Провести фонофорез ионов йода в ткань клубня картофеля приразличных режимах ультразвукового возжействия.

Московский Государственный технический университет

Им. Н.Э. Баумана

Лабораторная работа

по курсу «Основы медицинской акустики»

Лабораторная работа:

«Зависимость глубины введения ионов йода в ткань клубня картофеля при фонофорезе от интенсивности ультразвука и времени воздействия»

Москва, 2017

Цель работы: экспериментально провести фонофорез веществ в биологическую ткань на модели ткани клюбня картофеля

Задачи работы: 1) изучить теоретический материал по действию ультразвука на биологическую ткань; 2) ввести экспериментально фонофоретически йодистый калий в модельную ткань (клубень картофеля); 3) измерить глубину проникновения вводимомого вещества в ткань; 4) построить графики зависимости глубины проникновения вводимого вещества в ткань от параметров используемого ультразвука (длительности воздействия, интенсивности ультразвука, различных режимов импульсного воздейтвия; 5) проанализировать полученные в процессе лабораторной работы результаты и сделать выводы.

1. Теоретическая часть

(Материал теоретической части построен на основе данных, содержащихся в источниках литературы [1-5], рекомендуемой для изучения по программе Медицинская акустика»).

Фонофорез занимают промежуточное положение между физиотерапией и фармакотерапией, так как в процессе фонофореза ультразвук, сам по себе обладающий лечебным действием, обеспечивает еще и доставку лекарственных веществ в организм через неповрежденную кожу и слизистые оболочки. Фонофорез применяется для введения в организм как электрически заряженных частиц, так и электронейтральных молекул.

Этот метод лечения используется уже несколько десятилетий, но специалисты до сих пор спорят о его эффективности. Некоторые исследователи говорят, что во многих случаях имеет место эффект плацебо, и что ультразвук не помогает лекарству проникнуть в кожу глубже, чем это происходит без воздействия ультразвука.

Некоторые особенности механизма фонофореза и зависимость наблюдаемых при фонофорезе явлений от параметров используемого ультразвука удобно исследовать на модели - ткани клубня картофеля. Эта ткань имеет биологическую природу и клеточное строение, а отсут­ствие рефлекторных и сосудистых реакций существенно упрощает наблюдаемую картину. В клетках (и только в клеточных органеллах - пластидах) клубня картофеля содержится крах­мал, который используется в работе как естественный внутриклеточный индикатор на йод. Однако при исследовании влияния ультразвука на ионную проницае­мость, в клетку могут попасть лишь ионы йода, которые не дают в комплексе с крахмалом характерной сине-фиолетовой окраски. Окра­шивание наступает при "проявлении" образцов в 0,5 -2% раство­ре перекиси водорода. Механизм проявления сводится к тому, что ионы йода, окисляясь, переходят в атомарный йод, который при взаимодействии с крахмалом, находящимся в пластидах внутри кле­ток, дает характерную яркую сине-фиолетовую окраску.

Использование ткани клубня картофеля позволяет изучить особенности процессов фонофореза, найти зависимость наблюдаемых при фонофорезе явлений (например, глубины проникновения ионов йода в ткань клубня картофеля) от условий воздействия (времени, температуры) и параметров используемого ультразвука (интенсивности, частоты).

ЗАДАНИЕ:

Провести фонофорез ионов йода в ткань клубня картофеля приразличных режимах ультразвукового возжействия.

1. Планировать эксперимент с целью нахождение условий проведения и количества опытов, при которых удастся получить надежную и достоверную информацию об исследуемом процессе при минимальном количестве измерений, а также представить эту информацию в удобной форме с количественной оценкой погрешности измерений. При планировании эксперимента учесть возможности источника ультразвука (частота, интервал интенсивностей, длительность импульсов ультразвука), требований к построению зависимостей, количеству измерений для оценки погрешностей.

2. Определить зависимость глубины проникновения ионов йода от времени воздействия ультразвуком.

3. Определить зависимость глубины проникновения ионов йода от интенсивности ультразвука.

Для проведения электрофореза ионов йода в ткань клубня картофеля. подготовить стандартный ультразвуковой аппарат, предназначенный специально для ультразвуковой терапии, например, УЗТ -1.01 Ф, или аналогичный и тщательно ознакомится с его инструкцией.

Рис. 1. Ультразвуковой терапевтический

аппарат УЗТ -1.01 Ф.

На излучатель терапевтического аппарата надеть специально изготовленную термостатируемую кювету, или пластмассовую трубку (можно вырезать из полиэтиленового флакона подходящего диаметра). В качестве уплотнителя, между корпусом излучателя и трубкой можно воспользоваться силиконовым герметиком

Рис.2. Кювета для проведения фонофореза в ткань клубня картофеля.

1-исследуемый образец,

2- 0,5 М раствор KJ,

3- излучатель ультразвука,

4- термостатируемая кювета.

Для исследования, образцы из клубня картофеля высотой 15-20 мм помещали в кювету, дном которой служил излучатель ультразвука (Рис2.). Специальная подставка обеспечивает постоянное расстояние между поверхностью излучателя и образцом.

Удобно также исследуемый образец, предварительно наколоть на спицу и опустить в кювету на фиксированную глубину. (Рис.3)

Рис.3 Образец, наколотый на тонкую спицу, опущенный на фиксированную глубину в кювету, выполненную из цилиндрического полиэтиленового флакона подходящего размера.

В кювету заливают 0,5 М раствор йодистого калия так, чтобы только нижний край образца оказался в контакте с раствором.

После воздействия на образец ультразвуком различной интенсивности, различной длительности и различными импульсными характеристиками, обеспечиваемыми техническими параметрами используемого аппарата, образец обмывают водой, разрезают, и плоскостью среза помещают на несколько секунд в 0,5 – 2% раствор перекиси водорода. При взаимодействии с Н₂О₂ ионы йода окисляются и окрашивают образец.

Толщину окрашенного слоя следует измерять с помощью измерительной лупы или линейкой с ценой деления не более 0,5 мм.

Полученные данные фиксируют в таблицах, строят по полученным данным кривые зависимостей глубины проникновения ионов йода от интенсивности ультразвука, времени воздействия и длительности импульсов, оценивают пороговые интенсивности, при которых ультразвуковое воздействие приводит к изменению проницаемости клеточных мембран, оценивают погрешности измерений и точность полученных результатов, описывают полученные зависимости математически.

Статистическую обработку полученных результатов осуществляют, рассчитывая относительную дисперсию воспроизводимости и доверительный интервал среднего значения.

,

где N – количество экспериментов,

γ – количество повторностей в каждом эксперименте

y_ij – значение, полученное в эксперименте;

– среднее значение определяемой в эксперименте величины;

– число степеней свободы.

Доверительный интервал:

,

где t – критерий Стьюдента, определенный по числу степеней свободы f для общего массива данных при надежности 95%. Для определения доверительного интервала, накрывающего математическое ожидание, находим по таблице квантилей распределение Стьюдента по заданной доверительной вероятности и числу степеней свободы квантиль t = 2,78:

Результат статистической обработки записывают в виде:

,

Пользуясь данными, из литературных источников, ссылки на которые приведены в списке литературы, объясняют полученные результаты и формулируют выводы.