Электреты в медицине: Использование Электретов в медицине — Арго

Содержание

Ортопедические электреты — реальная альтернатива эндопротезированию сустава у детей и подростков

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г. И. Турнера» Министерства здравоохранения Российской Федерации начинает проведение комплекса научных исследований в области применения имплантируемых ортопедических электретов ИМПЛЭСО® для лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов у детей.

В декабре 2020 года руководители и врачи института встретились со специалистами компании «Медэл» — производителя инновационных имплантируемых ортопедических электретов ИМПЛЭСО®, применяемых в комплексной стратегии лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов, для обсуждения программы сотрудничества.

Первый продукт в линейке медицинских электретов компании – имплантируемый ортопедический электрет ИМПЛЭСО® ориентирован на борьбу с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями суставов, в частности, для комплексного лечения ювенильного идиопатического аваскулярного некроза головки бедренной кости или, иначе, болезни Легга-Кальве-Пертеса.

Ортопедический электрет – это биосовместимый электростатический эквивалент постоянного магнита, вводимый в субхондральную кость сустава непосредственно к очагу поражения. Имплантируемые электреты обеспечивают правильные режимы электростимуляции, формируя в тканях, повреждённых дегенеративно-дистрофическими изменениями, здоровый электрофизиологический фон и активизируя в них восстановительные процессы остео- и хондрогенеза. В результате возвращается возможность безболезненного движения в полном объеме, а пациент получает шанс вернуться к обычной активной жизни здорового человека. Такая возможность важна для любого человека, но, в особенности — для детей и подростков, проходящих лечение в Национальном медицинском исследовательском центре имени Г. И. Турнера.

До сих пор «золотым стандартом» в лечении артроза считалось эндопротезирование. Например, одним из основных методов лечения подростков с коксартрозом тазобедренного сустава III стадии, который развивается после острого гематогенного остеомиелита, выступает тотальное эндопротезирование сустава.

Ортопедический электрет ИМПЛЭСО® дает возможность врачам побороться за сохранение собственного сустава пациента, пока не пришло время на применение радикальных необратимых мер, и полностью меняет подход к лечению артроза и других дегенеративно-дистрофических заболеваний костно-суставной системы. У пациента появляется выбор, которого раньше просто не было. Иметь такое решение особенно важно, когда речь идет о спасении растущего сустава ребенка.

Стандартная операция по имплантированию ортопедического электрета в сустав является малоинвазивной, ее длительность составляет в среднем 40 минут. Как правило, пациенту разрешается полная нагрузка на прооперированный сустав уже через 24 часа после операции, а специальная реабилитация после проведения простой имплантации ортопедического электрета не требуется. Период восстановления полной двигательной активности сустава будет зависеть от его исходного состояния до операции, объема проведенного хирургического вмешательства, а также смелости и физической подготовки самого пациента.

Программа научных исследований, запланированная Национальным медицинским исследовательским центром имени Г.И. Турнера совместно с компанией «Медэл», является очень важным шагом в создании нового эффективного подхода к лечению не только болезни Пертеса, но и других патологических заболеваний костно-мышечной системы у детей. При этом, не стоит забывать, что дети, находящиеся на лечении в НМИЦ имени Турнера, как правило, имеют заболевания, требующие продолжительного и сложного восстановительного лечения, что создает особую ситуацию в их жизни: детям и подросткам крайне сложно справиться с эмоциональным дискомфортом, связанным с нарушением их привычных моделей поведения и множеством ограничений, которые накладывает болезнь.

Комментарий Алексея Георгиевича Баиндурашвили, президента ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г. И. Турнера»:

Баиндурашвили Алексей Георгиевич Президент центра

«Мы надеемся, что наше сотрудничество — это начало большого совместного исследования и перспектива развития травматологии и ортопедии детского возраста. Мы рассчитываем, что применение электретных имплантатов в комплексном лечении детей с патологией тазобедренного сустава позволит в кратчайшие сроки добиться восстановления анатомических соотношений и функции сустава, а также значительно сократить период восстановительного лечения. Достигнутые результаты лечения пациентов с патологией тазобедренного сустава могут служить основой дальнейшего использования и развития технологий применения электретных имплантатов, направленных на восстановление и ремоделирование костной ткани, при различных патологических процессах».

Комментарий Анны Владимировны Гарбузовой, Заместителя генерального директора компании «Медэл»:

«Мы активно внедряем ортопедические электреты в клиническую практику лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов в различных регионах России. Врачи травматологи-ортопеды около 160-ти лечебных учреждений в 30 городах нашей страны от Ленинградской до Читинской области прошли обучение новой медицинской технологии. Более 50 лечебных учреждений уже приступили к самостоятельным операциям.

Мы знаем, какую огромную научную и медицинскую работу проводит Национальный медицинский исследовательский центр имени Г.И. Турнера не только самостоятельно, но так-же в сотрудничестве с разработчиками и производителями инновационных продуктов для детской травматологии и ортопедии. И целью такой работы является необходимость сделать жизнь болеющего ребенка максимально здоровой и полноценной во всех смыслах, а значит — счастливой. Мы будем рады, если с помощью нашего продукта, эта благородная цель станет достижимой».

Компания «Медэл», участник инновационного центра «Сколково», основана в 2013 году для реализации инвестиционного проекта по созданию серийного производства инновационных медицинских изделий. «Медэл» является российским разработчиком и производителем медицинских электретов — нового семейства умных имплантатов, пришедших на замену классическим приборам инвазивной электростимуляции, при-менявшимся ранее в лечении повреждений различных биологических тканей.

Сегодня компания «Медэл» является единственным научно-производственным центром медицинских электретов, используемых в травматологии и ортопедии, и успешно развивает это направление в сотрудничестве с врачами и учеными.

Публикации в СМИ здесь.

В газете Вестник здесь.

Электретные покрытия

Главная>> Научные статьи>> Электретные покрытия



Автор: Олейник П.М. врач-стоматолог ортопед

В течение последних 5-7 лет сформировалась и интенсивно развивается новая отрасль медицины, основанная на использовании близкодействующих статических электрических полей для стимулирования позитивных биологических процессов в организме человека. Главной отличительной особенностью практических методов, основанных на этой концепции, является то, что электрические поля создаются не традиционными электротехническими источниками энергии с сетевым или аккумуляторным электропитанием, а функционирующими автономно электретными пленками, нанесенными на имплантаты различного назначения, широко   применяемые  в  медицине.

Электрет — это диэлектрик, на поверхности или в объеме которого продолжительное время сохраняются нескомпенсированные электрические заряды, создающие в окружающем электрет пространстве квазистатическое (медленно меняющееся во времени) электрическое поле. Попадая вместе с имплантатом в организм человека, электретная пленка своим полем оказывает дозированное локальное воздействие на поврежденный орган, способствуя его лечению в оптимальных биофизических условиях. В основе этого процесса лежит природный эффект, состоящий в том, что внешнее близкодействующее электрическое поле определенной величины и знака, действуя на клеточном уровне, является катализатором появления здоровых новообразований в живых тканях. Результатом проведенных исследований стал комплекс принципиальных технологий нанесения в вакууме био- и химически инертных, обладающих заданными электретными свойствами, высокой адгезией и чистотой, равномерными свойствами на протяженных подложках сложной пространственной конфигурации пленок пятиокиси тантала на поверхности медицинских имплантатов различного назначения.

Выбор электретных покрытий стехиометрического состава Та2О5 объясняется их уникальными свойствами. Так, тантал, уступая по температуре плавления только вольфраму, имеет рекордную химическую стойкость, значительно превосходя по этому параметру такой металл, как золото. Тантал является хорошим проводником и единственным металлом, который не отторгается живой человеческой тканью. Высший окисел тантала Та2О5, является отличным диэлектриком (( ~ 28 … 32), имеет высокие механические свойства, био- и химически инертен. После специальной обработки он приобретает электретные свойства, т.е. способность создавать в течение длительного времени в непосредственной близости от своей поверхности квазистатическое электрическое поле.

Изоляция протезов, изготовленных из акриловых пластмасс, тонкими вакуумными пленками пятиокиси тантала позволяет полностью устранить все патологические проявления, обусловленные непереносимостью акрилатов: химико- токсические, аллергические, электрогальванические. При наличии непереносимости акриловых протезов больные предъявляют жалобы на жжение слизистой оболочки полости рта, жжение и пощипывание языка, отечность слизистой, сухость во рту. Объективно явления непереносимости могут сопровождаться гиперемией (ограниченной пределами протезного ложа или разлитой), отеком слизистой оболочки губ, щек, языка, петехиальными кровоизлияниями, наличием папул и эрозий. Наряду с местными реакциями, возможны общие проявления непереносимости в виде ринита, крапивницы, дерматита, конъюнктивита, реакции со стороны центральной нервной системы (бессонница, головокружение), обострение хронических заболеваний. Общие проявления могут сочетаться с местными симптомами или реализовываться изолированно. Постоянное выделение из протезов малых доз токсических веществ  приводит     к  хронической интоксикации   организма.

Причиной перечисленных патологических проявлений является действие на организм человека продуктов поверхностной эрозии и элиминации компонентов акриловых пластмасс, в состав которых входит метилметакрилат, соединения метакриловой и акриловой кислот, различного рода пластификаторы, замутнители, красители и катализаторы. Эрозия пластмассы происходит под действием ряда причин, в числе которых — неполное связывание мономера в процессе полимеризации, селективная экстракция компонентов, химические и механические нагрузки,     возникающие  в процессе эксплуатации    протеза.

Попытки устранения явлений непереносимости акриловых пластмасс в стоматологии, связаны с созданием на их поверхности изолирующих барьерных слоев, препятствующих выделению в полость рта продуктов эрозии.

Радикальным решением проблемы является нанесение на поверхность протезов покрытий различных материалов. Чаще всего для этой цели используются гальванические покрытия благородных металлов (золото, платина, палладий, серебро) толщиной до 50 мкм. Серьезным недостатком этих покрытий является то, что перечисленные металлы не всегда отвечают требованиям биосовместимости. Кроме того, металлизированная пластмасса приводит к появлению гальванических пар в полости рта. Гальванические покрытия толщиной несколько десятков микрометров изменяют микрорельеф поверхности   протезов и        нарушают    их    фиксацию.

В идеальном варианте материал покрытия, препятствующего эрозии пластмассы, должен   обладать  следующими   свойствами:

—      биоинертностью     к  тканям     организма;

— высокой прочностью, обеспечивающей целостность покрытия при механических нагрузках, возникающих в процессе эксплуатации;

— химической инертностью к агрессивной среде в полости рта и применяемым стоматологическим   материалам;

— материал покрытия должен обладать диэлектрическими свойствами для исключения возможности образования гальванических пар в полости рта.

Этим требованиям в полной мере удовлетворяет пятиокись тантала (Та2О5).

Еще одной важной проблемой, которая успешно решается при использовании диэлектрических покрытий пятиокиси тантала, является проблема гальванизма в полости рта. В настоящее время для терапевтического и ортопедического лечения в стоматологии применяется большое количество электропроводящих элементов — изделий из металлов и их сплавов. Всегда, когда проводник и электролит находятся в контакте, возникает электрический эффект, который заключается в стремлении металла отдать положительно заряженные ионы в раствор, сохранив принадлежащие ему электроны. Вследствие этого на проводнике, погруженном в электролит (слюну), возникает электрический заряд, а между разнородными проводниками — разность электрохимических потенциалов, т.е. образуется гальванический элемент. Возникающие при этом токи электронов и ионов приводят   к  серьезным   заболеваниям.

При наличии во рту металлических включений возможны три вида патологического воздействия на организм человека: химико-токсическое, электрогальваническое (повреждающее действие гальванического тока) и аллергическое. Разработана оригинальная технология  нанесения высококачественных диэлектрических пленок пятиокиси тантала, которые полностью изолируют поверхности проводящих изделий от электролита, сводя к нулю опасность возникновения гальванизма в полости рта.

Использование имплантатов с электретным покрытием пятиокиси тантала исключает местные воспалительные осложнения, сокращает сроки приживления имплантатов и ускоряет применение дозированных функциональных нагрузок. В настоящее время предпринимаются попытки изучения биоэлектрических процессов в костной ткани и ее электретных свойств. Это позволяет использовать различные материалы с электретными свойствами для направленного влияния на процессы репаративного остеогенеза, что является актуальным как при лечении больных с травматическими повреждениями костей лицевого черепа, так и при дентальной     имплантации.

Одним из наиболее перспективных способов использования электретных покрытий в челюстно-лицевой хирургии является применение дентальных имплантатов с нанесенной на их поверхность электретной пленкой пятиокиси тантала (Ta2O5) с целью оптимизации процессов остеоинтеграции при возмещении дефектов зубных рядов. Таким образом, полученные результаты экспериментального исследования открывают большие перспективы для специалистов в области дентальной имплантологии. Нанесение на поверхность имлантатов электретного пленочного покрытия из пятиокиси тантала способствует наиболее оптимальному протеканию процессов остеоинтеграции, сводит к минимуму риск развития ближайших и отдаленных воспалительных осложнений, позволяет надеяться на благоприятный исход имплантации даже у прогностически пациентов неблагоприятной категории.

Литература:

1.Ефашкин Г., Электреты – диэлектрические аналоги магнитов

2.Гороховатский Ю.А., Электретный эффект и его применение

3.Гриднев С.А., Диэлектрики с метастабильной электрической поляризацией



Главная>> Научные статьи>> Электретные покрытия

Электреты. Применение электретов | Образовательная социальная сеть

МКОУ  «НОВОМИРСКАЯ  СОШ»

ТРОИЦКОГО  МУНИЦИПАЛЬНОГО  РАЙОНА                                          

ЧЕЛЯБИНСКОЙ  ОБЛАСТИ

IX   районная  научно – практическая  конференция

АВТОРЫ:

Баранников  Александр,  Горяинов   Артем

7 класс,  МКОУ «Новомирская  СОШ»

                                        (Научный)

Руководитель:

Асфандиярова  Лилия  Муллаахматовна

учитель  математики,

первая  квалификационная  категория,

МКОУ «Новомирская   СОШ»

        2013

Введение

      Все  мы  знаем   о  таких   понятиях   как   магнетизм,  постоянный   магнит.  Сталкивались   с   этим  явлением  в  природе  и  технике. Магниты  в  виде  кусков   железной   руды   часто   встречаются   в   природе   и   известны  с  очень   давних   времён.  Вещества,  которые   намагничиваются   в  магнитном   поле   —    называются   ферромагнетиками.  Нам   известно   о   свойствах    и   природе   магнетизма,  а   об   электретах   мы   не   знаем   ничего,  хотя   в   быту   с   ними   встречаемся   часто.    Диэлектрики   способные   создавать   вокруг   себя   электрическое   поле    называются   электретами. В  древности    люди    часто   сталкивались   с   этим   явлением,  электризация  серы,   янтаря,   воска,  смол.  Но   широкого   применения   не   получили.  Когда   была   обнаружена   связь   между    магнитными   и   электрическими  явлениями   то   ученые   пришли    к   выводу   что   электрет  —   электрический   аналог   магнита.  Первые   научные   сведения   об   электретном   состоянии   есть   в   работах   английского   ученого   С. Грея (1732 г.),  М.  Фарадея (1839 г.).  Термин   «электрет»   впервые   ввёл   О.  Хевисайд (1892  г.),       а   изучать   это   явление  начал   японский   физик   М.  Егучи    в   1919 г.   Егучи   помещал   расплавленный   воск   между   двумя   электродами,   к   которым   прикладывалось   высокое   напряжение.  После   выдержки   в   электрическом   поле   воск   охлаждался   до   отвердевания,   после   чего   напряжение   отключалось,  а   электроды   отделялись   от  образца.  На  гранях  воска,   обращенных   к   электродам,   был   обнаружен   электрический   заряд,  противоположный   по  знаку   заряду   на  электродах.  В  природе   в  естественном   состоянии   электреты   не   встречаются.  Электрет   можно  получить   только   исскуственно. В  1943   году   во   время   боевых   дейст-вий   на   Тихом   Океане   американский   флот   захватил   японский   эсминец.   Для   изучения   вражеской  техники  на  корабль  прибыли  специалисты  флота,  осмотрели  всё  —   от  трюма  до  капитанской  рубки.  Связист  подробно  изучил  систему  телефонной  связи, она  работала  как  часы.  Одного он  не  мог   понять,  как  система  может  работать  без   источника  питания,  ни   батарей,  ни  аккумуляторов  не  было   и   в  помине!  Физики  разобрались  в  принципе  работы  телефонной  связи  на  японском   корабле.  Её   работа  стала   возможной  благодаря   открытию  японского  физика  М.Егучи,  ещё  в 1922  году  получившему  новые    материалы  —  электреты (с  1922   года   работу   с  электретами   Егучи   проводил   в  обстановке   строжайшей   секретности   для   министерства   обороны   Японии).   Электреты – это   поляризованные   диэлектрики,   состоящие  из   жестких  электрических  диполей,  которые   в   электрическом   поле   напряженностью   около           10 000  В/см   переводятся   в  аморфное   твердое   состояние   и   сохраняют  поляризацию   длительное   время.  Таким   образом,  электреты   являются  аналогом   постоянного   магнита,  но  обладают   не   магнитным   полем,  а  электростатическим   полем.    Егучи   получал   электретные   материалы   из  смеси   смолы   карнаубской   пальмы   и   воска.  После  застывания  таблетка  электрета   сохраняла   электростатический   заряд   высокой   напряженности  в   течение   нескольких   часов.  Современные   электреты   могут   сохранять  заряд   до   100 лет,   величина   заряда   достигает  5*10-8 Кл/см.


Рис.1 Схема опыта Егучи:
1. Накладной металлический электрод
2. Металлическая банка

                Объект  исследования:  электреты,   виды   различных   электретов.

Предмет  исследования:   теоретический  и  технический   потенциал  электретов,  как   условие  способствующее  прогрессу  науки   и  техники.
    Целью   исследовательской  работы  является:  теоретическое  и  практическое  обоснование  теории  электретных  свойств  вещества.              Гипотеза  исследования:  рассмотреть   насколько  широк   диапазон    использования   электретных   свойств   электретов                                                                                   Задачи  исследования:

1. Изучение   влияния   теоретических   основ   электрических   свойств                           электретов.

2. Ознакомиться   с   видами   электретов  и   со  способами   создания   их.

3. Научиться    самостоятельно    создавать   простейшие   электреты.

4. Ознакомиться    со   сферой   применения   электретов.


      Теоретические   основы    проведенного   исследования.  При  разработке  подходов,   содержания   и   логики   исследования   опирались   на:
 —  теории   электретного   эффекта   М. Фарадея,  О. Хевисайд,   М. Егучи,                        Б. Гросса,   Г Сесслера,   К. Икезаки,   М. Перлмана,   А.Н. Губкина.                                                       Актуальность
    Электреты   изучаются   сравнительно   недавно.  Но   с  каждым   годом  диапазон   сфер   использования   электретов  увеличивается.   Радиоэлектроника,   космические   приборы,   металлургия,   атомные   электростанции,  машиностроение,   добыча   угля   и   полезных    ископаемых,   медицина,  сельское   хозяйство. Электреты   повышают   урожайность,  сокращают   расход   опасных   ядохимикатов,   спасают   людей ,  снижают   расход   топлива,  повышают   мощность   двигателей ,   уменьшают   токсичность   выхлопных   газов.  Электреты   малогабаритны.  Перспективы   электретов   огромны.
             

