低氧对血液细胞介电谱的影响

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1、佳术靳大学硕士学位论文解析的研究。3．1本课题的创新之处本课题的研究目的在于建立缺氧小鼠的数学模型，这是尚无人开展研究的创新项目。项目设计采用了现代先进的、快速自动可控的阻抗测量技术与Cole．Cole数学公式相结合，利用非线性数学分析方法和观点阐述缺氧血细胞的数学模型建立的思想方法，具有把传统的生理学建立动物缺氧模型的研究方法与先进的阻抗测量技术、非线性数学分析的观点相结合的创新特点。是当今细胞生物数学和细胞电生理学在研究建立生物细胞数学模型方面的发展趋势和发展方向。3．2本课题的主要工作包括：1)缺氧小鼠模型的制备；2)全血细胞的提取；3)在0．卜IOOMHz范围内，测量正常与缺氧小鼠全血

2、细胞的介电谱；4)分析小鼠全血细胞介电特性的数据特征，包括：介电特征谱、介电常数Cole-Cole图、电导率Cole-Cole图、介电损耗因子频谱、介电损耗角正切频谱等，确立正常及缺氧小鼠血细胞的一些主要介电参数；5)比较正常与缺氧小鼠全血细胞介电谱的数据特征，得出缺氧小鼠全血细胞的介电特性表现；6)利用Cole-Cole数学模型公式，通过非线性数值计算和曲线拟和的方法，建立小鼠全血细胞的数学模型。3．3具体研究技术路线如下：TheAnalyticalMethodofImpedanceMeasurement10佳木斯大学硕士学位论文文献综述一、前言高原疾病主要是指某些不适应气候的人在短时间内上

3、升至一定高度而引起的脑肺综合征。为高原地区常见病、多发病，起病急、病情变化快，若救治不及时死亡率极高。缺氧可促进机体红细胞生成大量增加，同时红细胞变形性受到严重损害，血液粘滞度升高，微循环郁滞，致机体各器官系统受累。随着旅游业、滑雪业及地质勘探业的不断发展，每年有数以百万的游客及工作人员去高原地区参观旅游及工作。因此，急性高原性疾病不仅仅是严重的公共卫生问题，而且还可造成一定的经济损失，尤其是对滑雪业。关于高原疾病的发病机制的研究，以往主要集中在低氧对红细胞的变形性“3、血液粘度瞳1、流变性∞3等方面的研究。到目前为止尚未见到关于低氧对全血细胞介电性能影响的报告。本课题准备对小鼠血液细胞在缺氧

4、情况下的阻抗谱进行实验测量和理论解析研究，在宽频域(0．1～1001dl-lz)范围内，通过测量血液细胞的交流阻抗，反映血液细胞对电场的介电响应(由膜性结构引发的介电弛豫特征)和细胞电生理特性(膜和细胞质的性质)。如：细胞外相(血浆)、膜相、质相(肌原纤维)的介电常数(permittivity，￡)和电导率(conductivity，K)等物理学参数，以期创建低氧的小鼠血细胞Cole-Cole数学模型。本项目研究意义在于：为缺氧情况下产生的高原疾病研究提供了新的技术手段、研究方法和评价指标，具有重要的理论科学价值，在国内尚属崭新课题。二、全血细胞阻抗测量基本原理细胞电学特性包括时间域的细胞主动

5、电学特性(activeelectricalpropertiesofcells)和频率域的细胞被动电学特性(passiveelectricalpropertiesofcells)两个方面：l、时域细胞主动电特性是指随时间变化的可兴奋细胞(神经、肌肉、腺体)接受电脉冲刺激后，细胞膜蛋白通道开放，引起跨细胞膜的离子电流，爆发跨细胞膜动作电位的主动响应过程。主要研究手段有：①微小电极细胞内记录跨膜动作电位n引，②记录细胞膜单通道离子电流的膜片钳技术(patchclamp)n31，后者为当前国内外研究细胞主动响应的电生理特性普遍采用的、广泛流行的研究工具。细胞主动电特性以随时间变化的单通道离子电流和细胞

6、动作电位(幅值一时程)为观测指标。佳本斯大学硕士学位论文2、频域细胞被动电特性是指不能产生动作电位的非可兴奋细胞(血液细胞、上皮细胞、生殖细胞、脂肪细胞、结缔组织、骨骼、牙齿等)接受宽频带电磁场的作用后细胞产生极化的被动响应过程，通过仪器(阻抗分析仪、网络分析仪、频响分析仪等)测量被动极化细胞的频率响应特征曲线，获取频域细胞电生理学参数是细胞被动电学特性的研究目标，这些电生理学指标包括：细胞膜阻抗、膜电容、介电常数、电导率等。主要研究手段有：频域阻抗技术(ACImpedance)n¨、细胞电旋转技术(CellElectrorotation)nt蚓、细胞电介质电泳技术(CellDielectro

7、phoresis)‘蚓等。本研究采用频域阻抗技术：生物体的血细胞膜将细胞外液与细胞质分开，构成了细胞外液相一细胞膜相一细胞质相，其中细胞外液可视为电解质具有较强的导电性口1。当作用于血细胞外施电场频率较低时，电流将会以任意一种可能方式绕过细胞主要流经细胞外液；随着外施电流频率的增加，细胞膜的电容性阻抗作用减小，一部分电流将穿过细胞膜流经细胞内液。所以血细胞的低频阻抗较大而高频阻抗较小，阻抗值由大到