарственный препарат в неглубокие слои кожи – эпидермис и дерму, откуда он способен всасываться в кровь и лимфу через микрососуды. Попав в кровоток и лимфоток, медицинский препарат доставляется ко всем органам и тканям, но максимальная концентрация сохраняется в области введения лекарства. Количество лекарственного вещества, которое может всосаться в ткани из раствора при проведении процедуры электрофореза, зависит от множества факторов.

Преимущества электрофореза перед методами введения лекарства через рот, внутривенно или внутримышечно

Электрический ток позволяет активизировать физико-химические и обменные процессы, а также клеточные взаимодействия в тканях организма. Введение лекарственного препарата при помощи электрофореза имеет следующие преимущества перед доставкой вещества через рот, внутривенно или внутримышечно: пролонгированный эффект лекарства за счет создания в коже депо, и медленного высвобождения средства в кровоток; медленное выведение лекарства из организма; снижение эффективной терапевтической дозы; возможность доставить лекарство в нужную область организма; низкий риск развития побочных эффектов; доставка лекарственного препарата сразу в активированной форме; безболезненная доставка лекарства в нужную область тела; сохранность нормальной структуры тканей при введении лекарства. Сочетание действия электрического тока и лекарства позволяет значительно снизить дозу медицинского препарата, поскольку даже невысокие концентрации вещества обладают терапевтическим эффектом. Если лекарство вводить в таких низких дозах через рот (в виде таблеток), внутривенно или внутримышечно, то оно не будет оказывать сколько-нибудь значимого терапевтического эффекта. Электрический ток позволяет увеличить активность препарата, вводимого при помощи электрофореза, что позволяет применять более низкие дозировки. Различают следующие виды электрофореза:

1. Свободный (фронтальный) электрофорез. В этом случае  электрофорез проводят в приборах, существенной  частью которых является U-образная трубка  (Рис. 1). Нижнюю часть трубки заполняют испытуемым объектом, например    раствором белка, на который наслаивают растворитель. В растворитель погружают электроды, соединенные с источником постоянного тока. При этом электрически заряженные частицы белка перемещаются к одному из электродов, вследствие чего граница раздела между раствором и растворителем в одном колене поднимается (восходящая граница), а в другом опускается (нисходящая граница). Приборы для свободного электрофореза, снабженные устройством автоматической регистрации перемещения каждого компонента в исследуемом объекте, применяют при анализе дисперсных систем, выделении из них отдельных компонентов, а также при клиническом исследовании сыворотки крови.

2. Электрофорез на носителях (зональный электрофорез). В качестве носителей используют бумагу, гели крахмала, агара, полиуретанов и др. В клинических лабораториях особо широкое распространение для исследования сыворотки крови получил электрофорез на бумаге, который проводится следующим образом: на полоску специального сорта бумаги, пропитанной соответствующим буферным раствором наносят капельку сыворотки крови. Концы полоски опускают в чашечки, заполненные данным буферным раствором и снабженные электродами. При пропускания постоянного электрического тока отдельные белки сыворотки перемещаются вдоль полоски с разными скоростями, а иногда и в разных направлениях. По истечении определенного времени пропускание тока прекращают, полоску бумаги подсушивают и обрабатывают реактивом на белок. При этом на бумажной электрофореграмме выявляются окрашенные пятна. По числу пятен судят о количестве белковых фракций, а по интенсивности окраски пятен — о количественном содержании каждой белковой фракции в исследуемой сыворотке.

В последнее время широкое применение в исследовательской работе и в клинической диагностике находит электрофорез в тонких слоях гелей, нанесенных на стеклянные пластинки (дисковый электрофорез), а также помещенных в стеклянные трубочки.

Электрофоретические исследования. В клинической практике применяется зональный электрофорез для исследования белкового состава жидкостей организма. Чаще используют электрофорез на бумаге как наиболее простой по технике выполнения. Электрофорез в агаровом и крахмальном гелях используется в медицинской практике преимущественно в научных исследованиях.