         

                                                                                                                                          Основная  часть:

История  развития  электретного  эффекта

    В  40-е  гг.  ХХ  в.  интерес  к  электретному  эффекту   увеличился   в  связи
с   изобретением   ксерографии  –  способа   копирования   документов    методом   электрографии.   Для   этого   используют   пластины,   покрытые   слоем   полупроводника,  который   в   темноте   обладает   высоким   удельным    сопротивлением,   не   отличаясь   по   существу   от  диэлектрика.  Поверхность   равномерно   заряжают   в  темноте,  получая   тем   самым   электрет,   который    достаточно   долго   удерживает   сообщённый   ему  заряд. Затем  на  поверхность проецируют  изображение  копируемого  документа. В   местах,  где   полупроводник   освещён,  световые   кванты   генерируют  носители   заряда   (явление внутреннего  фотоэффекта)  –  электроны  и  дырки,  которые,  двигаясь  в  электрическом   поле   электрета,  компенсируют   поверхностный   заряд   в   освещённых    местах.  В   тех   же   местах,  куда   свет   не  попадает,  заряд  остаётся. Получается   «электрическое   изображение».   Его  проявляют,   распыляя   над  поверхностью   специальный  порошок,   прилипающий   к   заряженным   участкам   пластины.   Прижимая   лист    бумаги   к   пластине,  переносят   порошок   на   бумагу.   Для   закрепления   изображения   необходимо   предотвратить  осыпания   порошка.  Для  этого   лист  нагревают,   порошок   плавится   и   прочно   скрепляется   с   бумагой.   Этот   процесс   до   сих   пор   является   основой   работы   многих  копировальных    аппаратов,   лазерных    принтеров.
   Подъём   исследований   по   электретам   начался   в   60-е годы   ХХ в.  В  1962 г.   создан   первый   электретный   микрофон.  Это   был   первый   электроакустический   преобразователь   –   устройство,   преобразующее    механические    колебания   акустических   частот   в   электрический   сигнал   того  же    диапазона    частот   (микрофон),   либо   электрических   колебаний   звуковой    частоты   в   механические    колебания  (телефон,  громкоговоритель).   Электретные   микрофоны   стали   выпускать   серийно. Позже  появились  (электретные   телефоны   и   динамики,  акустические   системы    для  воспроизведения   звука).  Практика   опережала   теорию,  так   как   электретный   эффект   в   полимерных   диэлектриках    был   в  то   время   еще  недостаточно   изучен.
 .  Потребности  производства,  интерес  ведущих  фирм,  выпускающих   звукозаписывающую  и  звуковоспроизводящую  аппаратуру  стимулировали  исследования   ряда  зарубежных  ученых.                                                                                                                                       В  60-70-е гг.  появляются  основополагающие  работы  Б.Гросса,  Г.Сесслера, М.Перлмана,  И. Ван Тюрнхаута.  К.Икезаки,  X. фон Зеггерна  и  мн.  др. Стали вестись  работы  и  в  нашей  стране. Появляются   статьи  и  монографии А.Н.Губкина,  Г.А.Лущейкина,  О.А.Мяздрикова  и  В.Е.Манойлова, В.М.Фридкина,  П.Н.Ковальского  и  А.Д.Шнейдера,  Е.Т.Кулина и  др.
    В 70-80-е гг.  складывается  школа  электретных  исследований  в  ЛГПИ им.
А.И.Герцена  (В.Г.Бойцов  с  сотрудниками),  МИЭМ  (А.Н.Губкин  с  сотрудниками.  В  эти  же  годы  исследования  проводились  также   и  других  вузах страны. Результаты  внедрялись  в  производство  электретных  микрофонов на  тульском  предприятии  «Октава».
   Рост  интереса  к  электретам  связан  с  бурным  развитием  физики  и  химии  полимеров. Практически  все  применяемые  на  практике  электреты изготовляются  из  полимерных  диэлектриков.  Наиболее  удачными  оказались  фторполимеры  —  политетрафторэтилен (ПТФЭ), сополимер  тетрафторэтилена с  гексафторпропиленом ЩТФЭ-ГФП). Изучается  возможность  использования  в  качестве  материала  для  производства  электретов  полиолефинов,  особенно  полипропилена,  который   значительно  дешевле  фторполимеров. Ведется  поиск   других  полимерных  диэлектриков  с  более  высокими  электретными  свойствами.                                                                                                                                 Теоретические   основы  электретного  эффекта.
Перейдем  теперь  к  систематическому  изложению  теории  электретного эффекта. Электреты — диэлектрики,  способные накапливать  и  длительно сохранять  электрический  заряд  или  поляризацию.
Они  могут  создавать  в  окружающем  пространстве  электростатическое  поле. Существует  электрическое  поле   и  внутри  заряженного  или  поляризованного  электрета. Отметим,  что  наличие  в  диэлектрике  поля  или  поляризации  в  отсутствие  внешнего  электрического  поля  еще  не  является признаком  электретного   состояния. Действительно, они  могут  существовать  в  сегнетоэлектриках  —  веществах,  обладающих  спонтанной  (самопроизвольной)  поляризацией. Сегнетоэлектрики (сегнетова соль,  титанат бария  и  др.  кристаллические  вещества) по  своим  свойствам  во  многом аналогичны  ферромагнетикам.  В  тех  и  других   имеются  области — домены, — где   магнитные  или  дипольные  электрические  моменты  ориентированы параллельно  друг  другу  без  всякого  воздействия   внешнего  магнитного или  электрического  поля. При  внесении  в  поле  ферромагнетики  намагничиваются,  а   сегнетоэлектрики   приобретают  поляризацию, на  их  гранях появляются   связанные  заряды,  не  исчезающие  после  выключения поля. Те  и  другие  имеют  точки  Кюри  и т.п.  Характерным   свойствам  сегнетоэлектриков  и  ферромагнетиков   является  то,  что  намагничевание  или  спонтанная  поляризация  существует  в  них  в  состоянии   термодинамического  равновесия  и  может  сохраняться  сколь  угодно   долго, если  внешние  условия  неизменны. При нагревании до точки  Кюри  спонтанная поляризация и  намагничевание  исчезают, происходит  фазовый  переход,  в  результате  которого  сегнетоэлектрик  становится  обычным  полярным   диэлектриком,  а  ферромагнетик  — парамагнетиком,  при  охлаждении  происходит  обратный  фазовый   переход,  в  результате  которого  восстанавливаются   сегнето-  или  ферромагнитные   свойства.

Типы  электретов
Электреты  могут  классифицироваться                                                                                1) по  типу  электрически  неравновесногосостояния  диэлектрика  (электреты с  «истинной»,  ориентационной  дипольной  поляризацией;  электреты  с объемно-зарядовой  поляризацией;  с  избыточным  внедренным  зарядом; комбинированные),                                                                                                                2) материалу  диэлектрика  (неорганические  кристаллические  электреты, полимерные   электреты, биоэлектреты и т.п.),
3) методу  получения  (термо-электреты,  электроэлектреты, короноэлектреты,  радиоэлектреты,  фотоэлектреты,  механоэлектреты, трибоэлектреты и т.п.).

Получение электретов
Вместо  канифоли  и   касторового  масла  можно  между  электродами  в  баночке  поместить  какой-нибудь  полимер  (т.е. пластмассу: например капрон), растворенный  в  небольшом  количестве  растворителя, подать  высокое   напряжение  и  после  полного  испарения  растворителя  —  электрет  готов.
В настоящее  время  электреты  широко  применяются  для  изготовления микрофонов,  акустических  излучателей  и  тахометрических  датчиков.  Из электрета  можно  изготовить  запускающее  устройство   для  включения ламп  дневного  света  (у которых сгорели спирали).  Схема  включения  лампы  стандартная  (с дросселем,  кнопка  на  размыкание,  выводы  спиралей замкнуты,  стартер  убран).

Для запуска лампы достаточно рядом с ней быстро провести таблеткой электрета. Если рядом с лампой подвесить таблетку электрета на пружине со шнурком, то получится включатель, выключать лампу можно выключателем S1. Если, наконец, изготовлением электрета нет возможности заняться , то возьмите кусок пенопласта – потрите его о свой любимый свитер и у вас в руках “модель” электрета с небольшим временем жизни. Энергично заряженным пенопластом проведем рядом с лампой – лампа загорается и горит!! Вы сможете натренироваться и зажигать лампу на больших расстояниях (у меня получалось это сделать на расстоянии от лампы до 2 метров) с электретом конечно расстояния будут поменьше. Неоновые лампы ярко вспыхивают около перемещающегося электрета (в поле высокой напряженности
Электреты с истинной, ориентационной дипольной поляризацией получают из полярных диэлектриков, в которых молекулы, группы атомов, звенья, сегменты и т.п. структурные и кинетические единицы имеют постоянный дипольны момент. В качестве таких диэлектриков могут служить смолы, отдельные полимерные материалы (ПММА — оргстекло, ПВДФ, ПК и др.). Последние применяются в современных условиях чаще всего. Электреты с объемно-зарядовой поляризацией (ОЗП)(получают по следующей схеме. В диэлектрике путем внешнего воздействия (нагревания, освещения, рентге-новского облучения) вызывают появление пар носителей заряда.
Электризация диэлектриков может происходить при трении (трибоэлектреты), при облучении потоком электронов, протонов, положительных или отрицательных ионов, воздействии электрических разрядов (искрового, коронного, тлеющего). Наиболее широко используется для электризации диэлектриков коронный разряд, в результате которого  получаются короноэлектреты.
              Применение  электретов

  1. Биолектреты.
Исследования  учёных  показали  что  существуют  биоэлектреты. Внутренние стенки кровеносных  сосудов  несут  связанный  отрицательный  заряд. Потенциал,  создаваемый  биоэлектретами,  медики  назвали дзетапотенциалом. Элементы  крови —  эритроциты,  тромбоциты,  лейкоциты – также  заряжены  отрицательно. Как  только  дзета-потенциал  исчезает (из-за  болезни, повреждения  сосуда),  кровь сворачивается,  образуется  тромб. Образование  тромбов  внутри  сосуда  приводит  к  серьёзному  заболеванию тромбофлебиту.  Уже  давно  делают  искусственные    кровеносные  сосуды  с   отрицательным   зарядом  — электреты.  Проблема  тромбообразования  —  одна  из  немногих  проблем,  возникающих  при создании  искусственного  сердца
 2.Электреты  в  технике.

Электретная  форсунка . Без внешних  источников  питания  вода,  распыляясь   форсункой,  дает  факел  с  большим  количеством  заряженных капель.  Если  сделать  форсунку  без  электрета,  то  в  факеле  будет 3-5%  заряженных  капель. Электретная  форсунка  дает  в  10 — 15  раз  больше.  Заряженные капельки  воды  энергично  захватывают  пыль  из  воздуха.  Поэтому  электретные  форсунки  используют  в  уголных  шахтах,  где много пыли.  Орошение  запыленного  воздуха  вблизи  угольных  комбайнов  подавляет  угольную  пыль, снижают  опасность  взрыва  и  улучшает  условия  труда  шахтёров.  Если  изменить знак  заряда  электрета  на  форсунке,  то  можно  заставить  её  работать  в  обращенном  режиме,  т.е.  гасить  заряды  капель  распыляемой  жидкости. При  распылении,  например  бензина  или  другого  взрывоопасного  топлива,  можно  таким  образом  предотвращать  самопроизвольное  возгорание  или  взрыв  топлива  от статистического  электричества.   Небольшие  замкнутые  объемы  воздуха  можно  полностью  очистить  от пылинок  с  помощью  пленок  электрета  с  дискретным  поверхностным  зарядом,  которые  наклеивают на  стенки объема.

  Трибоэлектрет  —  получают  трением.  Из  трибоэлектрета  можно  изготовить  простой  наушник,  который  без  всяких  преобразователей  и  усилителей  будет  воспроизводить  программу  местного  радиовещания.  Для  этого  нужна  фторопластовая  или  лавсановая  пленка  толщиной  10 – 30 микрон. Пленки  эти  в  настоящее  время  широко  распространены. Нужна  также  бытовая    алюминиевая  фольга,  а  также  две чистые сухие шерстяные тряпочки,  небольшой  кусок  наждачной  бумаги  и  два  тонких  провода. Вырезать  прямоугольный  кусок  пленки  размером   10*  5 см. Расстелить  пленку  на  шерстяной  ткани.  Пленку  потереть  второй  шерстяной   ткани. Пленка  поляризуется. Образовался  электрет.  Из  фольги  изготовить  прямоугольные  электроды. Фольгу  нужно  положить  на  наждачную бумагу  и  ребром  ладони  с  небольшим  усилием провести  по  поверхности  фольги,  фольга  стала  шероховатой.Тоже  самое  нужно  сделать  со  второй  фольгой.  На  фольгу  укладывается  электрет.  На  электрет  укладывается  вторая  фольга.  К  выступающим  краям-электродам  необходимо  прикрепить  провода .  Включив  эту  простую  систему  в  радиосеть  услышите  голос  диктора

     

Цели  и  задачи  поставленные  в  начале  работы  достигнуты. Электрет   —  электрический  аналог  магнита. Электреты  способствуют  прогрессу  науки  и  техники.  Диапазон  использования  электретов  очень  широк. Теоретические  основы  электретов  изучены. Рассмотрены  виды  электретов и способы  их  создания.  Созданы  простейшие  электреты.  Познакомились  со  сферой  применения  электретов.

        

  1. Губкин А. Н. Электреты. М.: Наука, 1978. 192 с.
  2. Электреты / Под ред. Сесслера Г. — М.: Мир. — 1983. — 487 с.
  3. Лущейкин Г. А. Полимерные электреты. — М.: Химия. — 1984. — 184 с.
  4. Пинчук Л. С., Гольдаде В. А. Электретные материалы в машиностроении. — Гомель: Инфотрибо. — 1998. — 288 с.
  5. Гороховатский Ю. А. Электретный эффект и его применение. // Соросовский образовательный журнал. — 1997. — № 8. — С. 92-98.
  6. Рычков А. А., Бойцов В. Г. Электретный эффект в структурах поли-мер — металл: Монография. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена. — 2000. — 250 с.

1.  Введение.                                                                                                                                                                        2. Основная  часть.                                                                                                                                                        3. Заключение.                                                                                                                                                                  4. Литература.                                                                                                                                                                                                              5. Приложение.

Рис.1 Схема опыта Егучи:
1. Накладной металлический электрод
2. Металлическая банка

Рис.2.         

        

        Рис.3.  Электретный  микрофон

                                Рис. 4. Простейший   электрет

Рис.5.Действующий  макет  электретного   приёмника  ленточного  типа

Рис.6.     Действующая  модель  электретного   приёмника  ленточного  типа        

Рис. 7.  Вечный   электретный  двигатель  с  вращающейся  шторкой        

Рис.8        

Не стоять на месте — новые научные направления в детской травматологии и ортопедии

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера (ранее Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г.И. Турнера) славится на всю страну не только высоким уровнем оказания высокотехнологичной медицинской помощи детям с патологией опорно-двигательного аппарата. Он широко известен благодаря собственным научным разработкам в области лечения детей с травмами и врождёнными заболеваниями костно-мышечной системы. О развитии технологического прогресса, который позволяет врачам творить чудеса и ставить на ноги даже совсем «сложных» и безнадежных пациентов, рассказывает директор ФГБУ «НМИЦ детской травматологии и ортопедии им. Г. И. Турнера» Минздрава России, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, лауреат премии Правительства РФ Сергей Валентинович Виссарионов.

Директор НМИЦ имени Г.И. Турнера Сергей Валентинович
Виссарионов.

— Сергей Валентинович, что вы можете сказать о развитии научной деятельности в НМИЦ им. Г.И. Турнера?

— Говоря о развитии научных направлений в области детской травматологии и ортопедии, очень важно делать акцент на разработке и создании перспективных технологий, то есть тех, которые будут работать на опережение постоянно возникающих целей и задач в лечении пациентов с патологией опорно-двигательной системы. Этот момент очень важен, особенно когда речь идёт о детском здоровье. У ребёнка вся жизнь впереди и хочется, чтобы она была без боли и эстетических дефектов. В достижении этих целей и выручают перспективные технологии, которые зачастую производят переворот в лечении широкого спектра заболеваний.

Развитие научной деятельности и совершенствование технологий напрямую влияют на качество оказания медицинской помощи. Своевременная диагностика заболевания, применение эффективных методик хирургического вмешательства и консервативного лечения в нашем Центре увеличивает шансы наших пациентов на скорейшее выздоровление и полное восстановление функциональной активности.

Можно ли было в начале 21 века мечтать о том, чтобы взамен травмированных крупных сосудов можно будет установить имплантаты, которые могут стать единственным вариантом спасти жизнь пациенту? А сегодня — это реальность, такая же как восстановление крупных разрушенных суставов, замещение травмированной ожогами кожи на синтетические аналоги, которые внешне довольно сложно различить. Все эти и многие другие технологии – результат многолетней работы наших сотрудников во благо юных пациентов.

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии
имени Г.И. Турнера.

— Сергей Валентинович, в НМИЦ им. Г.И. Турнера специалисты работают не только над разработкой новых технологий оперативного и консервативного лечения, но и над созданием инновационных материалов. Насколько востребовано это направление в медицинской практике?

— Оно является неотъемлемой частью нашей работы: невозможно совершенствовать одно направление деятельности и оставить без внимания другое. Поэтому внедрение современных технологий идёт рука об руку с созданием инновационных материалов.

На базе нашего Центра функционирует экспериментальная лаборатория с самым современным оснащением, где мы проводим новаторские исследования, успешный результат которых впоследствии внедряется в клиническую практику. В рамках работы Центра коллективного пользования, который функционирует на базе экспериментальной лаборатории, мы приглашаем к сотрудничеству ведущие институты и университеты города на нашу площадку, где проводим совместные исследования, объединяя знания и опыт во благо успешного развития научных разработок для улучшения результатов лечения маленьких пациентов с патологией опорно-двигательной системы в России.

В экспериментальной лаборатории нашего Центра совместно с Политехническим университетом разрабатываются синтетические материалы для замещения дефектов костной ткани, в том числе на основе хитозана и гидроксиапатита, которые не только служат каркасом для формирующейся кости и стимулируют созревание костных клеток, но и инициируют эти процессы на соответствующей стадии репаративной регенерации. На основе бактериальной целлюлозы мы занимаемся разработкой гемостатического материала. У пациентов с большой площадью ожога кожных покровов, к сожалению, пересадить его собственную кожу не представляется возможным, а донорскую, чаще всего, организм отторгает. Спасением может стать разработанный в нашем Центре синтетический инертный материал, который, как бы встраиваясь в собственную кожу пациента, будет способствовать её восстановлению. Материал разработан на основе полимерного соединения бактериальной целлюлозы с нанооксидом церия, в результате чего образовывается гель-пленка для покрытия ожоговых поверхностей. Можно сказать, что наша разработка – это аналог живой кожи. С помощью такого материала можно будет не только спасать жизни наших пациентов, но и уменьшить необходимость в проведении этапных пластических операций.

— Что из последних разработок Центра, является, по-вашему, революцией в оказании травматолого-ортопедической помощи детям?

— Мы много внимания уделяем сейчас разработке инновационной системы ранней диагностики дисплазии тазобедренного сустава у младенцев и раннего функционального консервативного лечения. В нашем учреждении разработана функциональная шина для лечения детей с этим патологическим состоянием, которая изготавливается и уже используется в комплексном лечении детей с дисплазией тазобедренного сустава.

