Способ определения удельной электропрочности бислойных липидных мембран с заданной удельной емкостью

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в фармакологии для определения удельной электропроводности бислойных липидных мембран с заданной удельной емкостью при определении активности мембранотропных веществ. Цель изобретения - повышение точности способа . Способ включает Формирование мембраны, введение в окружающие ее растворы мембраноактивного вещества , определение отношения проводимости мембраны gmK ее емкости Cm и определение удельной электропр„оводности мембраны по формуле gua gm-cm/ctjg, где ci)9 - удельная емкость мембраны. 2 табл., 3 ил. Изобретение относится к биойизике, в частности к фармакологии, и может быть использовано для измерения удельной электропроводности бислойных липидных мембран при исследовании механизма действия и оценки активности мембранотропных веществ. о SS (Л

(>>)5 с 01 N 33/48 где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4604868/14

{22) 26.07.88 (46) 07.06.92. Бюл. У 21 (71) Институт ботаники им.В.Л.Комарова (72) О.К.Малафриев и X.;. À.Kàñóèîâ (53). 615.475(088.8)

{56) Ахмедли К.М., Малафриев О.К,, Касумов Х. М. Биологические мембраны, 19" 5. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОИ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ БИСЛОЙНЫХ ЛИПИДHblX МЕМБРАН С ЗАДАННОЙ УДЕЛЬНОИ

ЕМКОСТЬЮ (57) Изобретение относится к медицине и может быть использовано в

Фармакологии для определения удельной электропроводности бислойных липидных мембран с заданной удельной емкостью при определении активности

На фиг..1 показана раздельная схема измерения проводимости и емкости на фиг. 2 - совместная схе. ма, на Фиг. 3 - схема дифференциального усилителя.

Известен способ определения удельной электропроводности мембран, включающий Формирование бислойной липидной мембраны, введение в окружающий мембрану солевой раствор мембраноактивного вещества-, приложение к мембране разности потенциалов и измерение тока через мембрану усилителем тока.

Удельную проводимость вычисляют по Формуле

2 мембранотропных веществ. Цель изобретения - повышение точности crlncoба. Способ включает Формирование мембраны, введение в окружающие ее растворы мембраноактивного вещества, определение отношения проводимости мембраны в,„к ее емкости с и определение удельной электрппрряодности мембраны по Формуле В =.

= д с /с, где сц . — удельная емкость мембраны. 2 табл, 3 ил.

Изобретение относится к биофизике, в частности к фармакологии, и может быть использовано для измерения удельной электропроводности бислойных липидных мембран при исследовании механизма действия и оценки активности мембранотропных веществ.

1 U

0 е.

Ц е s ц

U - выходное напряжение усилителя тока, К вЂ” сопротивление обратной связи.

В известном способе воспроизводимость величины д„ ухудшается за счет того, что вместо фактической площади мембраны в расчетной Формуле участвует Фиксированная площадь отверстия на котором мембрана формируется.

Цель изобретения - повышение точ- ности способа.

1739293

Цель достигается тем, что в способе, включающем формирование бислойной липидной мембраны и введение в окружающий мембрану солевой раствор мембраноактивного вещества, измеряют отношение проводимости мембраны g щ к ее емкости с, и определяют проводимость мембраны по формуле сщ ф с,„ сщ

" где с„ - удельная емкость.

Сущность изобретения заключается в измерении величины g /ñ = g> /с не зависящей от площади бислойной части мембраны. Таким образом исключается влияние неконтролируемых ва" риаций этого параметра, ухудшающее . 20 воспроизводимость измерения рд,Пример 1. Раздельная схема измерения проводимости и емкости.

Измеряют проводимость мембраны на постоянном токе с помощью усилите-. 25 ля тока по формуле

1 u ebtx х 9

М р где К вЂ” сопротивление обратной ос ЗО с.вязи

U д„- выходное напряжение усилителя тока, . — напряжение, подаваемое на мембрану.