При помощи электрофореза на бумаге разделяют в крови фракции белков, липопротеидов, глюкопротеидов, а также белковые фракции мочи, желудочного сока, экссудатов и т. п. В крови электрофорез выявляет 5 основных фракций белка: альбумины, альфа-1 (α₁) альфа-2(α₂)-, бета(β)- и гамма(γ)-глобулины. В норме их соотношение более или менее постоянно. При некоторых заболеваниях эти соотношения меняются, что может иметь диагностическое и прогностическое значение. Так, например, при острых воспалительных процессах увеличивается содержание в крови α₂-глобулинов; в период выработки иммунитета нарастает содержание γ-глобулинов; при поражениях печени снижается содержание альбуминов и т. п. При некоторых заболеваниях (например, при миеломной болезни) в плазме крови появляются патологические белки (парапротеины), которые могут быть выявлены с помощью методов электрофореза, что имеет большое диагностическое значение.

Электрофорез — явление направленного движения ультрамикроскопических и микроскопических частиц под влиянием приложенной извне разности потенциалов, наблюдаемое в суспензиях, эмульсиях, коллоидных растворах, растворах высокомолекулярных соединений (например, белков нуклеиновых кислот, полисахаридов и др.). Электрофорез объясняется наличием у микроскопических и ультрамикроскопических частиц электрических зарядов, которые возникают в результате избирательной адсорбции частицами ионов из окружающей их дисперсионной среды или вследствие диссоциации ионогенных групп, входящих в состав поверхности частиц. Знак электрического заряда частицы зависит как от природы самих частиц, так и от состава дисперсионной среды. Частицы одного и того же вещества могут заряжаться как положительно, так и отрицательно при изменении состава дисперсионной среды. Так, например, макромолекулы белка в растворах, рН которых меньше изоэлектрической точки данного белка (см. Амфолиты), заряжены положительно и перемещаются в электрическом поле к отрицательному полюсу — катоду, а в растворах, рН которых больше изоэлектрической точки белка, его макромолекулы заряжены отрицательно и движутся к положительному полюсу — аноду. Движение частиц к катоду иногда называют катафорезом, к аноду — анафорезом.

Для изучения электрофореза применяют несколько методов. Наиболее точен фронтальный электрофорез, или метод подвижной границы. Приборы, применяемые для фронтального электрофореза, разнообразны по конструкции, но каждый из них включает электрофоретическую кювету — обычно U-образную трубку (рис. 1). Нижнюю часть трубки заполняют исследуемой жидкостью, например коллоидным раствором, на который наслаивают разбавленный раствор электролита с электропроводностью, равной электропроводности коллоидного раствора. В открытые колена трубки помещают неполяризующиеся электроды, соединенные с источником постоянного тока. При включении тока коллоидные частицы единым фронтом (так как частицы в данном коллоидном растворе имеют одинаковые но знаку электрические заряды) перемещаются к одному из электродов, в результате чего граница раздела между коллоидным раствором и раствором электролита в одном колене трубки поднимается (восходящая граница), а в другом колене соответственно опускается (нисходящая граница). Перемещение границы раздела легко наблюдать, если коллоидный раствор окрашен. Если коллоидный раствор бесцветен, границу раздела между ним и раствором электролита можно сделать видимой, освещая аппарат сбоку; при этом коллоидный раствор будет опалесцировать. Иногда для этой цели используют способность коллоидных растворов или растворов высокомолекулярных соединений флюоресцировать под действием ультрафиолетовых лучей.

Зональный электрофорез проводится в среде какого-либо индифферентного носителя, например в гелях агара, крахмала, желатины, а также на специальных сортах фильтровальной бумаги. Особенно широкое распространение получил электрофорез на бумаге (бумажный электрофорез) при исследовании и разделении белков, нуклеиновых кислот, стеринов, аминокислот, жирных кислот и других биологически активных веществ. Электрофорез на бумаге проводится при падении потенциала порядка 15—20 в/см и силе тока 3—5 мА. Исследуемую смесь (обычно 0,01—0,04 мл раствора в буфере) наносят в виде линии на середину полоски бумаги, концы которой погружены в электродные растворы, снабженные неполяризующимися электродами. По окончании электрофореза бумагу высушивают, в случае необходимости обрабатывают специальным реактивом, окрашивающим отдельные компоненты смеси, которые образуют несколько полос в соответствии с числом компонентов. По интенсивности окраски полос электрофореграммы можно судить об относительном количестве каждого компонента в смеси. Микроскопический метод электрофореза состоит в определении скорости передвижения в электрическом поле видимых в микроскоп частиц — бактериальных клеток, эритроцитов, частиц суспензий и эмульсий и др. Для микроэлектрофореза применяют специальные микрокюветы, снабженные электродами.