Одним из прорывных направлений я считаю выполнение высокотехнологичных органосохраняющих операций на тазобедренном суставе у детей.

В этом году мы начали внедрять имплантируемые ортопедические электреты для лечения детей с ювенильным идиопатическим авасклярным некрозом головки бедренной кости. Это, без преувеличения, технология будущего, поскольку даёт возможность врачам побороться за восстановление костной структуры головки бедра и сохранить собственный сустав пациента на протяжении длительного периода времени. В ходе исследований мы выявили, что металл тантал годами несёт в себе электрический заряд, стимулирующий регенерацию разрушенной костной ткани.

Наши специалисты провели первые операции у маленьких пациентов с заболеванием, вызывающим разрушение головки бедренной кости. Могу сказать, что у детей с танталовым имплантатом значительно быстрее исчезает болевой синдром после операции и полностью купируется воспалительный процесс. Эта методика малотравматичная и позволяет довольно быстро вернуть маленьких пациентов к полноценной жизни без боли.

— Лечение заболеваний опорно-двигательного аппарата – это всегда хирургическое вмешательство?

— Все зависит от вида, степени, тяжести и характера патологии. Сегодня наш Центр активно ведёт свою научную и клиническую деятельность не только в сторону развития хирургических методов лечения, но и уделяет внимание консервативным технологиям.

В последние годы сами операции благодаря внедрённым новым методам и тактикам лечения стали более щадящими, малоинвазивными. Например, мы одни из немногих, кто проводит уникальные операции по устранению воронкообразной деформации грудной клетки у детей (ВДГК) путём применения малотравматичных методов хирургической коррекции. А килевидные деформации грудной клетки у детей мы можем в некоторых ситуациях лечить консервативно путём использования специальных, разработанных в нашем Центре, брейсов для коррекции этого патологического состояния.

Нам удалось организовать собственное производство ортезов, что позволяет использовать индивидуальный подход в ортезировании при различных ортопедических патологиях. Данные технологии пока активно применяются только у нас в Центре, но мы планируем их развивать и передавать накопленные знания специалистам в регионах нашей страны.

Своевременное и эффективное ортезирование в структуре комплексного лечения позволяет пациентам с деформациями и компрессионными переломами позвоночника полностью исправить искривление и восстановиться после травматического повреждения с помощью индивидуальных корсетов. Их мы создали несколько типов в зависимости от заболевания и тяжести патологий. Они стали настоящим прорывом с научно-технической точки зрения и спасением для наших юных пациентов. Благодаря жёсткому функциональному корсету у детей с травмами позвоночника возможно начать раннюю активную реабилитацию и полностью восстановить высоту тела повреждённого позвонка.

— Часто ли получается предупредить заболевание, а не лечить последствия его развития?

— Решающую роль в выборе тактики лечения играет своевременная диагностика: если заболевание было выявлено в начальной стадии, то в ряде случаев пациенту можно помочь консервативным путём и предопределить характер течения и исход заболевания. В этом плане в нашем Центре активно работает молекулярно-генетическая лаборатория, где последние несколько лет ведутся серьёзные исследования у пациентов с врожденным сколиозом, ревматоидным артритом, ахондроплазией и гипохондроплазией.

Сегодня есть понимание, что многие заболевания опорно-двигательного аппарата обусловлены определенными мутациями в геноме пациента, поэтому поиск и разработка новых методов лечения ведётся на основе полученных в лаборатории исследований.

Благодаря выявленным мутациям в генах у пациентов с ортопедической патологией можно определить характер развития заболевания и своевременно начать консервативное лечение, которое может привести к желаемому успеху предотвращения прогрессирования патологического процесса. У ряда других пациентов проведенный молекулярно-генетический анализ позволяет установить точный диагноз и сразу назначить правильную терапию, а не прибегать к различным поисковым схемам лечения. У другой группы больных изменения в геноме позволяют определить исход заболевания, что позволяет скорректировать терапию патологического процесса и достигнуть желаемого эффективного результата.

Ортопедический электрет — Вики

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия (не проверялась)

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Ортопедические электреты

Ортопедический электрет — имплантируемый электретный стимулятор остеорепарации на основе анодного оксида тантала для лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов, в том числе остеоартроза.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Материалы
  • 3 Показания
  • 4 Преимущества
  • 5 Патенты
  • 6 Производство
  • 7 Примечания

История

История изучения влияния электричества на биологические ткани насчитывает более 2,5 тысяч лет. Первые научные работы на эту тему были выполнены врачом и физиком лейб-медиком Уильямом Гильбертом в 16 веке. Он первый разделил магнитные и электрические свойства тел и сформулировал их принципиальные различия. Было доказано, что всякое движение живой материи: физическое, химическое или биологическое связано с электрическими процессами на различных уровнях. А любое изменение в организме, органе, ткани или клетки, ее ультраструктурах индуцируется, контролируется или управляется в конечном итоге градиентами электрических полей и переносом электрических зарядов.

На протяжении следующих столетий ученые разных стран изучали процессы, связанные с воздействием электрических полей на ткани организма.

В 70-е годы XX века группа советских ученых из ленинградской Военно-Медицинской Академии имени Кирова под руководством профессора В. В. Руцкого начала серию уникальных биологических и клинических экспериментов, для которых впервые был создан имплантируемый медицинский электрет, что послужило началом применения электростимуляции при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов.[1]

Более 40 лет исследований позитивного воздействия электрического поля показали высокую эффективность электретов при лечении артрозов суставов человека и подтвердили возможность продуктивного применения электретов в клинической практике. [2]



Материалы

ортопедический электрет

Для стимуляции регенерации тканей в травматологии и ортопедии одним из лучших электретных материалов является анодный оксид тантала.

Анодный оксид тантала в электретном состоянии является одним из лучших электретов, а тантал — одним из самых биологически совместимых металлов из всех известных металлов и сплавов. Тантал также обладает очень высокой адгезией к своему анодному оксиду и позволяет изготовить ортопедический электрет любой формы.[2]

Электретный стимулятор остеорепарации представляет собой цилиндрический стержень из тантала, на поверхности которого сформирован диэлектрик — анодный оксид толщиной около 0.3мкм, имеющий на внешней поверхности отрицательный заряд и создающий в окружающем пространстве электрическое поле.[3]

Имеет резьбу на конце и шлиц на его торце для фиксации его в эпифизе кости. Предусмотрено 16 размеров ортопедических электретов с диаметром рабочей части от 2 до 4 мм и длиной от 15 до 120 мм. [4][5]



Показания

Ортопедические электреты имплантированные в суставы

Применение ортопедических электретов не должно противопоставляться другим методам лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов, он может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими вариантами консервативного и хирургического лечения артроза.[6]

Имплантация ортопедических электретов как самостоятельный метод лечения при артрозе наиболее эффективна на I и II стадии[6][7][8]

Преимущества

Применение ортопедического электрета позволяет пациентам с артрозом, особенно на I—II стадии заболевания, избавиться от болевого синдрома, увеличить амплитуду движений в пораженном суставе, приостановить прогрессирование патологического процесса и тем самым отодвинуть на длительный срок эндопротезирование сустава или вообще отказаться от него.[6]

Патенты

Ортопедический электрет прошел клинические испытания, запатентован в Российской Федерации, США, Европе, Израиле, Японии и ряде других стран, прошел государственную регистрацию и допущен Минздравом РФ к применению на территории Российской Федерации.

Производство

Производителем ортопедических электретов в России является петербургская компания «Медэл», созданная в 2013 году для серийного выпуска продукции[9]. Компания активно внедряет новые способы лечения в клиническую практику медицинских учреждений страны.[10]

Примечания

  1. Руцкий В.В., Хомутов В.П., Моргунов М.С. Особенности остеорепарации при накостном остеосинтезе с использованием электретов. Ортопедия, травматология, протезирование // М.Медицина. — 1988. — № 12. — С. 1—5.
  2. 1 2 Александрова С. А., Александрова О. И., Хомутов В. П., Моргунов М. С., Блинова М. И. Влияние электрического поля электрета на основе анодного оксида тантала на дифференцировочные свойства стромальных клеток костного мозга больного остеоартрозом // Цитология. — 2018. — № 60(12). — С. 987—995.
  3. Линник С.А., Хомутов В.П. Исследование эффективности электростатического поля в лечении остеоартроза // Русский медицинский журнал.  — 2017. — № 1. — С. 1—5.
  4. Моргунов М.С., Кузнецов В.В., Ершов М.В. Электретные стимуляторы остеорепарации на основе анодного оксида тантала для лечения остеоартроза // Медицинская техника. — 2018. — № 3(309). — С. 17—20.
  5. Моргунов М. С., Нетупский И. В., Орлов В. М., Хомутов В. Импланты с электретным покрытием из анодного оксида тантала и полимера // Материаловедение. — 2012. — № 7. — С. 26—29.
  6. 1 2 3 Хомутов В.П., Линник С.А., Хомутов В.В., Калязин А.В. Клиническая эффективность электрического поля электрета при хирургическом лечении остеоартроза тазобедренного сустава. // ConsiliumMedicum.. — 2019. — № 21(8). — С. 116–120.
  7. Хомутов В.П., Линник С.А., Жигунов А.Г., Хомутов В.В. Возможности хирургического лечения больных гонартрозом с применением электретов // Современная медицина. — 2018. — № 1(9). — С. . 87-90.
  8. Вансович Д.Ю. , Линник С.А., Хомутов В.П., Сердобинцев М.С. Мини-инвазивное хирургическое лечение больных деформирующим остеоартрозом коленного сустава с использованием электрето // Современные проблемы науки и образования. — 2020. — № 3. — С. 123.
  9. ↑ Прокачайся и иди: как изменился рынок реабилитации в Петебурге (неопр.). Деловой Петербург. 10 февраля 2021 год.. Дата обращения: 18 февраля 2021. Архивировано 9 марта 2021 года.
  10. ↑ [https://lenta.ru/articles/2021/02/20/mspcredit/ Нестандартный заклад МСП Банк выдает кредиты под залог интеллектуальной собственности] (неопр.). Лента.ру 20 февраля 2021 год.. Дата обращения: 2 марта 2021. Архивировано 23 февраля 2021 года.

О Полимедэл

 

 

 

Электреты в физиотерапии
Разрешен к применению Минздравом РФ Протокол № 1 от 10. 01.94 г. № в Госреестре КПЛ 010/020 от 08.04.94 г. Сертификат Соответствия № РОСС RV.ИM02.C00671 В электростатическом поле не только волосы «встают дыбом», но и происходит ориентация дипольных молекул био-тканей, что активизирует физиологические процессы в зоне действия поля, ускоряет регенерацию тканей, сращивание переломов и т.д. Электростатическое поле пленки распространяется на несколько сантиметров в глубину, что позволяет успешно использовать ПОЛИМЕДЭЛ прямо через повязку и даже через гипс.

Электреты в физиотерапии

Впервые электреты были исследованы японским физиком Егути в 1919 году. К настоящему времени они хорошо изучены и нашли широкое применение в технике. Исследования биологических свойств электретов начались примерно с 60-х годов. Во многих биологических структурах обнаружены электретные свойства играющие существенную роль в их функционировании. Обнаружено также влияние постоянных электрических полей создаваемых электретами на биологические структуры. В настоящее время под электретом понимают диэлектрик, длительно сохраняющий электрические заряды разного или одного знака. Существует много способов электризации электретов, при которых определенные диэлектрики сохраняют электрические заряды от нескольких суток до нескольких десятков лет. На сегодняшний день очень широкое применение в технике нашли полимерные электреты, представляющие собой тонкие электризованные полимерные пленки толщиной 3-50 микрометров. Так, например, большинство микрофонов в современной аудиотехнике и телефонных аппаратах изготовлено на основе полимерных электретов.

Особое место занимают электреты в биологии и медицине, та область в которой электреты не нашли еще широкого прикладного применения. Несмотря на то, что электретный эффект обнаружен в настоящее время во многих биологических структурах. Важность электретного эффекта в биологических структурах обусловлена важной ролью в ряде фундаментальных биофизических явлений.

Интересное приложение электретов связано с изготовлением материалов с антитромбогенными свойствами поверхности. Известны работы по применению электретов для ускорения срастания мягких тканей с костью, стимуляции регенерации мягких тканей и свежих переломов и некоторые другие работы показывающие возможность эффективного использования электретов в медицине. Несмотря на это, электреты находили в медицине очень ограниченное применение, что вероятно связано с некоторыми трудностями получения электретов с нужными характеристиками и долговременной стабильностью.

В настоящее время разработаны методы получения тонких (толщиной 10-50 мкм) электретных пленок удобных для применения в качестве аппликаторов и сохраняющих свои параметры в течение длительного времени. Опытное производство таких пленок начала научно-производственная фирма «ЭЛМЕТ+» (Санкт-Петербург).

Электретный аппликатор «Полимедэл» выпускаемый этой фирмой прошел аттестацию ВНИИИИМТ Минздрава РФ и клинические испытания на базе кафедры внутренних болезней второго лечебного факультета Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, в Российском научном центре реабилитации и физиотерапии, в 1-й Градской больнице (Москва) и в Московском стоматологическом институте им. Семашко. При применении аппликатора наблюдался клинический аналгетический эффект т.е. существенное уменьшение интенсивности боли вплоть до полного ее исчезновения, причем примерно в 50% случаев он сохранялся и после снятия аппликатора.

Данные клинических испытаний полимедэла

Следует отметить отсутствие побочных реакций при применении аппликатора.

 На основании результатов клинических испытаний можно сделать вывод о достаточно высокой эффективности изделия «Полимедэл» при болевых синдромах различного генеза и надеяться, что российская медицина получила еще одно новое терапевтическое средство. Отметим также, что по данным, предоставленным разработчиками «Полимедела», спектр применения аппликатора значительно шире, чем приведенный выше, но недостаточное количество официально подтвержденных результатов не дает нам возможности рекомендовать его для более широкого применения. Надеемся, однако, что это только вопрос времени.

ПОЛИМЕДЭЛ

Полимерная медицинская электретная пленка, электризованная по электретной технологии, долговременно сохраняющая свои электретные свойства.

 Исследования свойств электретов в СССР и зарубежом показали высокую эффективность в травматологии для стимуляции сращивания переломов, электростатическое поле отрицательного заряда интенсифицирует образование костной мозоли. Последние исследования показали существенную эффективность при других применениях. Так например при наложении электрета на болевые зоны различного происхождения достигается купирование болевого синдрома (артриты, остеохондроз, радикулит, ушибы, почечные колики, и т.д.).

Электретная пленка представляет собой источник пространственного электростатического поля отрицательного знака с заданными количественными параметрами.

Пленка примененная в «ПОЛИМЕДЭЛЕ» имеет толщину 20мкм и электризована до плотности поверхностного заряда порядка 10 Кл/см.

Способ электризации — модифицированный коронный заряд.

Материал пленки — Фторопласт-4, либо другие сополимеры Фторопласта, разрешенные в медицине.

Стабильность заряда пленки в условиях влажности 98% и 45С° составляет не менее 3-5 лет, в нормальных условиях (60% влажности и 20С°) не менее нескольких десятков лет, в складских условиях.

Тот факт, что электретное состояние обнаружено для всех важных классов биополимеров (полипептидов, полисахаридов, полинуклеотидов, и т.д.) в мембранах, костях, ферментах и т.д., дает уверенность в реальности механизмов воздействия электретной пленки.

Как применять полимедэл?

Вскройте упаковку и отрежьте часть пленки, по размерам превышающую болевую зону. Наложите ее на больное место. Желательно и при повышенной потливости пленку накладывать через слой марли, обеспечив плотный контакт с кожей. Пленку зафиксировать на теле с помощью лейкопластыря. Сохраняйте повязку до получения терапевтического эффекта. Как правило, эффект наступает через 20-30 мин. При использовании более 48 часов рекомендуется сделать перерыв.

 ВНИМАНИЕ!

Берите пленку только за края! Поверхность ее должна быть сухой и чистой. При загрязнении, пленку можно протереть тампоном, смоченным спиртом. Мятая пленка теряет свои свой свойства! Полимедэл – абсолютно «чистое» средтсво. Его воздействие не связано с вводом в организм чужеродных веществ. Он активизирует внутренние ресурсы организма и не дает побочных эффектов.

 

 

 

  • < перейти к    Как пользоваться Полимедэл
  • перейти к    О полимедэле >

Оценка эффективности электростатической фильтрации и антибактериальной эффективности антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров: влияние использования низкомолекулярного антибактериального агента в качестве добавки

. 2021 сен 27;13(19):3303.

doi: 10.3390/polym13193303.

Цзя-Хорнг Лин 1 2 3 4 , Ин-Хуэй Ши 2 , Чен-Хун Хуан 5 , Мэй-Фэн Лай 2 , Шу-Ан Ли 6 , Бин-Чиуан Шиу 1 , Чинг-Вэнь Лу 4 7 8 9

Принадлежности

  • 1 Колледж материаловедения и химической инженерии, Университет Миньцзян, Фучжоу 350108, Китай.
  • 2 Лаборатория применения и производства волокон, кафедра волокон и композитных материалов, Университет Фэн Чиа, Тайчжун 40724, Тайвань.
  • 3 Школа китайской медицины Китайского медицинского университета, Тайчжун 40402, Тайвань.
  • 4 Научно-исследовательский центр передовых медицинских и защитных технологий, Колледж текстиля и одежды, Университет Циндао, Циндао 266071, Китай.
  • 5 Факультет аэрокосмической и системной инженерии, Университет Фэн Чиа, Тайчжун 40724, Тайвань.
  • 6 Департамент экологической инженерии и науки, Университет Фэн Чиа, Тайчжун 40724, Тайвань.
  • 7 Кафедра биоинформатики и медицинской техники, Азиатский университет, Тайчжун 41354, Тайвань.
  • 8 Департамент медицинских исследований, Больница Китайского медицинского университета, Китайский медицинский университет, Тайчжун 40402, Тайвань.
  • 9 Фуцзяньская ключевая лаборатория новых функциональных волокон и материалов, Минцзянский университет, Фучжоу 350108, Китай.
  • PMID: 34641119
  • PMCID: PMC8512406
  • DOI: 10.3390/полим13193303

Бесплатная статья ЧВК

Цзя-Хорнг Лин и соавт. Полимеры (Базель). .

Бесплатная статья ЧВК

. 2021 сен 27;13(19):3303.

doi: 10.3390/polym13193303.

