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.