ИМПУЛЬСНОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА СИСТЕМУ С ДВОЙНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ В ЖИДКОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ
Санкин Г. Н., Тесленко В. С., Дрожжин А. П.
Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск; *Институт гидродинамики СО РАН, 630090 Новосибирск
Было показано, что при
импульсном (~1 мкс) акустическом (250-
450 атм.) воздействии на клетки "Кребс-2" и тимоциты
наблюдается деполяризация мембран со временем релаксации 30-60
мин. Эти результаты обусловили постановку модельных экспериментов,
представляемых в данной работе. Показано, что слабые акустические
импульсы (5-50 атм.) могут обратимо изменять со временем релаксации
~20 с электрические свойства ячейки с электролитом, через которую
протекает постоянный электрический ток. В экспериментах использовали
цилиндрическую ячейку из фторопласта диаметром 16 мм с плоскими
платиновыми электродами; расстояние между электродами 10 мм. Ячейку
заполняли водными растворами NaCl концентраций 0,2М и 2М при температуре
295К. В качестве источника импульсного воздействия был выбран
металлический поршень, метаемый на один из электродов. Длительность
импульса составляла для представленных результатов 7 мкс. Изменения
значения тока через ячейку измерялось с помощью электрического
моста постоянного тока для различных напряжений питания моста.
Установлено, что амплитуда увеличения тока пропорциональна амплитуде
генерируемого импульса давления. Пороговое давление, при котором
начинает наблюдаться эффект для 0,25 М
раствора NaCl при напряжении между электродами 1,5
В составляет 5
атм. Зависимость амплитуды изменения тока от напряжения имеет
локальный максимум при напряжении 0,9 В
и минимум при напряжении 1,3В. Амплитуда изменения тока оказалась
больше для более концентрированного раствора (2М NaCl) при всех
использованных напряжениях. Относительное же изменение тока в
точке максимума составило 3,6% для 2М NaCl (ток через ячейку 30
мкА/см2) и 14% для 0,2М NaCl (ток через ячейку 2,5
мкА/см2). Результаты экспериментов позволяют утверждать,
что основной причиной уменьшения поляризации ячейки являются процессы
разрушения двойного электрического слоя . В отличие от биологического
объекта (клетки), электрохимическая ячейка после прекращения воздействия
возвращается в состояние, задаваемое внешним источником напряжения.
В то же время живая клетка, противодействуя разрушительному внешнему
раздражению, через некоторое время повышает свой трансмембранный
потенциал, в чем и заключается основное отличие биологических
объектов от нашей модели.