Авторы

Цзя-Хорнг Лин 1 2 3 4 , Ин-Хуэй Ши 2 , Чен-Хун Хуан 5 , Мэй-Фэн Лай 2 , Шу-Ан Ли 6 , Бин-Чиуан Шиу 1 , Чинг-Вэнь Лу 4 7 8 9

Принадлежности

  • 1 Колледж материаловедения и химической инженерии, Университет Миньцзян, Фучжоу 350108, Китай.
  • 2 Лаборатория применения и производства волокон, кафедра волокон и композитных материалов, Университет Фэн Чиа, Тайчжун 40724, Тайвань.
  • 3 Школа китайской медицины Китайского медицинского университета, Тайчжун 40402, Тайвань.
  • 4 Научно-исследовательский центр передовых медицинских и защитных технологий, Колледж текстиля и одежды, Университет Циндао, Циндао 266071, Китай.
  • 5 Факультет аэрокосмической и системной инженерии, Университет Фэн Чиа, Тайчжун 40724, Тайвань.
  • 6 Департамент экологической инженерии и науки, Университет Фэн Чиа, Тайчжун 40724, Тайвань.
  • 7 Кафедра биоинформатики и медицинской техники, Азиатский университет, Тайчжун 41354, Тайвань.
  • 8 Департамент медицинских исследований, Больница Китайского медицинского университета, Китайский медицинский университет, Тайчжун 40402, Тайвань.
  • 9 Фуцзяньская ключевая лаборатория новых функциональных волокон и материалов, Минцзянский университет, Фучжоу 350108, Китай.
  • PMID: 34641119
  • PMCID: PMC8512406
  • DOI: 10.3390/полим13193303

Абстрактный

В последние годы большое внимание уделяется фильтрации воздуха, и сейчас людей гораздо больше беспокоят антибактериальные фильтры из-за распространения COVID-19. Нетканые материалы из электретного полипропилена (ПП) обладают превосходной эффективностью фильтрации, но ограниченным антибактериальным эффектом в отношении S. aureus и E. coli , поэтому в данном исследовании используется триклозан. Выступая в качестве антибактериального агента, триклозан с низкой молекулярной массой является эффективной добавкой для результатов испытаний, указывающих на то, что присутствие триклозана усиливает антибактериальное действие фильтров. Кроме того, триклозан также усиливает кристалличность полипропилена, что, в свою очередь, одновременно повышает эффективность фильтрации фильтров. Демонстрируя мощную фильтрацию и антибактериальные характеристики, антибактериальные электретные полипропиленовые фильтры имеют высокую квалификацию для фильтрующих применений.

Ключевые слова: антибактериальный; электрет; фильтр; полипропилен; триклозан.

Заявление о конфликте интересов

w3.org/1999/xlink» xmlns:mml=»http://www.w3.org/1998/Math/MathML» xmlns:p1=»http://pubmed.gov/pub-one»> Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. При сборе, анализе или интерпретации данных; в написании рукописи и в решении опубликовать результаты.

Цифры

Рисунок 1

Поверхностное напряжение антибактериального электрета…

Рисунок 1

Поверхностное напряжение антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03,…

фигура 1

Поверхностное напряжение антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03, 0,06 и 0,09 мас.%) и напряженности электрического поля ( a ) 1,5 кВ/см, ( b ) 2,0 кВ/см и ( c ) 2,5 кВ/см.

Рисунок 2

Поверхностный потенциал антибактериального электрета…

Рисунок 2

Поверхностный потенциал антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03,…

фигура 2

Поверхностный потенциал антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03, 0,06 и 0,09 мас.%) и напряженности электрического поля при ( a ) 1,5 кВ/см, ( b ) 2,0 кВ/см и ( b ) 2,0 кВ/см c ) 2,5 кВ/см.

Рисунок 3

Зона ингибирования против E. coli…

Рисунок 3

Зона ингибирования в отношении E. coli образцов в зависимости от количества триклозана (строки…

Рисунок 3

Зона ингибирования в отношении E. coli образцов в зависимости от количества триклозана (строки 1–4: 0, 0,03, 0,06 и 0,09 мас.%) и напряженности электрического поля (столбцы 1–3: 1,5, 2,0 и 2,5 кВ) /см).

Рисунок 4

Зона ингибирования против S. aureus…

Рисунок 4

Зона ингибирования в отношении S. aureus в зависимости от количества триклозана (строки 1–4: 0,…

Рисунок 4

Зона ингибирования в отношении S. aureus в зависимости от количества триклозана (ряды 1–4: 0, 0,03, 0,06 и 0,09 мас.%) и напряженности электрического поля (столбцы 1–3: 1,5, 2,0 и 2,5 кВ/см ).

Рисунок 5

Эффективность фильтрации антибактериальных электрет…

Рисунок 5

Эффективность фильтрации антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03,…

Рисунок 5

Эффективность фильтрации антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03, 0,06 и 0,09мас.%) и напряженности электрического поля (1,5, 2,0 и 2,5 кВ/см). Контрольная группа (электретные нетканые материалы из чистого полипропилена) содержит 0 мас.% триклозана.

Рисунок 6

Падение давления антибактериального электрета…

Рисунок 6

Падение давления антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03,…

Рисунок 6

Падение давления антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03, 0,06 и 0,09 мас. %) и напряженности электрического поля (1,5, 2,0 и 2,5 кВ/см). Контрольная группа (электретные нетканые материалы из чистого полипропилена) содержит 0 мас.% триклозана.

Рисунок 7

СЭМ-изображения антибактериального электрета…

Рисунок 7

РЭМ-изображения антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от содержания триклозана…

Рисунок 7

РЭМ-изображения антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от содержания триклозана: ( a ) 0 % масс., ( b ) 0,03 %, ( c ) 0,06 % масс. и ( d ) 0,09 % масс. .

Рисунок 8

Коэффициент качества антибактериальных электрет…

Рисунок 8

Коэффициент качества антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров по количеству триклозана (0,03,…

Рисунок 8

Коэффициент качества антибактериальных электретных полипропиленовых фильтров в зависимости от количества триклозана (0,03, 0,06 и 0,09 мас. %) и напряженности электрического поля (1,5, 2,0 и 2,5 кВ/см). Контрольная группа (электретные нетканые материалы из чистого полипропилена) содержит 0 мас.% триклозана.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

  • Получение нетканых материалов Ag@ZIF-8@PP, выдуваемых из расплава: эффективность воздушного фильтра и антибактериальный эффект.

    Шиу Б.К., Чжан Ю., Юань К., Линь Д.Х., Лу К.В., Ли Ю. Шиу Б.С. и др. Полимеры (Базель). 2021 31 октября; 13 (21): 3773. doi: 10.3390/polym13213773. Полимеры (Базель). 2021. PMID: 34771330 Бесплатная статья ЧВК.

  • Улучшенные характеристики загрузки наноаэрозоля многослойных электретных фильтров из нановолокна PVDF.

    Сун К. , Люн В.В. Сан Кью и др. Сентябрь Purif Technol. 2020 1 июня; 240:116606. doi: 10.1016/j.seppur.2020.116606. Epub 2020 25 января. Сентябрь Purif Technol. 2020. PMID: 32288610 Бесплатная статья ЧВК.

  • Разработка электретного полипропиленового фильтрующего материала, выдуваемого из расплава, содержащего зародышеобразующий агент для эффективного улавливания PM2,5.

    Чжан Х., Лю Дж., Чжан С., Хуан С., Цзинь С. Чжан Х и др. RSC Adv. 2018 19 февраля; 8 (15): 7932-7941. дои: 10.1039/c7ra10916d. eCollection 2018 19 февраля. RSC Adv. 2018. PMID: 35542038 Бесплатная статья ЧВК.

  • Дизайн полипропиленовых электретных нетканых материалов, выдуваемых из расплава, с превосходной стабильностью эффективности фильтрации за счет термостимулированной зарядки.

    Чжан Х., Лю Н., Цзэн К., Лю Дж., Чжан С., Гэ М., Чжан В., Ли С., Фу Ю., Чжан Ю. Чжан Х и др. Полимеры (Базель). 2020 13 октября; 12 (10): 2341. дои: 10.3390/polym12102341. Полимеры (Базель). 2020. PMID: 33066175 Бесплатная статья ЧВК.

  • Влияние сигаретного дыма на срок службы электретных воздушных фильтров.

    Хо К.Дж., Ли Г.Д., Дох С.Дж., Юнг Д.Х. Хео К.Дж. и др. Научная общая среда. 2022 10 февраля; 807 (часть 1): 150754. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.150754. Epub 2021 4 октября. Научная общая среда. 2022. PMID: 34619223

Посмотреть все похожие статьи

использованная литература

    1. Hetland R.B., Cassee F.R., Refsnes M., Schwarze P.E., Lag M., Boere A.J. F., Dybing E. Высвобождение воспалительных цитокинов, клеточная токсичность и апоптоз в эпителиальных клетках легких после воздействия частиц окружающего воздуха разного размера. Токсикол. В пробирке. 2004; 18: 203–212. doi: 10.1016/S0887-2333(03)00142-5. — DOI — пабмед
    1. Gualtieri M., Mantecca P., Corvaja V., Longhin E., Perrone MG, Bolzacchini E., Camatini M. Зимние мелкие твердые частицы из Милана вызывают морфологические и функциональные изменения в клетках легочного эпителия человека (A549) Toxicol. лат. 2009; 188:52–62. doi: 10.1016/j.toxlet.2009.03.003. — DOI — пабмед
    1. Ландриган П. Дж., Фуллер Р., Акоста Н.Дж.Р., Адейи О., Арнольд Р., Басу Н., Бальде А.Б., Бертоллини Р., Боуз-О’Рейли С., Буффорд Дж.И. и др. Комиссия Lancet по загрязнению и здоровью. Ланцет. 2018; 391:462–512. doi: 10.1016/S0140-6736(17)32345-0. — DOI — пабмед
    1. Джеба Ф., Карим Т.Т., Хан М.Ф., Латиф М.Т., Куддус К.Ф., Салам А. Моделирование рецепторов и факторы риска полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в атмосферных твердых частицах в месте выброса МГП (остров Бенгальского залива-Бхола) , Бангладеш) Air Qual. Атмос. Здоровье. 2021;14:1417–1431. doi: 10.1007/s11869-021-01031-9. — DOI
    1. Ван Т., Ровира Дж., Сьерра Дж., Бланко Дж., Чен С.Дж., Май Б.Х., Шумахер М., Доминго Дж.Л. Характеристика переносимых по воздуху частиц и их цитотоксичность по отношению к клеточной линии рака легких человека в Гуанчжоу, Китай. Окружающая среда. Рез. 2021;196:9. doi: 10.1016/j.envres.2021.110953. — DOI — пабмед

Журнал Джона Хопкинса

  Здравое мышление

Джеймс Уэст превратил крошечный микрофон в очень большой карьера. Профессор исследований Хопкинса уже произвел революцию в области электроакустики. Теперь он нацелился на медицину, Интернет и вне.

Джоанн Кавано Симпсон
Фото автора Билл Денисон

В первый раз, когда Джеймса Уэста чуть не убило током, он больше заинтригован, чем шокирован.

Весту было около 10 лет. Кто-то выбросил старый радио рядом со своим домом в сельской Вирджинии, и он хотел подключите его, чтобы увидеть, работает ли он. Стоя на латунной кровати в свою спальню, он потянулся к электрической розетке в потолок.

«Это был хороший влажный день, — вспоминает он.

Он почувствовал вибрацию от пальцев до кончиков пальцев на ногах. «Мой все тело тряслось, — говорит он. — Я повесился. Мой брату пришлось меня оттолкнуть.»

Уэст не пострадал, просто заболел. Но он был зацеплен. «Это было ужасно интригующе с точки зрения того, как электричество работал, — говорит он. — Мне нужно было узнать об этом побольше».

Этот энергичный шок в 1940-х годах создал прочный заряд в жизни Уэста, которая привела его — много лет спустя — совместно разработать постоянно заряженный микрофон, далеко продвинет технологии и повседневные коммуникации за пределами диапазона этого подключаемого радио.

«Его изобретение произвело революцию в телефонной и звукозаписывающей промышленности», — говорит Фред Джуанг, профессор и заведующий кафедрой электротехника и вычислительная техника в Институте Джорджии Технологии. «Сегодня миллиарды единиц были изготовлены с его электретный микрофон» — компактный, высоко чувствительная и недорогая альтернатива углероду микрофоны, распространенные в 1950-х годах.

На самом деле, каждый раз, когда кто-то берет трубку, включается слуховой аппарат, или дергает за ниточку говорящую куклу Элмо, звук проходит через изобретение Уэста, которое запустило его 40-летняя карьера в Bell Laboratories (теперь Lucent технологий) и поместил его в Национальный зал изобретателей славы.

Имя Уэста написано на 47 патентах США и 200 зарубежных патентах. Он автор более 100 научных работ в электроакустические исследования и смежные области. Прошедший год, в 72 года, в возрасте, когда большинство людей комфортно устроились в вышел на пенсию, Уэст стал профессором-исследователем в Johns Хопкинса Инженерная школа Уайтинга.

«Он просто замечательный улов», — говорит Хопкинс. механический профессор инженерных наук Илен Буш-Вишняк, сотрудничал с Уэстом над инженерными проектами в Bell Лаборатории. Буш-Вишняк, декан школы Уайтинга, пока она ушел в отставку в июне, в последний раз помог заманить Уэста в Хопкинс падение. «За ним гонялись 10 разных университетов», она сказала. «Коллеги из девяти других университетов рассказали мне: «Мы не знаем, как он у тебя появился, но мы завидуем».

По его словам, Уэст приехал в Хопкинс, чтобы преследовать различные исследовательские проекты — начиная от того, как улучшить технологии телеконференций через Интернет для поиска способы использования небольших электрических полей, генерируемых электреты, способствующие регенерации клеток. Для этого он надеется сотрудничать с различными исследователями в Homewood и Медицинские учреждения Джона Хопкинса. Как Лаборатории Белла, В Хопкинсе нет высоких стен между факультетами или кампусами. «Если меня что-то интересует в астрономии и я хочу знать об этом больше, — говорит Уэст, — я [чувствую], что исследователи здесь очень хотят сесть и поговорить».

Давний лидер меньшинств стажировки и найма программ в Bell Labs, Уэст также был назначен председателем Отделение Совета по разнообразию школы Уайтинг, первая школьная консультативная группа по разнообразию. (Видеть «Посвящение разнообразию» ниже)

Сидя в своем кабинете по адресу Бартон Холл, 214, Уэст смотрит далеко моложе своих семидесяти лет. Его лицо в морщинах, но с характер, похоже, не возраст. Его слегка седеющие волосы собраны в кончик конского хвоста. Его очки для чтения висит на шнурке на шее, а льняной носовой платок спрятанный в задний карман его брюк цвета хаки. Формула модели 1 Форд сидит на подоконнике.

Уэст не является стандартным академическим сотрудником. Хотя член Национальной инженерной академии и заслуженный коллега из Bell Labs, у него нет докторской степени — на самом деле он официально не имеет степени бакалавра. (Он закончил курс бакалавриата, а также курсы магистратуры в Университет Темпл в Филадельфии, но так и не поступил с холостяком, потому что он увлекся преследованием своего изобретение.) Во время учебы в колледже он посещал «Черную пантеру». собраниях и читайте сочинения русских революционеров Лев Троцкий. Сын предпринимателя и школьным учителем и внуком бывшего раба, он был индивидуалист в своей семье, потому что хотел учиться физика.

В 1999 году Уэст был введен в Национальный зал изобретателей. славы в Акроне, штат Огайо, за изобретение электрета микрофон. Несмотря на все свои достижения, он был в трепет.

«Томас Эдисон, Александр Грэм Белл, Маркони — вы знаете, все мои герои — это были люди, которые, когда я вырос, я хотел быть похожим на них», — говорит он о других известные члены Зала славы. «Для упоминания в одно и то же дыхание было разрушительным. Ух ты. Это не могло быть настоящим»

Уэст и его коллега-исследователь Герхард Сесслер из Bell Labs в 1976 году с их электретным микрофоном.
Фото предоставлено Lucent Технологии Инкорпорейтед
Джеймс Эдвард Масео Уэст родился 10 февраля 1931 года. в мир в доме его семьи, потому что его мать была не пускают в госпиталь только для белых в г. Фармвилль, Вирджиния, примерно в часе езды к западу от Ричмонд. Его семья не была бедной. С годами его Отец, Сэмюэл Эдвард Уэст, запустил серию предприятия. В разное время он был владельцем похоронного бюро, Носильщик B&O Railroad и продавец страховых услуг.

«Он делал все необходимое, чтобы еда оставалась на столе», — сказал его сын. помнит. Дядя Джеймса Уэста, дантист, построил медицинский клиника, которая обслуживала в основном чернокожее население; Запад и его Брат, Натаниэль, должен был когда-нибудь там работать.

«Семья моего отца очень сильно чувствовала, что направление в образовании должен быть в четырех профессиях в то время открыты для чернокожих», — мягко говорит Уэст, продуманно, но с изюминкой. «Юрист, врач, учитель, и проповедник — все они были у нас в семье».0003

Натаниэль Уэст в конце концов начал практиковать стоматологию в своем доме. клинику дяди и продолжил преподавать стоматологию общественного здравоохранения в Университете Говарда в Вашингтоне, округ Колумбия. Он помнит свое возня старшего брата и проблемы, в которые он попал. «Он раньше разбирал мои игрушки», — говорит Натаниэль Уэст, профессор эндодонтии в Говарде. «Он взял свою дедушкины часы и разбил их и не смог поставить его обратно. Вот что мне запомнилось — это смотри.»

«Отвертка и плоскогубцы были очень опасны. в котором были шурупы, я мог открыть», — Джеймс Уэст помнит. «Я всегда был очарован тем, как все работает и почему все работает. Модели самолетов, автомобилей и т. д. . . там я жил.»

В 1940-х годах двоюродный брат Уэста Эдвард Б. Аллен, школьный учитель, подрабатывал электромонтажником в сельской местности. Вирджиния, которые только что получили электричество. В возрасте 12 лет, Уэст пошел работать на него, узнав все, что знал Эдвард. про электричество. «Моя работа заключалась в том, чтобы ползать под домами и нести проволоку из одного места в другое», Вест помнит. «Это было облегчением и для моей мамы. должен был беспокоиться о том, во что я ввязался.

«В результате этого обучения я узнал, как электричество ведет себя. Сегодня, если мне нужно сменить розетку, я никогда не хожу и щелкнуть выключателем» — подвиг, по его словам, обычно «впечатляет людей».

Когда он окончил среднюю школу, он сначала поступил в качестве подготовлен в Хэмптонском университете в Вирджинии в конце 1940-х гг. Когда он перешел в Темпл, он решил переключиться на физика твердого тела. Его родители были недовольны — он был отрезан в финансовом отношении. «Я решил не оставаться в наук, которые привели к премед. Так что я был освобожден, надел мой собственные, — вспоминает он. — Думаю, я очень рано научился что, несмотря на наказание, я собирался сделать то, что было самое важное для меня.

«Мои родители были суровы со мной, но мальчик, ценю ли я это в настоящее время. Я никогда не забывал дисциплину и другие вещи важно в жизни, — добавляет он. — Мои родители оба были активными в организациях, занимающихся эмансипацией чернокожих люди. [W.E.B.] Дюбуа был одним из тех, кого я узнал о начале жизни. Все это было частью моего воспитание. Это очень важная часть того, почему я заинтересованы в разнообразии.»

Мать Уэста, Матильда, школьная учительница, также работала в База ВВС Лэнгли в эпоху Джозефа Маккарти. Она потеряла работу на базе, потому что была лидером в Национальная ассоциация содействия развитию цветного населения, группа, которую агрессивный сенатор назвал коммунистической. Ее сын пойдет дальше, посещая встречи Черных пантер. в Филадельфии, когда он был студентом в Темпле. Он также стал поклонником Троцкого. «Я стал больше погружаться в расистские отношение к чернокожим», — говорит он. «Живя в Филадельфии, я увидел совершенно другую перспективу от с точки зрения бедности и плачевного положения в которые некоторые люди вынуждены выживать. я потерял уверенность в системе»

Во время учебы в колледже, до того, как он перешел в Темпл, Уэста призвали на Корейскую войну, где он награжден Пурпурным сердцем. Но Уэст, впоследствии ставший пацифист, не любит говорить о своей военной службе. «Война ничего не решает, — говорит он. «Я поставил большинство выкинул из головы эту чушь.»

