РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Реєстрація силових параметрів при скороченні інтактних поодиноких м'язових волокон
У літературі [167, 168, 169, 170, 171, 172, 173] наведено численні результати досліджень, по вивченню процесів скорочення скелетних м'язів, де поряд з такими методами як електронна мікроскопія та рентгеноструктурний аналіз, для визначення механічних аспектів скоротливих процесів широко застосовується метод тензометрії. Такі науково-дослідницькі пристрої сильно варіюють за своєю структурою в залежності від задач відповідних досліджень, однак всі вони працюють за єдиним загальним принципом. Основне завдання тензометричного методу - дослідження сили, яку розвиває м'язовий препарат під впливом зовнішніх факторів в ізометричному та ізотонічному режимах.
2.1.1. Загальний опис тензометричного приладу
Для реєстрації сили скорочення поодиноких м'язових волокон у описаних в даній роботі дослідах використовували тензометричний науково-дослідний пристрій, створений на кафедрі біофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка.
Даний пристрій є комплексом, що складається з набору взаємозамінних частин: камери, в якій розміщується досліджуваний препарат, перистальтичного насосу, датчика сили, двигуна, генератора імпульсів, холодильного пристрою, спеціалізованого термометра, осцилографів, комплексу аналого-цифрового та цифрово-аналогово перетворювачів (АЦП-ЦАП), персонального комп'ютера і системи оптичних пристроїв, змонтованої на базі бінокулярів "Ломо" (виробництво Бєларусь) для візуального спостереження за експериментом та обслуговування і підготовки препарату для досліду. Блок-схема науково-дослідного тензометричного пристрою показана на Рис. 2.1 .
Рис. 2.1 Блок-схема тензометричної установки:
2.1.2. Камера для дослідів
Камера являла собою плексигласову ванночку, де розміщується досліджуване м'язове волокно. Cтимуляція здійснювали електричними імпульсами прямокутної форми тривалістю 0,2 мс за допомогою генератора низькочастотних імпульсів через металеві Т-подібні пластини-електроди, висота яких становить ~ 2 мм. Електроди нерухомо фіксувались на головці мікроманіпуляційного комплексу СЕЖ-3. Переміщення електродів відносно розміщеного в робочій камері препарату здійснювали за допомогою мікроманіпулятора ИПМ-2. Крок зміщення цього пристою становив 0,8 мкм. Такий спосіб дозволяв нерухомо встановити електроди по обидва боки досліджуваного препарату, паралельно до нього на відстані 2 мм. Камера була сконструйована таким чином, що за допомогою двостороннього перистальтичного насосу МНП1ДУ забезпечувалась постійна циркуляція омиваючого розчину Кребса впродовж всього експерименту. Камера мала два розпили для гачків, з'єднаних з датчиком сили та двигуном. Для запобігання витоку циркулюючого розчину з камери, гачки проходили через імобілізуючі
Рис. 2.2 Схема робочої камери тензометричної установки:
тефлонові втулки, що запобігало виникненню побічного потенціалу. Камера була оснащеною двома отворами діаметром 3 мм для втоку та витоку омиваючого фізіологічного розчину. Камеру можна було переміщувати відносно фіксуючої основи у вертикальній та горизонтальній площинах на загальну відстань 5,5 см за допомогою ричала зі шкалою на основі, що забезпечувало можливість симетричного розміщення препарату в камері. Крок переміщення камери становив 0,3 см. Об'єм та площа камери становили 5 см3 та 5 см2, відповідно. Схема робочої камери показана на Рис. 2.2 .
2.1.3. Контроль температури
За умовами досліду температура мала складати 2-40 С, як описано в роботах [8, 174, 175, 176, 177, 178]. Для створення такого мікроклімату в дослідницькій камері необхідно було застосовувати систему охолодження. Для підтримання постійних температурних умов в камері під час проведення дослідів, використовували спеціальний охолоджуючий пристрій, змонтований на основі зворотної термопари. Охолоджуюча пластина розміщувалася безпосередньо під робочою камерою функціональним боком вгору. На нижній частині охолоджуючого пристрою знаходився алюмінієвий радіатор. Пластина була розміщена в герметичному плексигласовому резервуарі, через який постійно циркулювала вода, що запобігало перенагріванню охолоджуючого пристрою. Ступінь охолодження циркулюючого фізіологічного розчину в робочій камері підбирався експериментальним шляхом і здійснювався за допомогою зміни сили струму, що подавався на охолоджуючий кристал.
На дні робочої камери був зафіксований напівпровідниковий мікротерморезистор типу МТ-54 "М" з іридієво-платиновими відведеннями, який використовували для контролю температури в процесі досліду. Номінальний опір цього приладу при 00С становив ~ 4,7 КОм; опір ізоляції при напрузі 500 В - 500 мОм; потужність дисперсії нагріву резистора струмом на 0,10С - 25 мкВт; часова постійна реагування терморезистора у рідині - ~ 0,5 с.
Охолоджуючий пристрій був обернено зв'язаний з мікротерморезистором. З допомогою тумблера зворотного зв'язку можна було встановлювати бажану температуру в діапазоні 1-100С з точністю до 0,10С.
Датчик температури був з'єднаний з осцилографом та комплексом АЦП-ЦАП, що дозволяло здійснювати візуальний контроль за змінами температури в камері.
2.1.4.Система механостимулятор-датчик сили
Для реєстрації зміни сили використовували тензодатчик з підсилювачем. Для реєстрації зміни довжини препарату, використовували комплексний прецизійний потенціометр, створений на основі електромагнітного двигуна, до складу якого входив власне двигун (механостимулятор) та фотоелектронний помножувач. Чутливість датчика сили, який використовувався в експериментах з дослідження скорочення поодинокого ізольованого м'язового волокна складала 1 г / 10 В, що повністю задовольняло умови досліду. Датчик сили розміщувався на двокоординатному столику з мікрометричними подачами, що дозволяло орієнтувати положення датчика відносно камери та механостимулятора.
Переміщення датчика сили з к