6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Физиотерапия, лазерная терапия / Электрофорез_лекарственных_веществ_Улащик_В_С

частотных (50 и 100 Гц) токов (рис. 2). Этот вариант электрофореза называют электрофорезом диадинамическими токами или диадинамофорезом.

В стоматологической практике для лекарственного электрофореза часто применяют флюктуирующие токи (рис. 3). Соответствующий метод называют флюктуофорезом или электрофорезом флюктуирующим током. Флюктуирующие токи представляют собой синусоидальные переменные токи малой силы и низкого напряжения, беспорядочно (хаотически) меняющиеся по амплитуде и частоте (в пределах 100–2000 Гц). Одна из разновидностей флюктуирующих токов, генерируемых аппаратами для флюктуоризации, − выпрямленный ток – однополярный флюктуирующий ток. Именно этот ток и используют для лекарственного электрофореза.

Применяют для электрофореза и синусоидальные модулированные токи в выпрямленном режиме (рис. 4). Они представляют собой переменные синусоидальные токи частотой 5000 Гц, модулированные низкими частотами от 10 до 150 Гц. Современные аппараты для получения синусоидальных модулированных токов дают возможность модулировать токи по глубине, чередовать их с паузами и между собой, что позволяет на выходе получить огромную гамму разновидностей этих токов. Электрофорез этими токами получил название амплипульсфореза, или электрофореза синусоидальными модулированными токами.

Несмотря на большой спектр токов, которые пригодны для лекарственного электрофореза, и сегодня, как и прежде, наиболее часто с этой целью применяют гальванический ток. На долю этой разновидности лекарственного электрофореза, называемо-

Рис. 3. Формы флюктуирующего тока: а – двухполярный симметричный; б – двухполярный несимметричный; в – однополярный

10

Рис. 4. Графическое изображение синусоидальных модулированных токов: а – немодулированные колебания: несущая частота (5000 Гц); б, в – I род работы: модуляция одной частотой (ПМ); г – II род работы: чередование посылок тока и пауз (ПП); д – III род работы: чередование посылок модулированных и немодулированных колебаний (ПН); е – IV род работы: чередование посылок тока с разной частотой модуляции (ПЧ); ж – м – перечисленные выше виды токов и модуляций в выпрямленном режиме

11

го иногда гальванофорезом, приходится 80–85% всех проводимых в физиотерапевтических отделениях электрофоретических процедур.

Как известно, основной характеристикой тока является его сила, измеряемая в амперах (А) или кратных величинах – миллиамперах (мА), или микроамперах (мкА). Измеритель силы тока носит название амперметра. При использовании для лекарственного электрофореза импульсных токов следует помнить, что во многих аппаратах измеряется их постоянная составляющая, а раздражающее действие таких токов определяется их амплитудным значением. Для определения амплитудного значения тока надо постоянную составляющую умножить на скважность (S). Последняя равна отношению периода (Т) к дли-

тельности импульса (t): S = Tt .

Напомним, что при силе тока, равной 1 А, через поперечное сечение проводника в 1 секунду перемещается количество электричества, равное 1 кулону (Кл) или 6,3·1018 элементарным электрическим зарядам. При силе тока в 1 мА, т. е. в тысячу раз меньшей, соответственно через проводник перемещается и мень­ шее в тысячу раз количество электричества. За единицу количества электричества принят 1 Кл. В электротерапии, в том числе и при электрофорезе, часто приходится рассчитывать количество использованных кулонов электричества на процедуру. Количество электричества (q), прошедшего через раствор или тело пациента, рассчитывается по длительности процедуры (t) в секундах и силе тока (I) в амперах по простой формуле: q = It. Для удобства эту величину можно взять из табл. 1, составленной по приведенному выше уравнению. Техника пользования таблицей весьма проста: на месте пересечения линий используемой силы тока (крайняя левая графа) и продолжительности процедуры (верхняя графа) указано искомое количество использованного электричества в кулонах.

В растворах электрические заряды связаны с определенными материальными частицами. В электролитных растворах, в том числе и в большинстве растворов лекарственных веществ,

12

Таблица 1. Расчет количества электричества, проходящего за процедуру

13

применяемых для электрофореза, такими носителями зарядов являются ионы. Они представляют собой атомы или молекулы вещества, получившие заряд вследствие потери, приобретения или перераспределения электронов. Это в равной степени относится и к лекарственным веществам. Электрический заряд, как и другие электролиты, лекарства приобретают при растворении вследствие распада (диссоциации или ионизации) на разноименно заряженные частицы (ионы), совершающие в растворах тепловое (хаотическое) движение. Распад вещества на ионы носит название электролитической диссоциации. Основные закономерности электролитической диссоциации (ионизации) были разработаны шведским ученым, лауреатом Нобелевской премии, одним из основателей физической химии Сванте Аррениусом (1859–1927). По существу предложенная им теория электролитической диссоциации может считаться теоретической основой лекарственного электрофореза.

Таблица 2. Значение диэлектрической постоянной

для некоторых веществ

Диссоциация веществ в растворах во многом зависит от свойств растворителя, прежде всего от его диэлектрической по-

14

стоянной (диэлектрической проницаемости). Диэлектрическая проницаемость – величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Значение ее значительно колеблется у различных веществ, в том числе и у используемых в качестве растворителей для лекарственного электрофореза (табл. 2).

Совершенно очевидно, что чем выше диэлектрическая проницаемость растворителя, тем большую диссоциацию электролита он вызывает. Наибольшую диэлектрическую проницаемость из растворителей имеет вода, что и определяет преимуществаицелесообразностьиспользованияееприприготовлении рабочих растворов лекарственных веществ для электрофореза.