Он нашел утешение в науке. Уэст был принят на работу в качестве стажера в Bell Laboratories в середине 1950-х годов, когда немногие африканцы В фирме работали американцы. Он станет одним из тех ученые-ребенок в кондитерской, которые любят свою работу. Пока что, из-за своей антиавторитарной политики он также в конечном итоге бросить вызов корпоративной культуре. Лаборатории Белла, один одного из технологических центров Америки, был основан Герой Уэста, изобретатель Александр Грэм Белл. Запад хотел компании сохранить упор на исследования, а не на прибыль, и он был известен тем, что рассылал руководителям компаний служебные записки, запрашивать встречи и даже обращаться к высшему руководству в самолете, чтобы поговорить о том, где компания должна сосредоточить свою энергию.

«Он не боится быть уволенным, — говорит Хуанг, коллега. Уэста в Bell в течение 20 лет. «Он очень сильный символ.»

По словам Уэста, за эти годы он заработал всего 1 доллар со всех патенты, носящие его имя. Как члены Bell Labs исследовательская группа, такие ученые, как Уэст, лично не получать прибыль от своих изобретений. Это не имело значения. Деньги не было его целью.

«Люди говорят: «О, черт возьми. С тобой действительно плохо обращались», — сказал он. говорит. «Но у меня такая замечательная жизнь. Быть тем, кем я хотел быть, стоило гораздо больше, чем я когда-либо воображаемый. Стремление к знаниям и расширение знание — это действительно привилегия».0450

«Люди говорят: «О боже. С тобой действительно плохо обошлись»» — говорит Уэст. «Но у меня такая замечательная жизнь. быть тем, кем я хотел быть, стоило гораздо больше, чем я когда-либо представлял.» Его внимание к науке ради науки побудило изобретение, которое повлияет на карьеру Уэста. в середине 1950-х группа психоакустиков (психологов интересовался звуком) в Bell Labs и в других местах хотели понять производительность человеческого уха, Запад помнит. Вопрос: какая временная задержка между требуется два импульса, чтобы ухо услышало два отдельных звуки? (Позже они узнали, что это 15 миллисекунд). Но ответьте на вопрос, им нужен был линейный преобразователь — микрофон и наушники — с широким частоты для эффективного преобразования электрической энергии в звуковое давление и наоборот.

Среди других недостатков микрофоны дня — конденсаторные микрофоны, изобретенные в Bell Labs в начало 1900-х — не мог производить достаточное звуковое давление для таких тонких измерений. Также требуются конденсаторные микрофоны громоздкий аккумуляторный источник питания. Итак, Запад, затем в второй год докторской диссертации и стажировка в Bell Labs. отдел акустических исследований в Мюррей-Хилл, Нью-Джерси, попросили помочь решить проблему.

Посвящение разнообразию

Перейдите по этой ссылке , чтобы прочитать более.
 

Эдвард Э. Дэвид, бывший исполнительный директор по системам исследований в Bell Labs, был среди тех, кто принес Уэсту на борту. «Мы были уверены, что он преуспеет, но мы понятия не имел, что он справится так же хорошо, как он», — говорит Дэвид, теперь главный член Вашингтонской консультативной группы, правительственное и отраслевое консалтинговое агентство. «Он поднялся на лестнице, и он сделал это довольно быстро и сделал это в большой стиль. Работа, которую он проделал, была очень ценной» 9.0006 Уэст и его коллега Герхард Сесслер построили наушники, которые, казалось, выполняли свою работу, используя твердый диэлектрик конденсаторный микрофон, диэлектрик — вещество, может предотвратить поток электричества и накопить электростатический заряд энергия. Преобразователь, в котором использовалась полимерная фольга с металлический слой сверху, был достаточно чувствителен, чтобы создать два быстрые импульсы. Но для этого по-прежнему требовалась батарея на 500 вольт. микрофоны также со временем теряли чувствительность и, таким образом, не производится серийно. (Запад получил второй большой шок своей жизни при тестировании наушника. «Он ужалил и положил След от ожога в моем ухе в течение длительного времени. мне кажется они коричневые уже метки, — говорит он, теребя ухо.)

Из дальнейшего чтения Уэст узнал, что для улучшения срок службы микрофона, ему нужно было перевернуть периодически меняйте полярность аккумулятора, чтобы поддерживать заряд от нейтрализации и, по сути, выдыхания. «Если бы у меня было изменить полярность батареи, это означало, что происходило что-то внутреннее», — говорит он.

Затем, в процессе реверсирования 500-вольтовой батареи, приводит к короткому замыканию микрофона, и он и Сесслер получили очень громкий сигнал. В этот момент включился микрофон передача звука без сока от аккумулятора. Что значит заряд был непрерывный. Но как?

Ответом было слово, которого Уэст никогда не слышал: электрет.

«Моя жизнь действительно изменилась в тот момент, — говорит он. «Понимание этого феномена стало единственной целью в моя жизнь. Я постарался понять все, что мог об электретах». (В своем преследовании Уэст уронил докторантура. «И я никогда не оглядывался назад», — говорит он с смех. «Ещё нет»)

Он был в восторге. «Открытие — лучший кайф, который я когда-либо «, говорит он. «Это чрезвычайно эйфорично. Это правда, что в природе очень мало нового, но мы можем открыть больше и больше о природе»

Как узнал Уэст, изучение электретов на самом деле было около нескольких сотен лет. Первое упоминание было в 1732 год, когда английский ученый Стивен Грей написал статью подробно описывая «вечную притягательную силу» различных диэлектрики, включая воски, канифоли и серу, в соответствии с к Электреты, Темы прикладной физики (1980), под редакцией Сесслера, который сейчас работает в Университете Дармштадт в Германии. Грей создал то, что казалось статическое электричество с такими материалами, как карнаубский воск, нагревание парафина, затем охлаждение расплава в чугуновозах. Позже различные ученые проверили свойства электрета. вещества; электрет был в конечном итоге определен как материал, который сохраняет свою электрическую поляризацию после подвергается воздействию сильного электрического поля.

Подавая 500 вольт на наушники в течение периода времени, исследователи квазипостоянно заряжены, или поляризованный, микрофон с использованием полимера Mylar. Тем не менее срок службы заряда составлял всего около шести месяцев.

Задача состояла в том, чтобы придумать правильное сочетание пластмассы. Уэст и Сесслер занялись материаловедением исследователи из Bell Labs, чтобы рассказать о новых полимерах, которые они работали. Тефлон был разработан более десять лет назад химиком Роем Дж. Планкеттом, и его свойства все еще проверялись. В 1964, Запад и Сесслер опубликовал статью, в которой показано, что тефлон сохраняет заряд с минимальным распадом. «Мы обнаружили, что при тщательном условиях, мы могли бы ввести реальный заряд в тефлон, и мы экстраполировали продолжительность жизни на сотни лет», — сказал Уэст. говорит.

«Новой и очень важной чертой была определенная (и стабильная) зарядка диэлектрика, превращающая его в электрет». говорит Сесслер по электронной почте из Германии.

В практическом смысле новшество позволило разработка микрофонов и других устройств, которые могли бы поддерживать чувствительность — и оставаться заряженным — в течение длительного периода времени. И не было нужды в большом, дорогие аккумуляторы. «Разница между стандартом конденсаторных и электретных микрофонов было то, что мы заменили аккумулятор с зарядом, который встроен в тонкий полимер фольга», — объясняет Уэст. 0003

Микрофоны были бы крошечными — размером с рубашку. кнопка — и запатентованная технология будет применена к телефонам и другим устройствам, начиная с 1968 года. Во-первых, Bell Labs не была уверена, что новая технология сможет победить относительно низкая стоимость угольных микрофонов за 56 центов дня. Но высокий электретный микрофон из фольги характеристики — широкая частота, низкий уровень шума, легкий вес и высокая чувствительность — все равно стоит меньше, сегодня по 10 центов за микрофон.

Электретная технология вышла далеко за рамки телефонной приемника в такие области, как медицина и космическая техника. Среди приложений, которые Уэст ценит больше всего: слуховой аппарат. Микрофоны в первых слуховых аппаратах были тяжелыми, а чувствительность к вибрации была высокой. «Раньше было невозможно чтобы люди оставляли слуховой аппарат включенным, когда шли; вибрация была огромной, — говорит Уэст. — Теперь люди могут постоянно носите слуховые аппараты. »

Однако одно применение электретного микрофона он: военная техника. Во время войны во Вьетнаме электрет микрофоны были подключены к FM-передатчикам, и джунгли оснащен устройствами для отслеживания перемещений вьетнамских Конг, говорит он. Даже сегодня электретный микрофон встречается в любой современной войне, особенно в средствах связи таких как радиоприемники или спутниковые телефоны.

В конце концов, ученые редко контролируют, как их открытия используются. Но они находят способы жить с этим. «Одна вещь вы можете поместить это в другой контекст для себя». говорит Уэст. «Тот факт, что люди способны общаться определенно может привести к спасению жизней».0450

Уэст, на фото с аспирантом Тайроном Хантером, был назначен председателем Совета по инженерному разнообразию. Уэст надеется играть более активную роль в обеспечении жизни сохраняются. И он считает, что наука и открытия играть необходимые двойные роли.

В новаторских исследованиях конца 1980-х годов Уэст и коллеги из Корнельского университета и Bell Labs, в том числе Буш-Вишняк использовал электретный преобразователь с широким частота для получения сложных показаний артериального давления ранее это было возможно только при инвазивной регистрации давления (при котором катетер обычно вводят в артерию). Исследователи также обнаружили новый алгоритм, который точно описал систолические и диастолические точки в крови показания давления.

Технология остается на стадии исследований, но потенциал огромен. «Я надеюсь, что дальнейшие исследования позволит нам определить производительность сердечно-сосудистой системы неинвазивно, с помощью простого устройства что можно было бы пристегнуть», — говорит Уэст.

С более чувствительными и точными манжетами для измерения артериального давления, врачи могли бы легче оценить кровяное давление человека цикла для обнаружения, например, бляшек, закупоривающих артерии. Как Запад отмечает: «Форма сердечного цикла зависит от состояние сердечно-сосудистой системы»

Еще одним мотиватором, по его словам, является тот факт, что болезнь сердца а показатели гипертонии выше среди афроамериканцев. «Болезни сердца — это, по сути, тихие убийцы», — говорит Уэст, который надеется работать с исследователями из Школы Medicine и в другом месте в Хопкинсе для разработки такого устройства. «Это моя мечта».

Но разве это не проект в самой области — медицине? — его отец хотел, чтобы он преследовал его?

Уэст улыбается. «Все возвращается, — говорит он. «Это все круговой.»

Сэмюэл Уэст, умерший в 1960-х годах, так никогда и не узнал о своем последний сон сына. «Он знал, что я уже в пути», — сказал Уэст. говорит. Если бы его строгий отец спустя десятилетия Уэст говорит: «Я думаю, что он был бы очень горжусь.»

Однако возвращение исследователя в академию останется квинтэссенция усилий Джеймса Уэста. Как отмечает Сесслер, Уэст — «упорный, беспокойный ученый, всегда в бегах». к новым открытиям».

«Я действительно хочу быть в авангарде исследований», — сказал Уэст. говорит. После четырех десятилетий и бесчисленных наград он не хочу сидеть сложа руки и быть консультантом. «Как консультант я бы решать проблемы других людей, — говорит Уэст. — Мои проблемы гораздо важнее.»

Джоан Кавано Симпсон — частый автор . Журнал Джона Хопкинса.

Вернуться к таблице за сентябрь 2003 г. содержания

Водно-электретный расплав (LEVEL2/LEVEL3) — Маска

Главная Маска Water Electret Meltblown (LEVEL2/LEVEL3)

Cobetter Water Electret Meltblown по сравнению с традиционным электростатическим электретом Meltblown имеет более высокую эффективность фильтрации и более низкое сопротивление, что соответствует американскому стандарту ASTM для масок《ASTMF2100-2019》уровень 2 и уровень 3

 

Сердцевина защитной лицевой маски СИЗ выдувается из расплава. Традиционный коронный термический электретный электростатический материал, выдутый из расплава, изготовлен из полипропилена, добавляя корону при нагревании, таким образом, образуется не постоянный электростатический электрет, с небольшим зарядом электричества и неравномерным распределением. При производстве масок необходимо укладывать больше полипропиленовых нитей для достижения квалифицированной эффективности фильтрации, поэтому сопротивление дыханию будет высоким. Таким образом, для барьерных масок ASTM уровня 2 и уровня 3, которые требуют чрезвычайно высокой эффективности фильтрации и низкого сопротивления дыханию, традиционным электростатическим электретным выдуванием из расплава трудно удовлетворить оба требования одновременно. Если эффективность фильтрации высока, соответствующее сопротивление будет превышать стандартное.

Технологические процессы гидрозарядки выдуванием из расплава

Cobetter Water Electric Meltblown, проходя через водоэлектретное оборудование, сначала подвергается охлаждению холодной водой, чистая вода проходит через поток под определенным углом, давлением и потоком Скорость распыления мельтблауна. Трение между водой и выдутой из расплава тканью создает статическое электричество, которое передается через проводящий материал в электретной маточной смеси и входит в турмалин или циркон для достижения статического удержания. Преимущество водного электрета заключается в процессе его электризации, который осуществляется в условиях повышенной влажности. Статическое электричество на поверхности мельтблауна смывается водой, оставляя статическое электричество только внутри мельтблауна.

Второй процесс водного электрета — это процесс сушки и блокировки электричеством для выдувания из расплава. В процессе сушки используется поток горячего воздуха, температура поверхности увеличивается, а поток воздуха на поверхности увеличивается для сушки. Этот процесс фактически является принципом работы оборудования для устранения статического электричества. Все электричество, оставшееся вне электретной суперконцентрата, будет отведено. В этом втором процессе устраняется часть электричества на поверхности выдутой из расплава ткани, то есть виртуальное электричество. Следовательно, после двух вышеуказанных процессов электрет на полипропилене может быть гарантированно постоянным.

Excellent Cobetter Water Electret Melblown

По сравнению с традиционным электретным электростатическим мельтблауном, водный электрет более насыщен статическим электричеством, и его электростатическое удержание более чем в три раза больше, чем у электрического электрета, поэтому соответствующие эффективность фильтрации выше. Поскольку электрическое поле сильное, материалов для укладки немного, поэтому количество уложенного полипропилена составляет только половину электрического электрета. Требуемый материал тоньше, а сопротивление дыханию соответственно ниже. Водяной электрет Cobetter идеально подходит для использования с хирургическими масками для лица ASTM Level 2 & Level 3.

Производственная база  

Компания Cobetter, выдувная из расплава, использует оригинальную японскую производственную линию, которая гарантирует, что все производство и упаковка выполняются в чистом помещении класса 100 000, что обеспечивает высокую чистоту.

Эксперименты Cobetter подтвердили, что в соответствии с требованиями американского стандарта 《ASTMF2100-2019》, маски УРОВНЯ 2, УРОВНЯ 3, водоэлектретные маски Cobetter, выдутые из расплава, могут обеспечить эффективность фильтрации 98% при условии, что сопротивление не превышено.

Особенности и преимущества

  • · Насыщенное количество статического электроэнергии

  • · Эффективность фильтрации с высокой частиц

  • · Немного полипроплентного масштаба

  • 65

    66 · Немного полипроплена

  • 666 · Немного полипропилена

  • 6666 · LILEPILENT STACKING. Стандарт


    BFE

    Дифференциальное давление (pa)

    PFE   (%)

       Level 2

    98 %

    50

       98

       Level 3

    98 %

    60

       98

    Примечания : 《ASTMF2100-2019》, эффективность фильтрации бактерий в масках Уровня 2 и Уровня 3 достигает 98% или выше, дифференциальное давление составляет менее 50 Па и 60 Па соответственно, а эффективность фильтрации для латексных частиц размером 0,1 мкм выше, чем 98%.

    .0441

    PFE   (%)

       Melt-Blown

    30

    < 30

     > 98

    Cobetter Эксперименты подтвердили, что в соответствии с требованиями американского стандарта 《ASTMF2100-2019》 для лицевых масок уровней 2 и 3, водоэлектретный расплав Cobetter может обеспечить эффективность фильтрации 98% при условии, что сопротивление не превышено.

    Ссылки:

    Стандарты ковира.


                  

     

    Для получения технического паспорта или запроса по применению вы можете связаться с нашим торговым представителем по адресу [email protected] или оставить сообщение

    9| ОСТИ.GOV

    перейти к основному содержанию

    • Полная запись
    • Другое связанное исследование

    Пять компактных портативных мониторов непрерывного действия /sup 222/Rn были изготовлены собственными силами. Печатные данные могут быть получены с интервалами от 10 до 990 минут. Интервал счета в один час обеспечивает нижний предел обнаружения 0,03 пКи /sup 222/Rn/l/sup -1/, что достаточно для измерения любого встречающегося уровня окружающей среды. Калибровка приборов проводилась в помещении EML для калибровки радона, и типичный коэффициент калибровки составляет 165 импульсов в час на pCi/sup 222/Rn/л. Сейчас агрегаты проходят полевые испытания. Две пары внутренних и наружных помещений расположены в доме на одну семью и в многоэтажной квартире. Одна единица используется для специальных исследований.

    Авторов:
    Харли, Н. Х.
    Дата публикации:
    Исследовательская организация:
    Нью-Йоркский университет, Нью-Йорк (США). Медицинский центр
    Идентификатор ОСТИ:
    5640925
    Номер(а) отчета:
    DOE/EV/10374-1
    ON: DE82005465; РНН: 82-007177
    Номер контракта с Министерством энергетики:  
    AC02-80EV10374
    Тип ресурса:
    Технический отчет
    Страна публикации:
    США
    Язык:
    Английский
    Тема:
    46 ПРИБОРЫ, СВЯЗАННЫЕ С ЯДЕРНОЙ НАУКОЙ И ТЕХНОЛОГИЯМИ; 54 НАУКИ ОБ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ; РАДИАЦИОННЫЕ МОНИТОРЫ; ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ПРОГРАММЫ; РАДОН 222; ОБНАРУЖЕНИЕ РАДИАЦИИ; КАЛИБРОВКА; ЭЛЕКТРЕТЫ; ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ; РАДИОИЗОТОПЫ АЛЬФА-РАСПАД; ДНИ ЖИЗНИ РАДИОИЗОТОПОВ; ОБНАРУЖЕНИЕ; ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ; ЧЕТНЫЕ-ЧЕТНЫЕ ЯДРА; ТЯЖЕЛЫЕ ЯДРА; ИЗОТОПЫ; МАТЕРИАЛЫ; ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ; МОНИТОРЫ; ЯДРА; РАДИОИЗОТОПЫ; ИЗОТОПЫ РАДОНА; ТЕСТИРОВАНИЕ; 440101* — Радиационное оборудование – общие детекторы или мониторы и радиометрические приборы; 500300 — Окружающая среда, атмосферный мониторинг и транспортировка радиоактивных материалов — (-1989)

    Форматы цитирования

    • MLA
    • АПА
    • Чикаго
    • БибТекс

    Harley, N. H. Прямое определение газа /sup 222/Rn с использованием электрета для удаления дочерних элементов в формации . США: Н. П., 1981. Веб. дои: 10.2172/5640925.

