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直流電的生物物理作用與生物化學(xué)作用

點(diǎn)擊次數(shù):3991 更新時(shí)間:2020-09-25

人體內(nèi)各種體液是組織細(xì)胞進(jìn)行各種代謝和功能活動(dòng)的內(nèi)在環(huán)境,體液中含有各種電解質(zhì)。體液中的電解質(zhì)對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)外液的容量和滲透,酸鹼平衡,神經(jīng)肌肉興奮性等具重要作用,而一些微量元素是許多酶的激活劑。體液中的陽離子主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+等,而陰離子有C1、HCO、HPO43、SO42,有機(jī)酸離子和蛋白質(zhì)等。所以人體體液是電解質(zhì)溶液,人體組織是電解質(zhì)導(dǎo)體,能夠?qū)щ?。直流電治療時(shí),兩電極間存在著穩(wěn)定不變的電勢(shì)差,人體組織內(nèi)各種離子向一定的方向移動(dòng)而形成電流。由于離子移動(dòng)并引起體液中離子濃度對(duì)比的變化是直流電生物理化作用的基礎(chǔ)。

電解電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí),溶液中離子發(fā)生遷移和電極表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程,稱為電解)。電解質(zhì)溶解在水中時(shí),一部分離解成陽離子和陰離子,離子被一層水分子所包圍,稱為離子的水化。直流電通過電解質(zhì)溶液時(shí),陽離子移向陰極并在陰極上獲得電子而還原成為原子或原子團(tuán),電子從外電路進(jìn)入溶液;陰離子移向陽極并在陽極上放出電子而氧化為原子或原子團(tuán),電子離開溶液流入外電路。在電極上產(chǎn)生物這些原子或原子團(tuán),或者它們同溶劑進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)變化而產(chǎn)生的新物質(zhì),叫做電解產(chǎn)物。食鹽溶液為例說明電解過程,請(qǐng)自行網(wǎng)上搜索圖文說明。

氯化鈉溶液中,受水化作用自動(dòng)解離成鈉離子和氯離子。通電時(shí),鈉離子向陰極移動(dòng),從陰極上得到電子成為鈉原子;氯離子向陽極移動(dòng),并在陽極上放出電子而變成氯原子。鈉原子和氯原子同水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),分別生成氫氧化鈉放出氫氣和鹽酸并放出氧氣,所以在陰極處產(chǎn)生鹼性電解產(chǎn)物而陽極產(chǎn)生酸性電解產(chǎn)物。

電泳與電滲 這是膠體分散體系在直流電作用下同時(shí)出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象。蛋白質(zhì)為兩性電解質(zhì)。在鹼性溶液中,蛋白質(zhì)的羧基離解出氫離子而帶負(fù)電荷呈酸性:在酸性溶液中,蛋白質(zhì)的氨基結(jié)合氫離子而帶正電荷呈鹼性。人體內(nèi)血液、淋巴和腦脊液等體液,在正常情況下為弱鹼性,因而蛋白離表面帶負(fù)電荷。正電荷離子被蛋白表面負(fù)電荷吸引而分布在蛋白周圍,形成一種*的電荷分布:蛋白表面負(fù)電荷和這些負(fù)電荷所吸引的少數(shù)正電荷構(gòu)成吸附層,吸附層四周的正電荷構(gòu)成擴(kuò)散層。吸附層雖有少數(shù)正電荷,但仍以負(fù)電荷居多,因此帶負(fù)電:擴(kuò)散層則為正電荷組成。這兩層間產(chǎn)生一定的電位,稱為Zeta電位。

直注電通過人體時(shí),蛋白粒子及其吸附層響陽極移動(dòng),是為電泳;擴(kuò)散層正離子連同其水化膜向陰極移動(dòng)則為電滲。由于蛋白膠體的移動(dòng)影響了蛋白的分布和密度,同時(shí),由于電滲,將使一極下的水分相對(duì)增多,而另一極則相對(duì)脫水,這些將對(duì)生理活動(dòng)產(chǎn)生影響。

