DZIAŁANIE ULTRADŹWIĘKÓW NA KOMÓRKI BIOLOGICZNE

Wstęp teoretyczny:

PROMIENIOWANIE UV – promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości większej od zakresu słyszalnego dla człowieka czyli powyżej 16kHz. Rozprzestrzenianie się energii ultradźwiękowej cechuje ruch wibracyjny cząstek, który do rozchodzenia się potrzebuje ośrodka materialnego. Są to fale o najmniejszej długości w świetle widzialnym, natomiast dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie.

PODZIAŁ ULTRADŹWIĘKÓW:

• UV-A – długość fali 320-400nm, najbardziej przenikające przez warstwę ozonową promieniowanie słoneczne,

• UV-B – długość fali 285-320nm, częściowo przenika przez warstwę ozonową powodując oparzenia skóry,

• UV-C – długość fali 200-285nm, całkowicie pochłaniane przez warstwę ozonową.

ODDZIAŁYWANIE ULTRADŹWIĘKÓW Z MATERIĄ:

1. EFEKT TERMICZNY – część energii zostaje zaabsorbowana i ulega przekształceniu w ciepło. Przyrost temperatury będący wynikiem tego procesu zależy od ilości zaabsorbowanej energii, a więc natężenia ultradźwięków i ich częstotliwości, od ciepła właściwego ośrodka oraz od równowagi dynamicznej między gromadzeniem, a oddawaniem ciepła. Powoduje wytworzenie ciepła w tkankach, co w niekorzystnych przypadkach może prowadzić do umierania tkanek.

2. EFEKT NIETERMICZNY:

   1. KAWITACYJNY – następuje w wyniku zmian ciśnienia powstałego przez zagęszczenie i rozrzedzenie ośrodka co jest spowodowane rozchodzącą się falą dźwiękową. Zjawisko polega na gwałtownej zmianie fazowej z ciekłej na gazową pod wpływem różnicy ciśnień i występuje wówczas, gdy rozprężenie oraz zagęszczenie jąder lub pęcherzyków gazu powodują proste oscylacje lub pulsacje, podczas których zapaść pęcherzyków wywołuje bardzo wysokie chwilowe zmiany temperatury i ciśnienia.

   2. NAPRĘŻENIA – obejmuje następstwa spowodowane przez ciśnienie ultradźwięków, siłę przemieszczenia i przepływy akustyczne. Wielkość naprężeń i efekty biologiczne wywoływane przez te siły zależą od właściwości pola ultradźwiękowego i układu biologicznego. Liczne skutki w układach komórkowych in vitro mogą być spowodowane przez siły zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórki.

ZASTOSOWANIE ULTRADŹWIĘKÓW W MEDYCYNIE:

• DIAGNOSTYCZNE – w badaniu narządów wewnętrznych (ultrasonografia – USG).

• TERAPEUTYCZNE - w urologii, polega na zogniskowaniu wiązki ultradźwięków na kamieniach nerkowych oraz w okulistyce do operacji zaćmy tzw. metodą fakoemulsifikacji.

• PRAKTYCZNE - w laboratoriach, medycynie do mycia szkła i narzędzi laboratoryjnych.

Obliczenia:

1. Dane: Szukane:

Oznaczony hematokryt: 86% Objętość oznaczonego hematokrytu: ?

Hematokryt, który mamy otrzymać: 3%

Objętość hematokrytu do otrzymania: 4x5+5=25ml

C₁xV₁=C₂xV₂

86%xV₁=3%x25

86V₁=75

V₁=0,8721ml=872,1μm

Objętość NaCl, które należy dodać: 25-0,8721=24,1279ml

WNIOSKI: Do otrzymania hematokrytu 3% o objętości 25ml, należy pobrać 0,8721ml masy erytrocytarnej oraz dodać 24,13ml chlorku sodu.

1. Przeniesienie do 4 probówek po 5ml otrzymanego roztworu i poddanie działaniu ultradźwięków o częstotliwości 3MHz i natężeniu 1W/cm² przez: 2, 5 i 10 minut oraz jedną probówkę pozostawiono bez naświetlenia jako próbę kontrolną.

2. Odwirowanie próbek przy 3000 obrotów na minutę przez 10 minut.

3. Zmierzono absorbancję przy długości fali 540nm.

4. Określono stopień hemolizy badanych próbek odnosząc się do próby kontrolnej.

CZAS	POMIAR ABSORBANCJI
kontrola	-0,137
2 minuty	0,148
5 minut	0,162
10 minut	0,248

WNIOSKI: Absorbancja rosła wraz ze wzrostem czasu napromieniowania promieniowaniem ultrafioletowym.