МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОПОРАЦИИ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА ИМПУЛЬСАМИ НАПРЯЖЕНИЯ МАЛОЙ И УМЕРЕННОЙ АМПЛИТУДЫ

Инденбом А. В., Кузьмин П. И., Чизмаджев Ю. А., Вивер Дж. К., Поттс Р. О.
Институт электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН, 117071 Москва; *Массачусетский Технологический Институт, Кембридж, Массачусетс 012139, США; **Cygnus Inc., Редвуд Сити, Калифорния, США
Исследованы электрические свойства кожи при наложении прямоугольных импульсов напряжения (амплитудой 1-60 В, длительностью 0,2 - 8 мс). Результаты сопоставлены с расчетами по модели, предполагающей протекание электрического тока по двум параллельным путям, - через липидно-корнеоцитный матрикс и через кожные придатки. Последние описываются длинной трубкой с распределенным параметрами. Предусматривается возможность электропорации липидных ламелл липидно-корнеоцитного матрикса и клеток эпителия стенок кожных придатков. Численные решения полученных нелинейных уравнений сопоставлены с экспериментальными амперограммами тока, протекающего через образцы человеческой кожи полной толщины in vitro. Обнаружена глубокая аналогия изученных явлений с электропорацией плоских липидных бислоев и плазматических мембран изолированных клеток. Показано, что функция I(t) убывает на малых временах, проходит через минимум, а затем медленно растет. С увеличением напряжения значение тока в минимуме растет, падающая ветвь становится все более короткой, а точка минимума сдвигается в сторону малых времен. Все эти особенности токового отклика находят объяснения в предположении, что электрические свойства кожи, начиная с напряжения в несколько вольт до напряжений порядка 30 В, определяются макропорами кожных придатков (волосяные фолликулы, протоки потовых желез и т.п.). Падающая ветвь тока является суперпозицией тока заряжения емкости стенок этих макропор и тока проводимости через электропорированнные стенки. При напряжениях, бульших 30 В, рост тока и проводимости определяется уже электропорацией липидно-корнеоцитного матрикса внешнего слоя кожи. В согласии с таким механизмом находятся результаты изучения кинетики восстановления сопротивления кожи после импульсной электрообработки. Характерное время восстановления не превосходит 1 мин при напряжениях ниже 30 В и резко возрастает до десятков минут при напряжениях, превосходящих 30 В. Работа поддержана грантами РФФИ № 98-03-32187 и INTAS № 96-1471.