Применение электрофореза в медицине

На сегодняшний день современная медицинская физиотерапия широко использует множество эффективных физико-химических методов лечения. Из них более важную роль играет электрофорез.

«Лекарственный электрофорез не заствыший, а динамически развивающийся физиотерапевтический метод, пополняющийся не только новыми частными методиками, но и принципиально новыми и оригинальными технологиями, а поэтому с достижениями в этой области физиотерапии надо постоянно знакомить не только физиотерапевтов, но и врачей других клинических специальностей» [4, с.3].

Электрофорез в медицине имеет свою важную роль уже долгое время. Данный физиотерапевтический метод впервые был открыт и введен в клиническую практику русскими профессорами в 1809 году. Но, несмотря на такую многолетнюю историю электрофорез не теряет свою широкую применяемость в медицине. Также, с термином «электрофорез» в медицине существовали другие термины, такие как: «ионтофорез», «диэлектролиз», «ионотерапия», «электроионный метод лечения» и другие.

«Электрофорезом в широком смысле, как известно, называют направленное движение частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде под действием внешнего электрического поля.» [1, с.114].

«Наиболее полно раскрывает суть метода следующее определение: лекарственный электрофорез – особый электрофармакотерапевтический метод, в основе которого лежит комплексное действие на организм электрического тока и вводимых с его помощью лекарственных средств» [4, с.7]. То есть, метод электрофореза, это – ещё один способ введения лекарственных средств и действия на человеческий организм.

Физиотерапевтический метод электрофорез имеет свой принцип.

«Под действием электрического поля заряженные частицы, растворенные или взвешенные в растворе электролита, мигрируют в направлении электрода, несущего противоположный заряд. При гель-электрофорезе движение частиц затруднено вследствие их взаимодействия с окружающей матрицей геля, действующей как молекулярное сито. Противоположные взаимодействия электрического поля и молекулярного сита проводят к дифференциации скоростей движения частиц в соответствии с их размерами, формами и зарядами. В процессе электрофореза макромолекулы смеси вследствие различия физико-химических свойств мигрируют с разной скоростью разделяясь таким образом на дискретные фракции. Электрическое разделение можно проводить в системах без носителей (например, свободное разделение раствора в капиллярном электрофорезе) и в стабилизированной среде такой как, например, тонкослойные пластинки, пленки или гели.

Прибор электрофореза состоит из:

·     источник постоянного тока, напряжение которого можно контролировать и, желательно, стабилизировать;

·     электрофоретической камеры. Обычно она представляет собой прямоугольную камеру, изготовленную из стекла или жесткого пластика. Камера состоит из двух изолированных отделений, анодного и катодного, заполненных электролитом. В каждое отделение погружают электрод, например, платиновый или графитовый. Их присоединяют изолированной цепью к соответствующим клеммам источника тока для разования анода и катода. Уровень жидкости в обоих и отделения должен быть одинаковым для предотвращения сифонного сброса.

Электрофоретическая камера снабжена герметической крышкой, которая поддерживает влажно-насыщенную атмосферу в течение всего процесса и уменьшает испарение растворителя. При снятии крышки срабатывает механизм безопасного отключения электроэнергии. Если напряжение, измеренное поперек полосы, превышает 10 В, то следует охладить носитель.

·     устройства носителей:

Электрофорез на полоске. Каждый конец несущей полоски, предварительно смоченной тем же электролитом, погружают в электродную камеру, натягивают и закрепляют соответствующим держателем для предотвращения диффузии электролита. В качестве держателя может быть использована горизонтальная рамка, обратная V-образная подставка или однородная поверхность с точками контакта через определенные интервалы.

Гель-электрофорез. Прибор состоит, по существу, из стеклянной пластинки (например, предметное стекло микроскопа), на всей поверхности которой осажден прочно прикрепленный слой геля одинаковой толщины. Связь между гелем и электролитом осуществляется различными путями в зависимости от типа используемого прибора. Следует принять меры для предупреждения конденсации влаги или высыхания твердого слоя.

·     измерительного прибора или регистрирующего средства.

Методика. Раствор электролита помещают в электродные отделения. Носитель, импрегнированный раствором электролита, помещают в электрофоретическую ячейку в соответствии с условиями, описанными для используемого типа прибора. Устанавливают стартовую линию и наносят образец. Подают электрический ток в течение указанного времени. После отключения электрического тока, носитель вынимают из ячейки, сушат и проявляют» [2, с.83-84].

Рисунок 1. Прибор электрофореза

В этом электрическом приборе электрофореза, который выполняется работа, используется электрический ток, это и является отличительной особенностью электрофореза.