Подключают мембрану в плечо ре. зистивно-емкостного моста. Подают, на мост. гармоническое напряжение от генератора, причем частоту выбирают. таким .сфразом, чтобы емкостная проводимость мембраны значительно превышала активную. Сигнал разбаланса ! подают на дифференциальный усилитель, далее на детектор и.измерйтельный при бор (фиг.2). Балансируют иост с помощью потенциометров К и К по. ми. нимальному показанию измерительного, прибора. Емкость мембраны с,„определяют по феемьле

Rf с = с—

Ь где R.» - сопротивление потенциометРа при балансе моста, " вели- 55 чину я,р/свр

Удельную проводимость находят по формуле

Совместная схема измерения проводимости и емкости.

Подключают мембрану в плечо резистивно-емкостного моста. Подают на мост гармоническое напряжение от генератора, причем частоту Я выбирают таким образом, чтобы емкостная .проводимость мембраны значительно повышала активную.

Сигнал разбаланса подают на дифференциальный усилитель, затем на де тектор и измерительный прибор (фиг.3)

Балансируют мост по минимальному . показанию измерительного прибора..

Измеряют часто у генератора О и повторно. балансируют мост. Определяют величину

1 el c(R R5)

»

7 г

«йе

Я Q ( где R u R " сопротивление потенци3 ометра R > при балансе: на частоте Я и Я, Находят удельную проводимость по формуле л - ;-„м импеданс системы мембрана - электроды равен

Е = R + - — — — - — -1-" — - °

Ощ

1+ 1 с я

Для больших частот приближенно можно считать

Z К + - — -+

Q c inc

Условия баланса для действительной и мнимой части импеданса имеют вид

R = (R е — - ) з р g @а г.

Rg. с "- — с,„

R) где R - сопротивление электродов.

Как видно, условие баланса по емкости не зависит от частоты. Ув.ловие баланса на частоте Q равно

R - (Rg+ -рЯ- ) е к

@ с

Из этих уравнений определяют g Jc

Схема дифференциального усилите" ля.

1739293 6 . Дифференциальный усилитель выпол- дополнительно контролируют осциллогранен на трех операционных усилителях серии 14pyg6 (фиг.3), Постоянные ре Образуют мембрану, добавляют в ка-. зисторы подобраны с точностью р 1 ., честве мембраноактивного вещества .

Питание операционных усилителеЙ осу" " èe"îâûé антибиотик леворин, переществляется от стабилизированного мешивают, измеряют стационарную происточника +9 В.. водимость мембраны g как

Схема обладает высокими входным сопротивлением и коэффициентом ос" 10 р

1 ll ice лабления синфазного сигнала. Плата в г с дифференциальным усилителем и эле- (обозначения в тексте заявки). ментами моста с целью повышения точ-.: Включают мембрану в плечо моста, ности баланса размещена в одном эк- подают гармоническое напряжение, баранированном заземленном объеме с . 15.лансируют мост с помощью потенциисследуемым объектом (мембраной)., ометров R, и R > (фиг.2) .до минимальПример 2. Проверку работы, ного покаэания измерительного прибоизмерительной схемы осуществляют на ра. Находят емкость мембраны по форэлектрическом эквиваленте мембраны, представляющем собой цепочку из ем- 20 муле С С вЂ” - где С 512 пф - ему

tel R кость в резистивно-емкостном плече моста. Далее находят удельную провосопротивления,3 к м. Амплитуда измерительного напряжения 100 мВ, димость я = в - где C q= 5 »

>r, ° частота 15,3 кГц. Указанный эквива- > ;»10 y/см . Опыт в одинаковых усло лент присоединяют,в.плечо моста, по- виях повторяют 2 раза, причем в каждают в одну из диагоналей моста гар- дом опыте определяют также В„„, как моническое . напряжение, балансируют g® = дш/S, где S - площаль отвер- . мост по минимуму напряжения в другоВ . стйя. диагонали. При одноступенчатом ре- 3О Результаты даны в табл.1. (К гулировании отношения плеч R

Все сопротивления и емкости пред-. К опытУ. Учет Фактической площади варительно откалиброваны с помощbe . . мембРаны значительно Уменьшает этот универсального цифрового вольтметра разброс. Остаточная погрешность свя В7-35 и моста переменного тока зана с погРешностью дозиРовки антиПример 3 . Способ у ествля- 4 биотика, сорбцией.его на капельках ют по мембране из лектина и холестеЛИПИДОВ И Т «Д рина. Мембрану формируют в растворе n р и м е р 4. В тех we условиях