    Копировать в буфер обмена

    Harley, N.H. Прямое определение газа /sup 222/Rn с использованием электрета для удаления дочерних элементов в формации . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5640925

    Копировать в буфер обмена

    Харли, Нью-Хэмпшир, 1981. «Прямое определение газа /sup 222/Rn с помощью электрета для удаления дочерних элементов при образовании». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5640925. https://www.osti.gov/servlets/purl/5640925.

    Копировать в буфер обмена

    @статья{osti_5640925,
    title = {Прямое определение газа /sup 222/Rn с использованием электрета для удаления дочерних элементов при образовании},
    автор = {Harley, NH},
    abstractNote = {Пять компактных портативных мониторов непрерывного действия /sup 222/Rn были изготовлены собственными силами. Печатные данные могут быть получены с интервалами от 10 минут до 9 минут.90 минут. Интервал счета в один час обеспечивает нижний предел обнаружения 0,03 пКи /sup 222/Rn/l/sup -1/, что достаточно для измерения любого встречающегося уровня окружающей среды. Калибровка приборов проводилась в помещении EML для калибровки радона, и типичный коэффициент калибровки составляет 165 импульсов в час на pCi/sup 222/Rn/л. Сейчас агрегаты проходят полевые испытания. Две пары внутренних и наружных помещений расположены в доме на одну семью и в многоэтажной квартире. Одна единица используется для специальных исследований.},
    дои = {10.2172/5640925},
    URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/5640925}, журнал = {},
    номер =,
    объем = ,
    место = {США},
    год = {1981},
    месяц = ​​{1}
    }

    Копировать в буфер обмена


    Посмотреть технический отчет (2,96 МБ)

    https://doi. org/10.2172/5640925


    Экспорт метаданных

    Сохранить в моей библиотеке

    Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

    Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

    • Аналогичные записи

    Содействие трансдермальной доставке белковых препаратов N-триметилом

    Ye Tu, 1,2, * Xinxia Wang, 3, * Ying Lu, 2, * He Zhang, 2 Yuan Yu, 2 Ян Чен, 2 Junjie Liu, 2 Zhiguo Sun, 2 Lili Cui, 4 Jing Gao, 2 Yanqiang Zhong 2

    1 Департамент Медицинских Афарей, Восточный госпиталь 2

    1 Департамент. , Медицинский факультет Университета Тунцзи, 2 Кафедра фармацевтики, Фармацевтический факультет Второго военно-медицинского университета, 3 Фармацевтический факультет, Восточная больница гепатобилиарной хирургии, 4 Кафедра неорганической химии, Фармацевтический факультет, Второй военно-медицинский университет, Шанхай, Народный университет Республика Китай

    Резюме: Недавно мы сообщили, что электрет, полученный с помощью системы зарядки коронным разрядом с полипропиленовой пленкой, может улучшить трансдермальную доставку нескольких низкомолекулярных лекарств. Цель этого исследования состояла в том, чтобы выяснить, может ли электрет усилить трансдермальную доставку белковых препаратов на N — наночастицы триметилхитозана (НЧ ТМС), полученные методом ионного гелеобразования. Была проведена серия экспериментов, включая анализ проникновения через кожу in vitro и противовоспалительные эффекты, для оценки трансдермальной доставки белковых препаратов с помощью НЧ ТМС в присутствии электрета. Результаты показали, что в присутствии электрета трансдермальная доставка белковых препаратов в НЧ ТМС значительно усиливалась, что было продемонстрировано исследованиями проникновения in vitro и конфокальной лазерной сканирующей микроскопией. Примечательно, что нагруженные супероксиддисмутазой НЧ ТМС в сочетании с электретом проявляли лучший ингибирующий эффект в отношении отека уха мыши. НЧ ТМС в сочетании с электретом представляют собой новую платформу для чрескожной доставки белковых препаратов.

    Ключевые слова: N -триметилхитозан наночастицы, электрет, трансдермальная доставка, белковые препараты

    Введение

    В последнее время были проведены многочисленные исследования по трансдермальной доставке белковых препаратов. По сравнению с другими путями введения трансдермальная доставка лекарственных средств имеет много преимуществ, таких как улучшенная биодоступность и повышенная приверженность пациента лечению. 1 Однако трансдермальной доставке белковых препаратов серьезно препятствует роговой слой (SC), основной барьер для трансдермальной доставки. 2 Только небольшая часть липофильных молекул может эффективно проникать под кожу. 3 Разработано множество подходов для содействия трансдермальной доставке лекарств. Эти подходы включают химические усилители, 4,5 ионтофорез, 6,7 электропорацию, 8 микроиглы, 9,10 сонофорез 11,12 и лазерную абляцию. 13 Несмотря на значительный прогресс в трансдермальной доставке лекарств, все еще существует много недостатков, таких как раздражение кожи, 14 высокие производственные затраты 15 и неудобство. 13 Таким образом, необходимо срочно разработать малотоксичную, недорогую, удобную и эффективную систему трансдермальной доставки.

    Электрет представляет собой диэлектрический материал, который может поддерживать квазипостоянный электрический заряд или дипольную поляризацию в течение длительного времени. 16 Он может нести различные поверхностные потенциалы в вольтах и ​​создавать долговременный микроток и электростатическое поле на коже для регулирования электретного состояния кожи. 17 Таким образом, микроток и электростатическое поле электрета могут действовать как физический фактор для усиления трансдермальной доставки лекарственных средств за счет регуляции расположения и текучести липидных бислоев и структуры белков в СК, расширяя щели на поверхности кожа. 18 Недавно мы сообщили, что электрет может эффективно усиливать трансдермальную доставку нескольких низкомолекулярных препаратов, таких как метилсалицилат, 19 мелоксика, 20 лидокаин 21 и циклоспорин А (небольшой пептид, 1024 Да). 22 Однако наши результаты показали, что электрет не может значительно способствовать трансдермальной доставке белковых препаратов с более высокой молекулярной массой (Tu et al, неопубликованные данные, 2011), что согласуется с результатом, полученным Murthy et al 23 , согласно которому электрет не может усиливать трансдермальную доставку белковых препаратов с высокой молекулярной массой >1 кДа.

    Хитозан является мукоадгезивным и положительно заряженным полисахаридом, который может улучшить трансдермальную доставку некоторых лекарств. 24,25 Недавно несколько исследований показали улучшенную трансдермальную доставку лекарств с помощью наночастиц (НЧ), состоящих из хитозана и других полимеров, таких как поли(лактид-со-гликолид) и плюроник. 1,2 N -триметилхитозан (ТМС) является наиболее часто изучаемым хитозаном благодаря четкой структуре, улучшенной растворимости и простоте приготовления. 26 Многие исследования показали, что наночастицы ТМС могут значительно повышать абсорбцию лекарств через эпителий слизистой оболочки. 27–30 Было показано, что НЧ ТМС повышают иммуногенность субъединичных антигенов после назального введения. 31 Аналогичным образом, ТМС NP также могут значительно улучшить трансдермальную доставку лекарств. 32 Предполагаемые механизмы, с помощью которых хитозан и его производные способствуют трансдермальной доставке лекарств, заключаются в том, что они могут ослаблять компактную структуру кератина в роговом слое, расширять плотные контакты в коже или взаимодействовать с отрицательно заряженными клетками рогового слоя. 1,26 Следует отметить, что НЧ ТМС представляют собой эффективную положительно заряженную трансдермальную систему доставки; поэтому мы предполагаем, что НЧ ТМС могут усиливать трансдермальную доставку белковых препаратов в присутствии электрета.

    В этом исследовании, чтобы улучшить трансдермальную доставку белковых препаратов, мы разработали НЧ TMC, нагруженные белками, с использованием метода ионного гелеобразования. Наночастицы были дополнительно исследованы на проникновение через кожу in vitro и противовоспалительные эффекты в отсутствие или в присутствии электрета, который был приготовлен с помощью системы зарядки коронным разрядом с полипропиленовой (ПП) пленкой (рис. 1).

    Рисунок 1 Система трансдермальной доставки наночастиц ТМС в сочетании с электретом.
    Сокращения: ТМС, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы.

    Материалы и методы

    Материалы

    Хитозан низкомолекулярный со степенью деацетилирования 75–85%, персульфат аммония (АПС), флуоресцеинизотиоцианат (ФИТЦ), [2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония хлорид ( TMAEMC) и бычий сывороточный альбумин (BSA) были приобретены у Sigma (Сент-Луис, Миссури, США). Триполифосфат натрия (TPP) был получен от Fluka, США. Супероксиддисмутаза (СОД, 30 кДа) была приобретена у Amresco (Солон, Огайо, США). Набор для твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) для количественного анализа СОД был предоставлен компанией Shanghai Jingma Biotechnology Co. Ltd, Шанхай, Китай. Индометацин был приобретен в аптеке Shanghai Yifeng Pharmacy (Шанхай, Китай). Ксилол был приобретен у Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd, Шанхай, Китай. Полипропиленовые пленки были закуплены у Toray Industry (Токио, Япония). Все остальные реактивы были аналитической чистоты.

    Все крысы Sprague Dawley (SD) (самцы, 200–250 г, ~8 недель) и мыши BALB/c (самцы, 20–25 г, 4–6 недель) были приобретены в Шанхайском центре экспериментальных животных Китайской академии. наук (Шанхай, Китай). Все крысы и мыши были помещены в среду, свободную от патогенов, и им дали возможность акклиматизироваться в течение недели перед использованием в исследованиях. Наше исследование было одобрено Комитетом по использованию животных Второго военно-медицинского университета (Шанхай, Китай), и все процедуры проводились в соответствии с Руководством Комитета по использованию животных Второго военно-медицинского университета.

    Методы

    Получение FITC-меченого BSA (FITC-BSA)

    FITC-BSA получали по методике, описанной Hentz et al. 33 с некоторыми модификациями. Вкратце, FITC растворяли в растворе диметилсульфоксида (ДМСО) в концентрации 8 мг/500 мкл. Затем к раствору БСА, растворенному в 100 мМ карбонатном буфере (10 мг/мл, рН 9,0), по каплям добавляли раствор ФИТЦ. Смеси давали реагировать при комнатной температуре в течение ночи при осторожном перемешивании в темных условиях. Конечный раствор подвергали диализу против деионизированной воды с использованием диализной мембраны (MWCO: 12 кДа; Beijing Biodee Biotechnology Co. Ltd, Пекин, Китай) для удаления свободного FITC. Наконец, FITC-BSA лиофилизировали в течение 16–18 часов (ч) с использованием VirTis 9.0007 ® Настольный морозильник AdVantage™ для получения тонкого порошка FITC-BSA.

    Приготовление электрета

    Полипропиленовые пленки толщиной 25 мкм и площадью 5×6 см заряжали при постоянном напряжении и влажности 65% в течение 10 минут (мин) с использованием системы зарядки коронным разрядом (Даляньский технологический университет, г. Далянь, Китай). Используемые точечные напряжения составляли ±10 кВ, а напряжения сети составляли ±500, ±1000 и ±2000 В соответственно. Эффективные поверхностные потенциалы заряженной пленки (электрета) измеряли поверхностным потенциометром (ESR102A; Beijing Huajinghui Technology Co. Ltd, Пекин, Китай).

    Синтез и характеристика ТМС

    ТМС был синтезирован, как сообщалось, с некоторыми модификациями. 34 Вкратце, хитозан (1% масс./об.) растворяли в 250 мл 1% раствора уксусной кислоты. Добавляли АПС (0,045% мас./об.) и ТМАЭМС и смесь перемешивали при 60°С в токе азота. Молярное соотношение -NH 2 хитозана и ТМАЭМС составляло 2:1. Реакцию останавливали через 4 ч, раствор сополимера подвергали диализу против деионизированной воды в течение 48 ч, а затем лиофилизовали.

    TMC характеризовали с помощью 1 H ЯМР. Образцы измеряли в D 2 O на спектрометре DMX-500 (500 МГц, Bruker, Германия). Степень кватернизации (DQ) рассчитывали по следующему уравнению 1: 35

    DQ = [(∫ TM /∫ H ) × (1/9)] × 9041% 9041% 9041% 9041% 9041% 9041% 9041% 9041% 9041% 9041%

    (1)

    где ∫ TM представляет собой интеграл пика триметиламиногруппы (четвертичной аминогруппы) при 3,3 м. д. и ∫ H представляет собой интеграл пиков H от 5,0 до 6,0 м.д.

    Получение ТМС НЧ

    ТМС НЧ получали с помощью процесса ионного гелеобразования, как сообщалось Zhu et al. 36 Вкратце, НЧ ТМС готовили с помощью простой процедуры смешивания, когда к раствору ТМС (10 мг/мл) добавляли равный объем водного раствора ТФП (1 мг/мл) с последующим перемешиванием при комнатной температуре.

    Для FITC-BSA-нагруженных TMC NP (FITC-BSA TMC NPs) раствор BSA (0,1 мл, 4 мг/100 мкл) смешивали с раствором TMC (0,5 мл, 10 мг/мл) при перемешивании. Затем к полученной смеси по каплям добавляли водный раствор ТФФ (0,5 мл, 1 мг/мл) при перемешивании в течение 30 мин. Нагруженные SOD TMC NP (SOD TMC NP) готовили так же, как FITC-BSA TMC NP, за исключением того, что концентрация SOD составляла 2 мг/100 мкл.

    Для изучения проникновения NP TMC, TMC метили FITC, как описано ниже. Вкратце, FITC (1 мг/мл в ДМСО) добавляли к раствору ТМС (10 мг/мл в ацетатном буфере, рН 4,6) и раствор перемешивали в течение 12 часов при комнатной температуре. После диализа против деионизированной воды в течение 48 ч полученный продукт лиофилизировали. Все процедуры проводились в темноте.

    Характеристика НЧ ТМС

    Размер частиц и дзета-потенциал

    После диспергирования НЧ в деионизированной воде их размер и дзета-потенциал анализировали с помощью Zeta sizer Nano S (Malvern Instruments, Малверн, Великобритания).

    Трансмиссионная электронная микроскопия (ПЭМ)

    Морфологическое исследование НЧ проводили с помощью ПЭМ. Вкратце, образцы готовили путем нанесения одной капли дисперсии НЧ на медную сетку, покрытую углеродной мембраной. Затем образцы окрашивали 2% фосфорно-вольфрамовой кислотой и сушили. НЧ визуализировали с помощью ПЭМ (TecnaiG2 Spirit Biotwin; FEI, США).

    Определение эффективности инкапсуляции (EE)

    EE NP определяли с использованием TMC NP, загруженных BSA или SOD. Вкратце, неинкапсулированный БСА или СОД удаляли центрифугированием НЧ при 12000 об/мин при 4°С в течение 30 мин. Супернатант, содержащий БСА или СОД, определяли с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) или набора микро-BCA (Pierce). 37 EE был рассчитан с использованием следующего уравнения 2:

    EE = ( A B )/ A × 100%.

    (2)

    A — общее количество белков, B — количество свободных белков в супернатанте.

    Количественный анализ БСА или СОД проводили, как описано ниже. Для анализа БСА использовали систему ВЭЖХ (Shimadzu Corp, Япония), оснащенную колонкой C18 (Welch Materials, 5 мкм, внутренний диаметр 4,6 мм × 25 см). Подвижная фаза представляла собой 0,1% (об./об.) трифторуксусной кислоты (ТФУ) в воде (растворитель А) и 0,1% (об./об.) ТФК в ацетонитриле (растворитель В) при градиенте от 25:75 до 60:40 (растворитель А). :Б) с 0 до 15 мин, затем 25:75 (растворитель А:Б) с 15,01 до 23 мин соответственно при скорости потока 1,0 мл/мин. Длина волны обнаружения была установлена ​​на 280 нм. SOD определяли с помощью набора micro BCA (Pierce) в соответствии с протоколом производителя.

    Анализ проникновения через кожу in vitro

    Крыс анестезировали внутрибрюшинной (внутрибрюшинной) инъекцией пентобарбитала натрия (30 мг/кг), а волосы в области живота тщательно сбривали машинкой для стрижки животных за 24 часа до анализа. После умерщвления крыс выбритую область надрезали для получения кожи. Подкожный жир и другие висцеральные ткани под кожей должны быть удалены. Шкуры промывают и проверяют на целостность.

    Разрезанную кожу нарезали до нужного размера и немедленно помещали в вертикальную диффузионную ячейку типа Франца (Huanghai Medicine & Drug Testing Instruments Co., Ltd, Шанхай, Китай). В качестве рецепторной фазы фосфатно-солевой буфер (PBS) (pH 7,4) заполняли в рецепторное отделение и поддерживали при 37°C при скорости центрифугирования 600 об/мин. На донорскую сторону непосредственно добавляли различные препараты. В сочетании с использованием электретов из полипропилена различные заряженные коронным разрядом электреты из полипропилена помещали на ~1 мм над поверхностью раствора лекарственного средства. В определенные моменты времени вплоть до 24 ч отбирали 0,4 мл раствора рецептора и в рецепторное отделение добавляли такое же количество свежего PBS для поддержания общего объема. Количество проникшего FITC-BSA измеряли с помощью спектрофлуорофотометра (F-7000; Hitachi, Япония) при длине волны возбуждения 496 нм и длину волны излучения 520 нм соответственно, а проникшую СОД измеряли с помощью набора ELISA (Shanghai Jing Ma Biological Technology Co., Ltd) в соответствии с протоколом производителя. Для оценки количества белка в коже белок экстрагировали из кожи, как описано ранее. 1 Наконец, количество экстрагированных белковых препаратов анализировали с помощью спектрофлуорофотометрии или ELISA.

    Для определения проникновения через кожу наночастиц ТМС использовали меченные FITC наночастицы ТМС. Анализы проникновения через кожу и экстракции НЧ FITC-TMC проводились аналогично тому, как описано ранее.

    Конфокальные исследования

    Конфокальное исследование было проведено для непосредственного наблюдения за распределением FITC-BSA или TMC NP в коже после каждого анализа проникновения. Вкратце, через 24 часа после того, как лекарство было добавлено к коже в анализе проникновения, область диффузии кожи была зафиксирована 4% раствором формалина и помещена в соединение с оптимальной температурой резания. После этого внедренную кожу замораживали в жидком азоте и разрезали на срезы толщиной 20 мкм. Срезы кожи визуализировали с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа (TCS-SP5; Leica, Германия). Анализировали зеленую флуоресценцию FITC.

    Гистологические исследования

    Гистологические исследования кожи при обработке электретом +2000 В в течение различных периодов времени (4, 8 и 12 ч) проводили, как описано ниже. Вкратце, крыс SD анестезировали внутрибрюшинно. введение уретана (20,0% водный раствор, 5,0 мл/кг). Электрет с коронным напряжением +2000 В накладывали на брюшную поверхность, с которой за сутки удаляли волосы. Электрет удаляли через 4, 8 и 12 ч после его наложения, обработанную кожу иссекали, фиксировали 4% формалином, обезвоживали, заливали в парафин и нарезали на срезы толщиной 8 мкм. Наконец, срезы окрашивали гематоксилином и эозином (H&E). Изображения наблюдали под обычным световым микроскопом (инвертированный микроскоп Olympus IX71).