酸鹼度改變 在直流電作用下,鹼金屬離子Na+、K+和鹼土金屬離子Ca2+、Mg2+等向陰極移動(dòng),而許多酸根和有機(jī)酸向陽極移動(dòng);同時(shí)由于陰極下產(chǎn)生鹼性電解產(chǎn)物而陽極下產(chǎn)生酸性電解產(chǎn)物,所以在陰極下鹼性升高,而陽極部位呈酸性。兩極下的酸鹼電解產(chǎn)物蓄積到很高濃度時(shí),可以破壞組織而引燒傷,治療時(shí)必須注意防止,但也可利用來撥除倒睫毛,破壞疣痣等。

改變組織含水量 在直流電作用下,由于發(fā)生電泳和電滲,陰極下水分子增加,蛋白分散升高,組織膨脹和變得松軟,而陽極下組織水分減少,蛋白質(zhì)分散度降低,組織較干燥致密。例如,將蛙頭切除,掛在木架上,后掌各浸入裝著自來水的杯中,兩杯分別連陰極和陽極。通電40~60分鐘,電流強(qiáng)度10mA,斷電后檢查兩后腳掌,可以發(fā)現(xiàn)陰極腳掌的皮膚附著一層粘液,肌肉腫脹松軟,皮膚容易剝離;陽極腳掌的皮膚較干燥、肌肉干癟,皮膚不易剝離。

細(xì)胞膜通透性變化 蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性與電荷、水化膜、酸鹼度和電解質(zhì)有密切關(guān)系。在直流電陽極下,由于脫水,偏酸性,蛋白質(zhì)接近等特點(diǎn),蛋白質(zhì)分散度降低,易于聚集凝結(jié),而且陽極下Ca2+濃度相對(duì)增高,細(xì)胞膜變得較致密,因此陽極使細(xì)胞膜通透性降低,物質(zhì)經(jīng)膜交換減慢。而陰極組織含水量增加,偏鹼性,偏離蛋白質(zhì)的等電點(diǎn),蛋白質(zhì)分子分散度升高,而且陰極下K+濃度相對(duì)升高,細(xì)胞膜變疏松,通透性升高,物質(zhì)經(jīng)膜交換加速。

組織興奮性變化 神經(jīng)肌肉的興奮性(應(yīng)激性)需要體液中各種電解質(zhì)維持一定的比例。

 在直流電的作用下,體液中K+、Na+、Ca+、Mg2+都向陰極方向移動(dòng),由于K+和Na+的水化膜較薄,移動(dòng)速度較快,所以在陰極下K+和Na的濃度相對(duì)升高,以及陰極下鹼性升高,H+濃度較低,所以陰極有提高組織興奮性作用,而陽極下的Ca2+和Mg2+的濃度相對(duì)增加,H+濃度較高,所以陰極有降低組織興奮性的作用。

直流電能改變細(xì)胞膜兩側(cè)原有的膜電位的水平(或叫做改變膜的極化狀態(tài))。陰極使膜的兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)外負(fù)內(nèi)正的電壓降(電位差),這個(gè)電位差將使膜兩側(cè)原有的外正內(nèi)負(fù)的膜電位的數(shù)值減少,使膜處于一種低極化狀態(tài),因而應(yīng)激性升高;而陽極下,由于在膜的兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)外正內(nèi)負(fù)的電位差,和膜兩側(cè)原有的電位差同方向,膜電位增高,處于一種超極化狀態(tài),因而應(yīng)激性降低。

北京RYD-IIE型溫?zé)嶂绷魉幬飳?dǎo)入儀是根據(jù)直流電場(chǎng)內(nèi)同性電荷相斥,異性電荷相吸的原理,使藥物離子通過完整的皮膚或粘膜導(dǎo)入人體。許多實(shí)驗(yàn)臨床觀察證明,在直流電作用下,可將帶不同電荷的離子導(dǎo)入人體內(nèi)。陽離子從陽極導(dǎo)入,而陰離子則從陰極導(dǎo)入體內(nèi)。

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