Степень электролитической диссоциации зависит и от температуры растворителя: с ее повышением ионизация большинства электролитов увеличивается. Это одна из причин, по которой для лечебного электрофореза используются теплые растворы лекарственных веществ.

В электрическом поле хаотическое движение ионов вещества сменяется на направленное (рис. 5): положительные ионы (катионы) перемещаются к отрицательному полюсу (катоду), а отрицательные (анионы) – к положительному полюсу (аноду). Движение ионов происходит с различной скоростью, которая зависит от их размеров, знака заряда, гидратации и др. (Л. И. Антропов­ ,

Рис. 5. Направленное движение ионов в водных растворах под действием постоянного тока

15

1965; Н. А. Измайлов, 1966). В ряду простых ионов одной валентности электрофоретическая подвижность изменяется, как правило, параллельно увеличению их ионного радиуса. Подвижность ионов зависит и от знака заряда, т. е. она различна у катионов и анионов одинаковых размеров. Эти закономерности во многом сохраняются и при электрофорезе простых лекарственных ионов через кожу и слизистые оболочки. Сведения о подвижности некоторых простых ионов, электрофорез многих из которых используется в лечебно-профилактических целях, представлены в табл. 3.

Таблица 3. Подвижность ионов в водных растворах, м2·с−1·В−1

(H. Pratzel, 1987)

Сложные вещества, к числу которых относится большинство лекарственных веществ, обладают сравнительно малой электрофоретической подвижностью. Гидроксильным (ОН– H+) и особенно водородным (Н+) ионам, наоборот, присуща аномально высокая электрофоретическая подвижность – они превосходят подвижность других ионов в 3–8 раз.

Прохождение электрического тока через растворы электролитов сопровождается окислительно-восстановительными процессами на электродах, носящими название электролиза. При электролизе водных растворов электролитов на катоде восстанавливаются ионы водорода или другие катионы, а на аноде окисляются гидроксильные ионы, анионы электролитов или сам

16

электрод. Например, ионы металлов (калия или натрия), становясь у отрицательного электрода электрически нейтральными, реагируют с водой, образуя щелочи (KOH или NaOH). На катоде ионы хлора, превращаясь в атом и вступая в реакцию с водой, образуют соляную кислоту (рис. 6).

Реакции, происходящие на электродах, могут быть записаны следующим образом:

а) на катоде:

2Н+ + 2ē → H2↑; Na+ + e = Na; 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑;

б) на аноде:

2OH– – 2ē → H2O2; 2H2O2 → 2H2 O + O2 ↑;

2Cl– – 2ē → Cl2;2Cl2 + 2H2 O → 4 HCl + O2 ↑

При лечебном использовании электрофореза именно продукты электролиза могут оказывать повреждающее действие на кожу или слизистые оболочки, что диктует необходимость соблюдения ряда методических условий при проведении лечебных процедур.

Количественно процесс электролиза подчиняется законам, сформулированным английским физиком Майклом Фарадеем (1791–1867). Первый закон Фарадея гласит: количество вещества, выделившегося на электродах (или перемещающегося в растворе) при электролизе, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшего через раствор. Второй закон Фарадея выражает связь между количеством перенесенного (прореагиро-

Рис. 6. Схематическое изображение процесса электролиза

17

вавшего) вещества и его природой или свойствами. Согласно этому закону, при пропускании одинакового количества электричества через растворы различных электролитов на электродах выделяются количества веществ, пропорциональные их химическим эквивалентам. Из второго закона вытекает, что для выделения (переноса) 1 грамм-эквивалента вещества требуется пропустить через раствор (расплав) 96 500 (точнее, 96 493,1) Кл электричества. Это количество электричества является одной из основных постоянных современной физики, которая называется числом Фарадея. Нетрудно вычислить, что 1 Кл электричества способен переносить 0,0104 мг-экв. вещества (1 г-экв. = 1000 мг-

экв.: 96493,1 Кл = 0,01036 мг-экв/Кл).

Суммарно оба закона Фарадея математически могут быть выражены следующим уравнением:

m = ЭFIt ,

где m – количество выделившегося на электродах вещества при прохождении тока силой I в течение времени t; Э – химический эквивалент вещества; F – число Фарадея.

Приведенное уравнение позволяет определить максимальное количество вещества, перемещаемого с помощью постоянного тока в однородных (свободных) растворах. Условия движения ионов или заряженных молекул в биологических тканях значительно сложнее, вследствие чего расчеты по уравнению Фарадея для них не применимы, так как они дают недостоверное представление о количестве вводимого в организм электрофорезом вещества. Более конкретно эти вопросы будут проанализированы в последующих главах книги.

При прохождении постоянного тока через растворы электролитов наряду с направленным перемещением ионов и других заряженных частиц может наблюдаться также движение нейтральных молекул и молекул воды (или другого растворителя) к тому или иному полюсу источника тока. Последнее явление носит название электроосмоса (рис. 7). Электроосмотическое движение жидкости может происходить через поры пластинчатых тканей:

18

Рис. 7. Схема, показывающая возникновение электроосмоса через пористую перегородку при наложении электрического поля

кожу лягушки, брыжейку млекопитающих, а также через различные капилляры, стенки которых обладают электрическим зарядом (Н. И. Губанов, А. А. Утепбергенов, 1978). Электроосмос, как мы полагаем, может иметь место и при электрофорезе лекарственных веществ.

1.2. Важнейшие термины и определения из фармакологии

Вторым действующим компонентом в методе лекарственного электрофореза является химический фактор – лекарственное вещество.

Лекарства – это вещества, являющиеся одним из факторов искусственной регуляции постоянства внутренней среды организма и поддержания гомеостатического динамического равно-

19