    Противовоспалительные тесты на мышах

    Защитная роль НЧ ТМС СОД в сочетании с электретом в предотвращении отека, вызванного ксилолом, была продемонстрирована на мышах линии BALB/c. Вкратце, мышей BALB/c анестезировали внутрибрюшинно. введение уретана (20,0%, 0,5 мл/100 г). На правое ухо мышей наносили различные препараты, тогда как на левое ухо мышей наносили соответствующий носитель или растворитель (используемый в качестве внутреннего контроля). При этом электреты располагались с той же стороны уха. Через 6 часов в обработанное ухо вводили 20 мкл ксилола. Через полчаса после введения ксилола определяли вызванный ксилолом отек, как описано ниже. После умерщвления мышей два уха вырезали, разрезали по базовой линии ушной раковины и взвешивали. Степень отека уха рассчитывали путем вычитания веса левого уха из веса правого уха. Индометацин (90 мкг на ухо), утвержденный противовоспалительный препарат, использовали в качестве положительного контроля. Дозы СОД и НЧ ТМС СОД составляли 10 мкг на ухо.

    После взвешивания ушей собирали воспаленные ткани, фиксировали 4% формалином, обезвоживали, заливали в парафин и разрезали на срезы толщиной 8 мкм. Наконец, срезы окрашивали H&E. 38–40 Изображения наблюдались под обычным световым микроскопом (инвертированный микроскоп Olympus IX71).

    Статистический анализ

    Данные этого исследования были проанализированы с помощью статистического пакета SPSS 13.0 (SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США). Прямое сравнение двух групп проводили с помощью непарного t -критерия Стьюдента. P -значение <0,05 считалось статистически значимым. * Р <0,05; ** Р <0,01; ns представляет собой незначительную величину ( P >0,05).

    Результаты

    Электрет

    Электрет можно заряжать коронным разрядом при напряжениях сети ±500, ±1000 и ±2000 В соответственно. Для оценки стабильности электрета был измерен поверхностный потенциал электрета +2000 В до и после испытаний на проникновение. Как показано на рис. 2, по сравнению с поверхностным потенциалом до анализа проникновения, поверхностный потенциал существенно не изменился после анализа проникновения (9).1045 P >0,05), что свидетельствует о том, что во время анализов проникновения не произошло значительного снижения заряда.

    Рисунок 2 Нормализованный поверхностный потенциал ( В с / В 0 ) электрета +2000 В до и после экспериментов in vitro.
    Примечания: До: нормализованный поверхностный потенциал до экспериментов in vitro; После: нормализованный поверхностный потенциал после экспериментов in vitro. Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение (n=6).
    Сокращения: SD, стандартное отклонение; нс, не имеет значения.

    Характеристика синтезированных ТМС

    Типичный пик N -триметильной группы (-N + (CH 3 ) 3 ) в цепи ТМС наблюдался при 3,3 м. д. (рис. 3). Согласно анализу 1 H ЯМР, полученная нами ТМС имела DQ 46%.

    Рисунок 3 1 H ЯМР-спектры синтезированных ТМС.
    Примечание: Типичный пик N -триметильной группы (–N + (CH 3 ) 3 ) в цепи ТМС наблюдался при 5,86 м.д. (указано черной стрелкой).
    Сокращения: ТМС, N -триметилхитозан; 1 H ЯМР, 1 Спектроскопия ядерного магнитного резонанса водорода.

    Получение и характеристика ТМС НЧ

    Как показали изображения ПЭМ (рис. 4), ТМС НЧ были хорошо диспергированы с небольшой агрегацией. Большинство НЧ имели сферическую форму. Как показано в таблице 1, размер НЧ ТМС значительно увеличился, что сопровождалось повышением значения рН с 5 до 6. Напротив, с уменьшением концентрации ТМС и увеличением соотношения ТМС/ТФП размер НЧ ТМС постепенно уменьшался. Однако дзета-потенциал существенно не изменился (26,4–28,9мВ), сопровождающееся изменением значений рН, концентраций ТМС и соотношений ТМС/ТФП, что свидетельствует о слабом влиянии вышеупомянутых параметров на дзета-потенциал НЧ ТМС. В совокупности оптимальные НЧ ТМС FITC-BSA, которые имели соответствующий размер (150 нм) с индексом полидисперсности (PDI) 0,104, были приготовлены при значении рН 4,6 (ацетатный буфер) и соотношении ТМС/ТФП 10:1. , тогда как оптимальные НЧ ТМС СОД, которые имели соответствующий размер (138 нм) с PDI 0,117, были получены при значении рН 5,0 (ацетатный буфер) и соотношении ТМС / ТФП 12: 1. Для оптимальных FITC-BSA TMC NPs и SOD TMC NPs лекарственное средство EE FITC-BSA и SOD составило 25% и 36% соответственно.

    Рисунок 4 На ( A ) показано ПЭМ-изображение ТМС НЧ, а ( В ) показано гидродинамическое распределение размера ТМС НЧ в водном растворе.
    Примечание: Bar соответствует 200 нм.
    Сокращения: ПЭМ, просвечивающая электронная микроскопия; TMC, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы.

    Таблица 1 Влияние концентрации ТМС и массового соотношения ТМС/ТФП на средний размер частиц (нм) НЧ ТМС в диапазоне значений рН
    Примечание: Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение (n=3).
    Сокращения: ТМС, N -триметилхитозан; ТФП, триполифосфат; НЧ, наночастицы; SD, стандартное отклонение.

    Анализ проникновения через кожу in vitro

    Как показано на рисунке 5A, скорость проникновения через кожу FITC-BSA NPs значительно увеличилась по сравнению с FITC-BSA в разные моменты времени ( P <0,01). Примечательно, что электрет +2000 В дополнительно усиливал проникновение через кожу FITC-BSA NP TMC, но не FITC-BSA через 12, 18 и 24 часа (9).1045 P <0,05). Через 24 часа скорость проникновения через кожу наночастиц FITC-BSA TMC в сочетании с электретом +2000 В была в 0,12 раза выше, чем у наночастиц FITC-BSA TMC ( P <0,05). Аналогичные результаты были получены в NP SOD TMC (рис. 5B). Скорость проникновения через кожу НЧ ТМС SOD значительно увеличилась по сравнению с SOD в разные моменты времени ( P <0,01). Электрет +2000 В дополнительно усиливал проникновение через кожу НЧ ТМС СОД, но не СОД через 18 и 24 ч ( P <0,05).

    Рисунок 5 Анализ проникновения через кожу in vitro ( A ) FITC-BSA и ( B ) SOD через кожу крыс в различные моменты времени до 24 часов.
    Примечания: Количество проникновения через кожу, выраженное как кумулятивное количество (мкг/см 2 ) FITC-BSA или SOD в коже, анализировали с помощью спектрофлюорофотометрии или ELISA, соответственно. «+Et» означает «в сочетании с электретом +2000 В». Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение (n=6). * Р <0,05; ** Р <0,01.
    Сокращения: FITC, изотиоцианат флуоресцеина; БСА, бычий сывороточный альбумин; СОД, супероксиддисмутаза; ИФА, иммуноферментный анализ; Эт, электрет; SD, стандартное отклонение; TMC, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы; ч, час.

    На рис. 6 показана проницаемость кожи через 24 часа для различных слоев кожи (SC, эпидермис и дерма). Как показано на рисунке 6A, проникновение через кожу FITC-BSA NP TMC значительно увеличилось в 1,65 раза по сравнению с FITC-BSA в SC (9).1045 P <0,01), а проникновение через кожу наночастиц FITC-BSA TMC в сочетании с электретом +2000 В было в 0,33 раза выше, чем у наночастиц FITC-BSA TMC ( P <0,05). Точно так же в эпидермисе и дерме проникновение через кожу FITC-BSA TMC NP значительно увеличилось в 2,45 раза по сравнению с FITC-BSA ( P <0,01), а проникновение через кожу FITC-BSA TMC NPs в сочетании с +2000 V электрет был в 0,13 раза выше, чем у FITC-BSA NPs TMC ( P <0,05).

    Рисунок 6 Количественный анализ ( A ) FITC-BSA и ( B ) SOD в различных слоях кожи (ПК или эпидермис и дерма) через 24 ч при проникновении в кожу in vitro пробы.
    Примечания: Количество проникновения через кожу, выраженное как кумулятивное количество (мкг/см 2 ) FITC-BSA или SOD в коже, анализировали с помощью спектрофлюорофотометрии или ELISA, соответственно. «+Et» означает «в сочетании с электретом +2000 В». Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение (n=6). * Р <0,05; ** Р <0,01.
    Сокращения: FITC, изотиоцианат флуоресцеина; БСА, бычий сывороточный альбумин; СОД, супероксиддисмутаза; СК, роговой слой; ИФА, иммуноферментный анализ; Эт, электрет; SD, стандартное отклонение; ЭД, эпидермис; Д, дерма; TMC, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы.

    Аналогичные результаты были получены в NP SOD TMC (рис. 6B). В СК проникновение НЧ ТМС СОД в кожу достоверно увеличилось на 0,9в 2 раза по сравнению с СОД ( P <0,01), а проникновение через кожу НЧ ТМС СОД в сочетании с электретом +2000 В было в 0,37 раза выше, чем у НЧ ТМС СОД ( P <0,05). В эпидермисе и дерме проникновение в кожу НЧ ТМС СОД значительно увеличилось в 4,58 раза по сравнению с НЧ СОД ( P <0,01), а проникновение в кожу НЧ ТМС СОД в сочетании с электретом +2000 В было значительно выше, чем у НЧ ТМС СОД ( P <0,05).

    Влияние поверхностного напряжения и знака коронного напряжения электрета на трансдермальную доставку FITC-BSA в FITC-BSA NP TMC показано на рисунке 7. В группах, получавших положительный электрет, как +1000, так и + Электретные группы с напряжением 2000 В продемонстрировали лучший стимулирующий эффект на усиление трансдермальной доставки FITC-BSA, чем группа с электретным напряжением +500 В (9).1045 P <0,05) через 12 и 24 ч, в то время как разница стимулирующих эффектов между группами электретов +1000 и +2000 В была незначительной ( P >0,05). Однако, сопровождаясь увеличением поверхностного напряжения отрицательно заряженного электрета, промотирующие эффекты электрета постепенно снижались через 24 часа. Все отрицательные электреты (-500, -1000 и -2000 В) показали более слабые стимулирующие эффекты, чем электрет +2000 В, как через 12, так и через 24 часа. Таким образом, электрет +2000 В был выбран в качестве оптимального электрета для содействия трансдермальной доставке FITC-BSA в FITC-BSA TMC NPs.

    Рисунок 7 Влияние поверхностного напряжения и знак коронного напряжения электретов в анализах проникновения через кожу in vitro НЧ ТМС FITC-BSA через 12 или 24 часа.
    Примечания: Количество проникновения через кожу, выраженное как кумулятивное количество (мкг/см 2 ) FITC-BSA в коже, анализировали с помощью спектрофлуорофотометрии. Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение (n=6). * Р <0,05.
    Сокращения: FITC, изотиоцианат флуоресцеина; БСА, бычий сывороточный альбумин; ТМЦ, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы; SD, стандартное отклонение.

    В рецепторном компартменте и различных слоях кожи был проведен количественный анализ количества НЧ ТМС, где НЧ FITC-TMC были обнаружены в рецепторном компартменте, как показано на рис. 8. Под действием электрета проникновение через кожу FITC-TMC NPs был значительно выше, чем FITC-TMC NP через 18 и 24 ч ( P <0,05). В SC количество FITC-TMC было значительно выше, чем количество как FITC-TMC NP, так и FITC-TMC NP в сочетании с электретом. Напротив, меньшее количество FITC-TMC было обнаружено в эпидермисе и дерме по сравнению с двумя другими группами. Кроме того, большее количество НЧ FITC-TMC было обнаружено в сочетании с электретами по сравнению с НЧ FITC-TMC в эпидермисе и дерме (9).1045 P <0,05).

    Рисунок 8 Количественный анализ FITC-TMC NPs в ( A ) рецепторном компартменте (* P <0,05; FITC-TMC NPs vs FITC-TMC NPs + Et) и ( B NPs) разные слои кожи (роговой слой или эпидермис и дерма) через 24 часа в анализах проникновения через кожу in vitro.
    Примечания: «+ Et» означает «в сочетании с электретом +2000 В». Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение (n=6).
    Сокращения: FITC, изотиоцианат флуоресцеина; TMC, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы; Эт, электрет; СК, роговой слой; SD, стандартное отклонение; ЭД, эпидермис; Д, дерма.

    Конфокальные микроскопические исследования

    Для непосредственного изучения проникновения и распределения белковых препаратов и НЧ ТМС были получены срезы кожи. Как показано на рисунке 9A, интенсивность зеленой флуоресценции кожи, обработанной FITC-BSA TMC NP в сочетании с электретом +2000 В, была самой сильной, тогда как гораздо более низкая интенсивность зеленой флуоресценции наблюдалась в коже, обработанной FITC-BSA, FITC-BSA. в сочетании с электретом +2000 В и FITC-BSA TMC NP. Аналогичные результаты были получены при проникновении НЧ FITC-TMC (рис. 9).Б). НЧ FITC-TMC в сочетании с электретами +2000 В показали самую сильную интенсивность зеленой флуоресценции. Как и ожидалось, в необработанной коже была обнаружена незначительная зеленая флуоресценция. Используя программное обеспечение NIH ImageJ, количественный анализ зеленой флуоресценции также показал, что интенсивность зеленой флуоресценции кожи, обработанной FITC-BSA TMC NP в сочетании с электретом +2000 В, была самой сильной (таблица 2).

    Рисунок 9 Конфокальные микроскопические исследования.
    Примечания: Репрезентативные флуоресцентные изображения показывают проникновение и распределение ( A ) FITC-BSA и ( B ) FITC-TMC NP в анализах проникновения через кожу in vitro через 24 часа. Бары представляют 500 мкм.
    Сокращения: FITC, изотиоцианат флуоресцеина; БСА, бычий сывороточный альбумин; TMC, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы; Эт, электрет; СК, роговой слой.

    Таблица 2 Количественный анализ относительной интенсивности флуоресценции кожи после анализа проникновения через кожу in vitro с использованием программного обеспечения NIH ImageJ
    Примечание: Данные представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение для трех независимых экспериментов.
    Сокращения: FITC, изотиоцианат флуоресцеина; БСА, бычий сывороточный альбумин; TMC, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы; Эт, электрет.

    Гистологические исследования

    Также исследовали морфологическое изменение кожи, обработанной электретом +2000 В (рис. 10). Как и ожидалось, необработанная кожа имела нормальную структуру с упорядоченно расположенными плоскоклеточными клетками и неповрежденным роговым слоем. Удивительно, но после обработки электретом +2000 В СК через 4 часа стал немного рыхлее и тоньше. Через 8 или 12 ч СК становился значительно рыхлее и тоньше, в СК даже можно было обнаружить некоторые лакуны.

    Рисунок 10 Гистологические исследования кожи при обработке электретом +2000 В в разные промежутки времени (без обработки, 4, 8 и 12 ч).
    Примечания: Кожа была окрашена H&E. Бары представляют 50 мкм.
    Сокращения: H&E, гематоксилин и эозин; ч, час.

    Противовоспалительные анализы на мышах

    Увеличение веса уха у мышей, обработанных ксилолом, использовалось для измерения противовоспалительного действия различных составов (рис. 11А). После обработки ксилолом средний вес уха контрольных мышей увеличился с 24 до 52 мг. После местного применения СОД или СОД в сочетании с электретом степень отека уха уменьшалась с 28 до 25 мг, при этом это снижение было незначительным (9).1045 P >0,05). Интересно, что степень отека уха уменьшилась с 28 до 20 мг после лечения НЧ ТМС СОД ( P <0,05). Степень отека уха дополнительно уменьшалась при использовании НЧ ТМС СОД в сочетании с электретом +2000 В, достигая низкого значения 17 мг, что значительно ниже, чем НЧ ТМС СОД ( P <0,05). Напротив, электрет +2000 В не усиливал противовоспалительный эффект СОД ( P >0,05). Как и ожидалось, индометацин проявлял превосходную противовоспалительную активность. Эти результаты также продемонстрированы на фигуре 11B. После лечения НЧ ТМС СОД или НЧ ТМС СОД в сочетании с электретом симптомы воспаления значительно улучшились по сравнению с контрольной группой. Кроме того, НЧ ТМС СОД в сочетании с электретом показали лучший противовоспалительный эффект, чем НЧ ТМС СОД. Положительный препарат индометацин показал лучший противовоспалительный эффект, как и ожидалось.

    Рисунок 11 Противовоспалительные анализы на мышах.
    Примечания: ( A ) Влияние различных составов на вызванный ксилолом отек уха мышей BALB/c. Через шесть часов после чрескожной доставки различных препаратов (индометацин использовали в качестве положительного контроля) отек уха мышей индуцировали оксилоном. Через полчаса после введения оксилена вычисляли степень отека уха у мышей путем вычитания массы левого уха из массы правого уха. Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение (n=6). ( B ) Окрашивание H&E уха у мышей в ( A ). Бары представляют 50 мкм. * Р <0,05; ** Р <0,01.
    Сокращения: SD, стандартное отклонение; H&E, гематоксилин и эозин; СОД, супероксиддисмутаза; TMC, N -триметилхитозан; НЧ, наночастицы.

    Обсуждение

    Трансдермальная доставка белковых препаратов очень привлекательна. Однако проницаемость кожи для белковых препаратов крайне низка из-за мощной барьерной функции СК. В настоящее время для усиления чрескожной доставки белковых препаратов используются различные НЧ, физические методы и усилители проникновения. Наши предыдущие исследования показали, что электрет может эффективно усиливать трансдермальную доставку нескольких препаратов с низкой молекулярной массой, в то время как белковые препараты с высокой молекулярной массой никогда не исследовались. Несмотря на то, что TMC были тщательно изучены и, как сообщается, эффективны в содействии трансдермальному проникновению, о применении TMC NP в качестве системы трансдермальной доставки белков не сообщалось. В этом исследовании мы разработали НЧ ТМС в качестве наноносителей для белковых препаратов и исследовали, может ли электрет улучшить трансдермальную доставку белковых препаратов. Результаты показали, что проникновение через кожу НЧ ТМС, нагруженных белковыми препаратами, значительно усиливалось электретом. Кроме того, нагруженные СОД НЧ ТМС в сочетании с электретом проявляли лучший противовоспалительный эффект у мышей, получавших ксилол. Мы предположили, что стимулирующий эффект электрета в улучшении трансдермальной доставки НЧ ТМС объясняется изменением структуры рогового слоя при обработке электретом.

    Наши наночастицы TMC в сочетании с электретами представляют собой нетоксичную, стабильную, гибкую и удобную систему, которая обеспечивает новую платформу для трансдермальной доставки белковых препаратов. Во-первых, хитозан обладает многими превосходными свойствами, такими как нетоксичность, биоразлагаемость и биоадгезия. 26 Кроме того, его стимулирующий эффект в улучшении чрескожной доставки лекарств также был хорошо определен в нескольких предыдущих исследованиях. 27,32 НЧ ТМС, нагруженные белковыми лекарственными средствами, были получены методом простого ионного сшивания. Этот метод является мягким и может сохранять активность белковых препаратов. Кроме того, в отличие от предыдущих методов получения трансдермальных НЧ на основе хитозана, 1,2 в данном методе не вводились дополнительные органические растворители, которые могут нанести вред здоровью человека. НЧ ТМС также показали превосходную стабильность, и их размер существенно не изменился при 4°C в течение 30 дней. Во-вторых, электрет — отличный зарядный контейнер. Мы продемонстрировали, что даже после трансдермального эксперимента все электреты все еще могли удерживать 95% своего первоначального заряда, предполагая, что электрет из полипропилена, использованный в этом исследовании, имел хорошую стабильность при хранении заряда. Эта хорошая стабильность заряда гарантирует, что электростатическое поле, создаваемое электретом, может постоянно способствовать трансдермальной доставке белковых препаратов. В-третьих, применение электрета PP очень гибкое, и нам нужно только поместить электрет над поверхностью лекарств в течение определенного периода времени после введения лекарств.

