Характеристика некоторых биофизических свойств волокнистых структур рыхлой соединительной ткани при экспериментальном краш-синдроме

Механические измерения могут дать представление как об упругих силах внутри образца, так и о процессах, связанных с молекулярным движением при релаксации механических напряжений в образце. Хорошо известно, что исследование температурных и частотных характеристик биополимеров позволяет выявить целый набор релаксационных процессов, связанных как с движением различных сегментов главной цепи, так и с движением боковых остатков. Проблема внутримолекулярной подвижности в биополимерах, которые являются основным составляющим тонких соединительных тканей, имеет особое значение, так как с этой подвижностью тесно связана функциональная активность белков (Gevorkian S.G.,1993). Нами были исследованы вязкоупругие свойства волокон рыхлой соединительной ткани (коллагеновых и эластических) в зависимости от влажности при фиксированной температуре t=2500C. Измеряли модуль Юнга Е и логарифмический декремент затухания О на 7-ые и 30-ые сутки после декомпрессии при синдроме длительного раздавливания.

Материал и методы исследования

Измерение вязкоупрутих свойств микрообразцов производилось в термостатированной влажной камере. Микропинцет или держатель с закрепленным образцом помещался в измерительную камеру на специальном держателе, обеспечивающем ориентацию образца относительно торцевой поверхности возбуждающего электрода. Колебания пластинки возбуждались за счет электростатических сил, действующих на образец со стороны электрода, на который подавалось переменное синусоидальное напряжение. Регистрация колебаний пластинки осуществлялась фотоэлектрически.

Часть сигнала подавалась на фазометр. Форма сигнала контролировалась на осциллографе. Изменяя частоту f переменного напряжения, подаваемого на возбуждающий электрод, находили резонансную частоту f соответствующую максисимальной амплитуде сигнала ФЭУ. По фазометру регистрировали разность частот Af, соответствующую сдвигу фаз в области резонанса на ±100. Далее по формуле вычисляли О. Геометрические размеры образцов измеряли непосредственно в измерительной камере с помощью окулярного микрометра.

Вязкоупругие свойства исследуемых тканей, согласно классификации Ферри, относятся к жестким материалам, так как их Е больше 0.1 Гп/м² (подобным по свойствам полиэтилену, эбониту).

Результаты и обсуждение

7-ые сутки после декомпрессии

30-ые сутки после декомпрессии

Как видно из приведенных графиков на которых представлены результаты измерений на 7-ые и 30-ые сутки после декомпрессии, высушивание образцов приводит к уменьшению О и к увеличению Е. Такое поведение типично для многих полимеров. Уменьшение влажности (высушивание) всегда приводит к существенному увеличению модуля Юнга (до 10 раз), сопровождаемому значительным уменьшением φ (в 3-4 раза). Сильная зависимость О от влажности гово-рит о большом вкладе внутритканевой жидкости на величину внутреннего трения в образцах. В сильно высушенном состоянии, при А ‹30%, механические характеристики тканей на 7-ые и 30-ые сутки после декомпрессии сильно отличаются, (А=32%, Е отли-чаются в 3 раза) (Morozov V.N., 1992; Khudaverdian Е.Е., 1988). Несмотря на то, что за счет сил длительного раздавливания Лапласа молекулы в тканях сильно сближаются, они не теряют свою индивидуальность, приобретенную за счет эффекта раздавливания. Такое поведение соединительной ткани с механической точки зрения представляет собой не однородный материал, а конструкцию из находящихся в контакте коллагеновых и эластиновых нитей, пространство между которыми заполнено внутритканевой жидкостью. Чем больше содержание воды в ткани, тем меньше площадь межмолекулярных контактов (Gevorkian S.G., 1991).

Из вышеизложенного следует два важных вывода:

1. Модуль Юнга волокон рыхлой соединительной ткани растет при высушивании, в пределе - до величины модуля материала молекул, из которых со-стоит ткань.
2. Синдром длительного раздавливания сильно влияет на механические свойства волокон. Изменение значения модуля Юнга по этой причине так велико, что даже сильное высушивание не приводит к исчезновению этих различий.
3. Сравнение измерений, проведенных на 1-ый, 7-ой и 30-ый день после декомпрессии показывает, что влияние сдавливания на механические свойства ослабевает со временем.
4. Как следствие пунктов 2 и 3, можно сделать предположение, что синдром длительного раздавли-вания влияет на физические свойства волокон рыхлой соединительной ткани на молекулярном уровне. Межмолекулярные взаимодействия меняются слабо, о чем свидетельствует аналогичное поведение О для всех измерений.

Список литературы

1. Gevorkian S.G. Low-tempereture phase transitions in DNA } lmd, } lms Biopolymers, 1990.
2. Morozov V.N., Gevorkian S.G. The measuring of Visco-elastic properties of protein crystals o at the low temperatures. Biol Journal of Arm., 1996.
3. Khudaverdyan E.E., Gevorkian S.G. In‹ uence of thermal denaturation on the Visco-elastic properties of DNA } lms.Biol. Journal of Arm.,1988.

Вопросы, ответы, комментарии