2И KCl при 23 С. Площадь отверстия, выполняют измерение по совместной о на котором формируют мембрану, сос- „схеме. На частотахЯ= 6,28.10 с тавляет 7 10™см ; Электрический кон- (10 кГц) и Я 9;42 ° 10 с "(15 кГц) такт мембраны с измерительной схемой:-. при балансе моста получены значения осуществлялся с помощью неполяризую" ..R 1611 Ом, R> 1491 Ом. Вычислещихся Ag/AgCl электродов с агаро- ние проводят по формуле выми мостиками. Амплитуда гармлнического напряжения равна 100 м, чвс-. g® - /,г / ;ц — 1 тота 15,3 кГц. Напряжение постоянно- го тока 100 мВ, измерения на постоян- .Отсюда, 2,19".10 Ом" ° см ном токе выполняют. электрометрическим, что близко к измеренной по раздельусилителем V5-9. Выходные напряжения ной схеме. усилителя и детектора дополнительно Таким образом, предложенный споконтролируют цифровым вольтметром соб позволяет повысить воспроизвоВ7-35, выходное напряжение дифферей-, дикость точность измерения удельциального усилителя (переменное) . ной электропроводности мембраны.

G =G

Я Фс Э

О,ы„, В К,/П

Варианты опыта

1,378 0,371 2,36 1О

0,792 0,570 2,20 10

1,9 ° 10

1 13 10

Та бли ца 2

Удельная проводимость при фиксирован ной площадию

Ом см

Удельная проводимость с учетом площади бислоя, 0М см

Емкости мембраны С, пф

Площадь мембраны, см

Напряжение усилителя, мВ

1,0Я 10

1,091 10

1,164 10

3 70 ° 10 5,56 10

6,16 10 4 4,00;1О 4

2,44 ° 10 4,06 10

308

122

372

672

290 -7 . .: . 1

Пример,5. Произведено испы-" .тание предложенного способа с применением мембраноактивного вещества полиенового антибиотика леворина, Мембрану Формируют на отверстии в тефлоновой ячейке диаметром 0,3 мм (площадь 7 10 1см z ) из смеси летицин - холестерин (удельная емкость

5 10 ф/см ). Окружающий. солевой раствор, 1М l

11вых

g — ф е и ОС S Ub

Повт оряют опыт еще 2 раза в тех же условиях, при одинаковой концентрации леяорина, Во всех расчетах при- менены S = 7 10 " см (площадь отверстия); Получают g q = 6,41"

gj0 4.Ом см . рассчитывают Вщв тех . же:условиях, но с учетом емкости мембран С .

Ра ссчи т ыва ют удел ьную проводимость по Формуле

1 U С чу

g, х ф й„US .С „, 729293

Получают g>> = 1,10 10 + 0,075yk i0 0м см- . В первом случае ко- . эффициент вариации (отношение среднеквадратичное отклонение к: среднему) равно 30,И, во втором 6,94 т.е в последнем случае уменьшается ра зброс, повышается воспроиз водимость.

10: Результаты исследований представлены в табл.2. формула„и з обретения

Способ определения удельной элек-:. тропроводности бислойных липидных мембран с заданной удельной емкостью, включающий формирование мембраны, введение в окружающий раствор мембраноактивного вещества, о т л и ч а ю" шийся тем, что, с целью повыше"

2О ния точности способа, проводят измерение электропроводности и емкости мембраны, а удельную электропровод" ность рассчитывают по формуле где С вЂ” удельная электропроводность мембраны

G - электропроводность мембраны", с > емкость мембраны, . с - заданная удельная емкость мембра ны.

Та бли ца 1

w ю е

egg а В

Ом- см Ом см

1739293 (7вьм

Фиг. 1

ыю4

Фиг Л.

Составитель t:. t ÿáoâ

Редактор А.Козориз Техред А.Кравчук Корректор, l4.Самборская

» » »» » »»»»»»»»»»»»«»е»а»»/» Ф

Заказ 2000 . Тираж " Подписное

ВНИИИИ Государственного коматета но изобретениям я открытиям яря ГКНТ СССР !

13035, .Москва, И-33 Рауяйкая наб, д. 4./5

Производственно-яздатеаъския комбянат "Патент, г. Ужгород, уа. Гагаряна, 103