    Наши исследования показали, что проникновение через кожу наночастиц ТМС значительно увеличилось по сравнению со свободными белковыми препаратами. Очень важно, что НЧ ТМС могут способствовать трансдермальной доставке белковых препаратов в гораздо большей степени в эпидермис и дерму, чем в SC, что указывает на то, что НЧ ТМС могут глубоко проникать в кожу. Лучшее накопление НЧ ТМС в эпидермисе и дерме, чем в роговом слое, будет в значительной степени способствовать местному лечению кожных заболеваний. Поразительно, что электрет еще больше усилил проникновение через кожу наночастиц ТМС, но не свободных белковых препаратов, а наночастицы ТМС обеспечили наиболее эффективную трансдермальную доставку белковых препаратов. Мы предположили, что механизмы, с помощью которых НЧ ТМС в сочетании с электретом обеспечивают наиболее эффективную трансдермальную доставку белковых препаратов, заключаются в следующем. Во-первых, мощная сила электростатического отталкивания между НЧ ТМС и электретом заставляет НЧ ТМС быстро проникать через кожу. Во-вторых, НЧ ТМС могут разрыхлять компактную структуру кератина в роговом слое, расширять плотные соединения в коже и/или проникать в кожу через волосяные фолликулы. В-третьих, электрет может изменять структуру кожи и делать ее более тонкой и рыхлой, что приводит к возможному транспорту НЧ ТМС через кожу. Наши гистологические исследования показали, что электрет может влиять на структуру рогового слоя и делать его тоньше и рыхлее, что приводит к снижению резистентности к чрескожному проникновению и усилению трансдермальной доставки лекарств. Напротив, электрет оказывает минимальное влияние на свободные белковые препараты из-за большой молекулярной массы белковых препаратов 23 и отсутствие достаточных электростатических сил отталкивания.

    Для выяснения механизма проникновения через кожу наночастиц ТМС также были исследованы проникновение и распределение наночастиц FITC-TMC. Результаты показали, что НЧ FITC-TMC были обнаружены в рецепторном компартменте, а большее количество НЧ TMC было обнаружено в слоях эпидермиса и дермы, чем в слоях SC. Таким образом, мы предположили, что усиленная доставка белка с помощью NPs TMC была обусловлена ​​транспортом самих NPs TMC. Аналогичные результаты были получены при проникновении самих НЧ ТМС (зеленая флуоресценция ФИТЦ) и ФИТЦ-БСА (рис. 9).), что хорошо согласуется с количественным анализом, рассмотренным ранее.

    Кроме того, в нашем исследовании были оптимизированы поверхностное напряжение и знак коронного напряжения электрета. Наши результаты показали, что проникновение белковых препаратов через кожу увеличивалось, что сопровождалось увеличением поверхностного напряжения положительно заряженных электретов. Напротив, проникновение через кожу постепенно уменьшалось, что сопровождалось увеличением поверхностного напряжения отрицательно заряженных электретов. Мы предположили, что более высокое положительное поверхностное напряжение электрета может обеспечить более сильную электростатическую силу отталкивания, чтобы заставить большее количество НЧ проникать в более глубокие слои кожи. Напротив, отрицательное поверхностное напряжение электрета может создавать электростатическую силу притяжения, которая играет отрицательную роль в обеспечении чрескожной доставки белковых препаратов. Таким образом, электрет +2000 В был выбран в качестве оптимального электрета для содействия трансдермальной доставке НЧ ТМС.

    Наконец, мы использовали СОД в качестве модельного препарата для измерения противовоспалительного действия НЧ ТМС СОД. Как и ожидалось, НЧ ТМС СОД в сочетании с электретом продемонстрировали наиболее превосходную противовоспалительную активность, что свидетельствует о том, что НЧ ТМС в сочетании с электретом представляют собой новую платформу для чрескожной доставки белковых препаратов.

    Заключение

    В совокупности новая система доставки, наночастицы ТМС в сочетании с электретом, обладает большим потенциалом для чрескожной доставки белковых препаратов. Наши исследования проникновения in vitro и конфокальная лазерная сканирующая микроскопия продемонстрировали достойную эффективность трансдермальной доставки белковых препаратов с использованием НЧ ТМС в присутствии электретов. Примечательно, что нагруженные СОД НЧ ТМС в сочетании с электретом проявляли лучший ингибирующий эффект в отношении отека уха мыши. Три предложенных механизма могут способствовать превосходной трансдермальной доставке наночастиц ТМС в сочетании с электретом: мощная электростатическая сила отталкивания между наночастицами ТМС и электретом; НЧ ТМС могут ослаблять компактную структуру кератина в роговом слое и расширять плотные соединения в коже; Электрет может изменить структуру кожи и сделать ее более тонкой и дряблой. Таким образом, НЧ ТМС в сочетании с электретом представляют собой новую платформу для чрескожной доставки белковых препаратов.

    Благодарности

    Мы благодарим профессора Цзянь Цзяна (Второй военно-медицинский университет, Шанхай, Китай) за его техническую помощь в подготовке электрета и за полезные советы при подготовке этой рукописи. Работа выполнена при финансовой поддержке Национального фонда естественных наук Китая (№ 81000689).

    Раскрытие информации

    Авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов в этой работе.


    Каталожные номера

    1.

    Choi WI, Lee JH, Kim JY, Kim JC, Kim YH, Tae G. Эффективное проникновение растворимых белков через кожу через гибкий и функциональный наноноситель. J Contr Rel . 2012;157(2):272–278.

    2.

    Шах П.П., Десаи П.Р., Патель А.Р., Сингх М.С. Наногель для проникновения в кожу для одновременной доставки через кожу двух противовоспалительных препаратов. Биоматериалы . 2012;33(5):1607–1617.

    3.

    Praustz MR, Langer R. Трансдермальная доставка лекарств. Нат Биотехнолог . 2008;26(11):1261–1268.

    4.

    Каранде П., Джейн А., Митраготри С. Открытие усилителей трансдермального проникновения с помощью высокопроизводительного скрининга. Нат Биотехнолог . 2004;22(2):192–197.

    5.

    Li Z, Hao TN, Ding PT, et al. Влияние рН, транспортных средств и химических усилителей на проникновение лоратадина через кожу. Lat Am J Pharm . 2011;30(3):534–539.

    6.

    Калия Ю.Н., Найк А., Гаррисон Дж., Гай Р.Х. Ионофоретическая доставка лекарств. Adv Drug Deliv Rev . 2004;56(5):619–658.

    7.

    Yan G, Peck KD, Zhu H, Higuchi WI, Li SK. Эффекты электрофореза и электроосмоса во время ионофореза переменного тока через эпидермальную мембрану человека. Дж Фарм Наука . 2005;94(3):547–558.

    8.

    Праусниц М.Р., Бозе В.Г., Лангер Р., Уивер Дж.К. Электропорация кожи млекопитающих: механизм усиления трансдермальной доставки лекарств. Proc Natl Acad Sci U S A . 1993;90(22):10504–10508.

    9.

    Салливан С.П., Мурти Н., Праусниц М.Р. Минимально инвазивная доставка белка с помощью быстро растворяющихся полимерных микроигл. Adv Mater . 2008;20(5):933–938.

    10.

    Вендорф Дж.Р., Гарти-Таго Э.Б., Уильямс С.К., Эниутина Э., Сингх П., Клири Г.В. Трансдермальная доставка макромолекул с использованием твердотельных биоразлагаемых микроструктур. Фарм Рез . 2011;28(28):22–30.

    11.

    Mitragotri S, Blankschtein D, Langer R. Трансдермальная доставка белка с помощью ультразвука. Наука . 1995;269(5225):850–853.

    12.

    Татибана К. Трансдермальная доставка инсулина аллоксан-диабетическим кроликам с помощью ультразвукового воздействия. Фарм Рез . 1992;9(7):952–954.

    13.

    Lee WR, Shen SC, Wang KH, Hu CH, Fang JY. Эффект лазерной обработки кожи для улучшения и контроля трансдермальной доставки 5-фторурацила. Дж Фарм Науки . 2002;91 (7): 1613–1626.

    14.

    Hurkmans JF, Boddé HE, Van Driel LM, Van Doorne H, Junginger HE. Раздражение кожи, вызванное трансдермальными системами доставки лекарств при длительном (5 дней) применении. Бр Дж Дерматол . 1985;112(4):461–467.

    15.

    Барри Б.В. Преодоление кожного барьера для лекарств. Нат Биотехнолог . 2004;22(2):165–167.

    16.

    Сесслер Г.М. Электреты . Нью-Йорк: Springer-Verlag; 1987.

    17.

    Jiang J, Liang YY, Dong FJ, Liu HY, Tu Y, Cui LL. Изучение электретного эффекта кожи крыс методом термостимулированного разряда. J Электростат . 2012;70(3):258–263.

    18.

    Cui LL, Liang YY, Dong FJ, et al. Структура кожи крыс после аппликации электретов, характеризующая ДСК. Серия J Phys Con . 2011;301(1):012027.

    19.

    Цуй Л.Л., Цзян Дж., Чжан Л., Сун Ч.Р., Чжао В.К., Линь Дж.М. Усиление действия электретов на трансдермальную доставку лекарств. J Электростат . 2001;51(1):153–158.

    20.

    Cui LL, Hou XM, Jiang J, Li GD, Liang YY, Xin X. Влияние электрета с химическим усилением на трансдермальную доставку мелоксикама in vitro. J Phys Con Aeries . 2008;142:012015.

    21.

    Kong YX, Cheng L, Xiao YH, Wang D, Jiang J, Cui LL. Усиление эффектов электрета при трансдермальной доставке лидокаиновых пластырей in vitro. Академик J Второй военно-медицинский университет . 2009;30(5):469–472.

    22.

    Cui LL, Liu HY, Ma L, Liang YY, Jiang J. Улучшенная трансдермальная доставка циклоспорина А с помощью полипропиленового электрета и этилолеата. IEEE T Dielect El In . 2012;19:1191–1194.

    23.

    Мурти Н.С., Богуда В.А., Паясада К. Электрет усиливает трансдермальное проникновение лекарств. Биол Фарм Бык . 2008;31(1):99–102.

    24.

    Спара Б., Джейн С., Тивари А.К. Влияние экстракта Asparagus racemosus на трансдермальную доставку карведилола: механистическое исследование. AAPS PharmSciTech . 2009;10:199–210.

    25.

    Smith J, Wood E, Dornish M. Влияние хитозана на плотные контакты эпителиальных клеток. Фарм Рез . 2004;21(1):43–49.

    26.

    He W, Guo X, Xiao L, Feng M. Исследование механизмов действия хитозана и его производных, используемых в качестве усилителей трансдермального проникновения. Int J Фарм . 2009;382(1–2):234–243.

    27.

    Hamman JH, Stander M, Kotzé AF. Влияние степени кватернизации хлорида N-триметилхитозан на усиление абсорбции: оценка in vivo в носовом эпителии крыс. Int J Фарм . 2002;232(1–2):235–242.

    28.

    Йонкер К., Хамман Дж. Х., Коце А. Ф. Усиление парацеллюлярной проницаемости кишечника с помощью кватернизированного хитозана: оценка in situ и in vitro. Int J Фарм . 2002;238(1–2):205–213.

    29.

    Ди Коло Г., Бургаласси С., Замбито Ю., Нардини И., Сэттоне М. Ф. Влияние хитозана и N-карбоксиметилхитозана на внутриглазное проникновение местного применения офлоксацина. Int J Фарм . 2004; 273(1–2):37–44.

    30.

    Sandri G, Rossi S, Bonferoni MC, et al. Свойства усиления буккального проникновения N-триметилхитозана: влияние степени кватернизации на поглощение молекулы с высокой молекулярной массой. Int J Фарм . 2005;297(1–2):146–155.

    31.

    Bal SM, Slutter B, Verheul R, Bouwstra JA, Jiskoot W. Нагруженные антигеном наночастицы N-триметилхитозана для назальной и внутрикожной вакцинации: адъювантная иммуногенность и сайт-зависимая мышей. Евро J Pharm Sci . 2012;45(4):475–481.

    32.

    He W, Guo X, Zhang M. Повышение трансдермального проникновения N-триметилхитозана для тестостерона. Int J Фарм . 2008;356(1–2):82–87.

    33.

    Hentz NG, Richardson JM, Sportsman JR, Daijo J, Sittampalam GS. Синтез и характеристика производных инсулина-флуоресцеина для биоаналитических применений. Анальная химия . 1997;69(24):4994–5000.

    34.

    Цянь Ф., Цуй Ф.Ю., Дин Й.Ю., Тан С., Инь Ч. Наночастицы привитого сополимера хитозана для пероральной доставки белковых препаратов: получение и характеристика. Биомакромолекулы . 2006;7(10):2722–2727.

    35.

    Hamman JH, Kotze AF. Влияние типа основания и количества стадий реакции на степень кватернизации и молекулярную массу хлорида N-триметилхитозан. Drug Dev Ind Pharm . 2001;27(5):373–380.

    36.

    Zhu SY, Qian F, Zhang Y, Cui T, Yin C. Синтез и характеристика наночастиц N-триметиламиноэтилметакрилата хитозана, модифицированных ПЭГ. Евро Полим J . 2007;43(6):2244–2253.

    37.

    Каджимото К., Ямамото М., Ватанабэ М. и др. Неинвазивная и персистентная трансфолликулярная система доставки лекарств с использованием комбинации липосом и ионофореза. Int J Фарм . 2011;403(1–2):57–65.

    38.

    Ю Х.Л., Чжан Ф., Ли Ю.Дж., Гонг Г.Х., Цюань З.С. Противовоспалительное и антиноцицептивное действие 6-(4-хлорфенокси)-тетразоло[5,1-а]фталазина у мышей. Pharmacol Rep . 2012;64(5):1155–1165.

    39.

    Zhang JQ, Wang HS, Wang T, et al. Противовоспалительная активность распыляющего агента Yanshu на животных моделях. Эксперт Терм Мед . 2013;5(1):73–76.

    40.

    Siomes S, Marques C, Cruz ME, Martins MBF. Противовоспалительные эффекты локально применяемых ультрадеформируемых везикул, загруженных ферментами, на острой кожной модели. Дж Микрокапсула . 2009;26(7):649–658.

    Разработка растягиваемого вибрационного устройства с использованием жидкого электрета — ScienceDaily

    Новости науки

    от исследовательских организаций


    Дата:
    23 декабря 2019 г.
    Источник:
    Национальный институт материаловедения, Япония
    Резюме:
    Исследователи разработали жидкий электретный материал, способный полупостоянно удерживать статическое электричество. Впоследствии они объединили этот материал с мягкими электродами, чтобы создать первое в мире сгибаемое и растягивающееся устройство с вибрационным питанием. Поскольку это устройство обладает высокой деформируемостью и способно преобразовывать очень тонкие вибрации в электрические сигналы, оно может быть применимо для разработки медицинских устройств, таких как датчики сердцебиения и пульса с автономным питанием.
    Поделиться:

    ПОЛНАЯ ИСТОРИЯ


    NIMS и AIST разработали жидкий электретный материал, способный полупостоянно удерживать статическое электричество. Впоследствии они объединили этот материал с мягкими электродами, чтобы создать первое в мире сгибаемое и растягивающееся устройство с вибрационным питанием. Поскольку это устройство обладает высокой деформируемостью и способно преобразовывать очень тонкие вибрации в электрические сигналы, оно может быть применимо для разработки медицинских устройств, таких как датчики сердцебиения и пульса с автономным питанием.

    реклама


    Электретный материал, способный полупостоянно удерживать электрический заряд, может генерировать напряжение при изменении расстояния до соответствующего электрода. Из-за этого свойства электретные материалы могут быть применимы для разработки вибрационных (пьезоэлектрических) устройств и датчиков, способных преобразовывать приложенные извне вибрации и давления в электрические сигналы. Однако обычные электретные материалы являются твердыми или имеют форму пленки и, как таковые, негибки и неспособны деформироваться в сложные формы, что делает их непригодными для использования при разработке носимых датчиков сердцебиения и пульса. Поэтому существует большой интерес к разработке гибких и растягиваемых вибрационных устройств, которым можно придать различные формы и которые можно использовать в качестве таких датчиков.

    Эта исследовательская группа экранировала порфирин — органическое соединение — с гибкой, но изолирующей структурой (то есть с разветвленными алкильными цепями), тем самым разработав жидкий материал при комнатной температуре, способный стабильно сохранять статический заряд на порфириновом звене. Впоследствии группа разработала сгибаемое и растягивающееся устройство с вибрационным питанием. Сначала к этому жидкому материалу прикладывалось высокое напряжение, тем самым электрически заряжая его. Затем жидкому материалу давали впитаться в эластичную ткань, а затем пропитанную ткань помещали между мягкими полиуретановыми электродами, интегрированными с посеребренными волокнами в качестве материала проводки. При нажатии на поверхность устройства кончиком пальца оно генерирует напряжение в диапазоне ±100-200 мВ и стабильно работает не менее 1,5 месяцев.

    В будущих исследованиях группа надеется обеспечить использование этого устройства в медицинских целях за счет повышения способности жидкого электретного материала удерживать статическое электричество и внесения изменений в методы обработки, применяемые к устройству. Группа также будет стремиться к потенциальному использованию этого устройства с вибрационным питанием в качестве источника питания для устройств IoT, комбинируя его с системой преобразования напряжения в ток, конденсатором и т. д.36

    История Источник:

    Материалы предоставлены Национальным институтом материаловедения, Япония . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.


    Journal Reference :

    1. Avijit Ghosh, Manabu Yoshida, Kouji Suemori, Hiroaki Isago, Nagao Kobayashi, Yasuhisa Mizutani, Yuki Kurashige, Izuru Kawamura, Masami Nirei, Osamu Yamamuro, Tomohisa Takaya, Koichi Iwata, Akinori Saeki , Казухико Нагура, Шинсуке Исихара, Такаси Наканиши. Мягкий хромофор с жидкими порфиринами и их использование для жидких электретных применений . Nature Communications , 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-12249-8

    Цитировать эту страницу :

    • MLA
    • АПА
    • Чикаго

    Национальный институт материаловедения, Япония. «Разработка растягиваемого вибрационного устройства с использованием жидкого электрета». ScienceDaily. ScienceDaily, 23 декабря 2019 г.. 095349.htm>.

    Национальный институт материаловедения, Япония. (2019, 23 декабря). Разработка растяжимого вибрационного устройства с использованием жидкого электрета. ScienceDaily . Получено 2 октября 2022 г. с сайта www.sciencedaily.com/releases/2019/12/1095349.htm

    Национальный институт материаловедения, Япония. «Разработка растягиваемого вибрационного устройства с использованием жидкого электрета».