Из курса «Теоритической и прикладной механики» нам известно, что электрический ток – упорядоченное движение электрических зарядов. «В зависимости от направления перемещения электрических зарядов в проводниках различают постоянный и переменный ток. Для лекарственного электрофореза, разумеется, могут использоваться только постоянные токи, т.е. токи, не меняющие своего направления и соответственно вызывающие однонаправленное перемещение заряженных частиц. Постоянные токи могут быть непрерывными или импульсивными» [4, с. 8].

Из вышеуказанных видов электрического тока для лекарственного электрофореза для лечения используются следующие виды постоянных токов, таких как (рис.2):

«А. Гальванический ток –вид постоянного тока, который имеет небольшую силу и небольшое напряжение;

Б. Пульсирующий ток –ток, который меняет свою величину периодически;

В. Импульсный ток –электрический ток, который действует в форме отдельных «толчков», т.е. импульсов, частоты и длительности;

Г. Треугольный ток;

Д. Экспоненциальный ток;

Е. Полусинусоидальный ток.» [4, с.8–9].

Рисунок 2. График постоянных токов, используемых для лекарственного электрофореза

«Наиболее распространенной сферой применения электрофореза является выявление и выделение белков, липопротеинов, гликопротеинов, нуклеиновых кислот. В подавляющем большинстве исследования этого плана позволяют получить представления о биохимической и физиологической роли тех или иных биологических соединений или их фракций, установить связи с аномальными явлениями в живом организме. Так, например, протеины в лимфу и ткани попадают главным образом из циркулирующей плазмы. В обеих средах точные механизмы переноса протеинов из плазмы в настоящее время неизвестны. Однако фракционирование этих протеинов (как с помощью электрофореза, так и другими методами) приводит к большему пониманию этой проблемы. С другой стороны, содержание протеинов в лимфе и тканях может быть связано и с непосредственным массопереносом. Взаимное во отношение вклада обоих факторов в настоящее время неизвестно, однако методы электрофореза позволяют существенно расширить представления о переносе протеинов, связав его не только с ультраструктурой стенок сосудов, но и гидродинамическими условиями как на уровне макроциркуляции, так и микроциркуляции. В целом ряде случаев электрофоретический анализ плазмы и сыворотки крови, других биологических жидкостей позволяет определить происхождение протеинов и липопротеинов, делать достаточно надежные диагностические выводы относительно различных нейрологических и других патологий у человека и животных.

В последние два десятилетия появился ряд работ по исследованию методом электрофореза белка и его фракций, содержащихся в жидкости мозга – ликворе (иногда неправильно называемой спинномозговой). Такая методика практически не отличается от разделения белков в сыворотке или плазме крови. Ввиду того, что ликвор значительно беднее белковыми фракциями каким-либо из известных способов сгустить (обогатить) жидкость мозга (нередко в 100–200 раз). Это в определенной степени приводит к искажению и неоднозначной интерпретации экспериментального материала. Электрофоретический анализ ликвора разными авторами дает большой разброс данных по содержанию белковых фракций. Это заставляет признать, что «... при множестве описанных в литературе методов электрофореза ликвора невозможно сделать сравнение нормальных величин белковых фракций». Тем более следует признать неудовлетворительной и нерешенной методику электрофореза в диагностических целях. Даже при минимальных требованиях к ней в настоящее время в литературе отсутствуют указания на достоверные электрофоретические различия ликвора при злокачественных и доброкачественных опухолях мозга, церебральных и спинальных образованиях. Напротив, при туберкулезном и гнойном минингитах наблюдаются большие различия в биохимическом составе ликвора, вполне обнаруживаемые обычным методом электрофореза на бумаге или на агар-агаровом студне. Отмечают повышение содержания гамма-глобулинов при рассеянном склерозе и ряде других воспалительных процессах. Эти и другие результаты не следует рассматривать как твердо установленные. В фундаментальной монографии о ликворе это мнение выражено еще более категорично: «диагностическое значение этих факторов еще спорно ...». Вместе с тем электрофореограммы ликвора, взятого у здоровых объектов, дают определенную информацию о процессах обмена протеинами между плазмой, тканями и ливором. Результаты, полученные в настоящее время методами электрофореза, в основном свидетельствуют о том, что протеины плазмы обнаруживаются и в ликворе. Некоторые протеины плазмы очень высокого молекулярного веса, вероятно отсутствуют в жидкости мозга или присутствуют в таких количествах в которых могут быть обнаружены только после значительного концентрирования» [3, с.301–302].

Говоря о применении электрофореза в медицине, можно сказать что данный метод очень важен для лечения многих заболеваний. Особую потребность он имеет в лечении неврологических болезней. Например, для лечения детей с детским церебральным параличом. Электрофорез очень удобен тем, что лекарственный препарат вводится в организм безболезненно, а это в свою очередь, эффективно для лечения детей. Благодаря развитию современной медицины, сегодня электрофорез используется во многих лечебно-профилактических и санаторно-курортных медицинских учреждениях. Радует тот факт, что электрофорез применяется и в Казахстане.