Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ СТЕКЛОВИДНОГО ТЕЛА ГЛАЗ CADAVER

Шахматов К.С. 1
1 ГБУЗ КО «Кемеровская областная клиническая офтальмологическая больница»
Поиски оптимального пути введения лекарственных препаратов при глазной патологии и выбор лекарственной формы подталкивает к изучению физических свойств стекловидного тела. Одно из свойств стекловидного тела, определяющих скорость распространения лекарственного вещества внутри глаза, является вязкость. Проведены исследования, изучающие динамическую вязкость стекловидного тела Cadaver-глаз с разной пигментацией радужной оболочки. Вязкость стекловидного тела определялась на ротационном вискозиметре «Rheotest – 2» с использованием насадки для малых объёмов исследуемого материала. Из полученных результатов были построены реологические кривые, отражающие вязкопластические свойства стекловидного тела. В результате исследования были определены различия в динамической вязкости стекловидного тела глаз с голубой и коричневой радужками. В глазах с голубой радужной оболочкой вязкость стекловидного тела ниже, чем в глазах с коричневой радужной оболочкой.
стекловидное тело
вязкость
глаз cadaver.
1. Smith C.A., Newson T.A., Hutnik C.M., Hill K.A. Identification of Anomalous Features of Intravitreal Injections Using Micro-Computed Tomography // Current Eye Research. 2013. Vol. 38. No. 3. P. 375-380.
2. Антиангиогенная терапия в офтальмологии [Текст] / Э.В. Бойко, С. В. Сосновский, Р.Д. Березин [и др.] – СПб.: ВМедА им. С.М. Кирова, 2013. – 292 с.; ил.
3. Клинический анализ эффективности комбинированного лечения макулярного отека сетчатки [Текст] / А-Г. Д. Алиев, А.М.М. Магомедов, В.А-Г. Алиев [и др.] // Рос. офтальмолог. журнал. – 2017. – № 1. – С. 5-8.
4. Бахритдинова Ф.А. Оптимизация использования ингибитора ангиогенеза при неоваскулярной возрастной макулярной дегенерации [Текст] / Ф.А. Бахритдинова, А.Ф. Юсупов, Ш.А. Муханов // Российский офтальмологический журнал. – 2017. – № 1. – С. 9-14.
5. Лечение синдрома Ирвина-Гасса при внекапсулярной артифакии на основе интравитреальных инъекций. Клинический случай [Текст] / И.Э. Иошин, А.И. Толчинская, А.А. Оздербаева // Российский офтальмологический журнал. – 2016. – № 1. – С. 87-96.
6. Ледянкина И.А. Определение давности наступления смерти по изменению оптической плотности стекловидного тела [Текст]: автореф. дис. … канд. мед. наук / И.А. Ледянкина. – Москва, 2006. – 22 с.

Доставка лекарственных веществ внутрь глаза, а именно – к заднему отрезку, имеет свои особенности в силу существования гематоофтальмического барьера, который включает в себя эндотелий сосудов, мембрану Бруха и ретинальный пигментный эпителий. Выбор оптимального способа введения лекарственных препаратов в структуры глаза является одной из важнейших задач в офтальмологии. В настоящее время одним из перспективных способов является введение лекарственных веществ внутрь стекловидного тела, так называемый интравитреальный [1]. Преимуществами данного способа считается близость лекарственного вещества к патологическим изменениям (диабетический макулярный отек, возрастная макулярная дегенерация, эндофтальмит и т.д.), минимальная концентрация лекарственного препарата и кратчайшие сроки воздействия без участия гематоофтальмического барьера [2]. Для лечения ряда глазных болезней и патологических состояний используют кортикостероиды, ингибиторы ангиогенеза, фибринолитики, антибиотики [3, 4, 5]. В стадии разработки для интравитреального введения находятся препараты, снижающие внутриглазное давление.

Стекловидное тело, несмотря на свою гелеобразную структуру, характеризуется интенсивным обменом жидкости и питательных веществ. За сутки через него проходит примерно до 250 мл жидкости. Элиминация лекарственных веществ из стекловидного тела зависит не только от интенсивности обмена, но и от ряда других параметров.

Учитывая, что вязкость – это способность оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой, следует рассматривать вязкость стекловидного тела как фактор, определяющий скорость и направленность обменных процессов, в том числе диффузию лекарственного вещества введенного интравитреально. В связи с этим изучение вязкости стекловидного тела своевременно и оправдано.

Цель исследования. Изучение вязкости стекловидного тела глаз cadaver с различным цветом радужной оболочки.

Материал и методы. Вязкость стекловидного тела исследована у 5 трупных человеческих глаз – cadaver. Из них 2 глаза с голубой радужной оболочкой и 3 глаза с коричневой радужной оболочкой. Забор стекловидного тела проводился через плоскую часть цилиарного тела в 4 мм от лимба с погружением иглы на 10 мм с направлением в центральный отдел витреальной полости. По данным Berman, Michaelson (1964), показатели относительной вязкости стекловидного тела человека в центральном и периферическом отделах стекловидного тела отличается незначительно - 2.08 и 1.83 соответственно. Все образцы забирались в течение 24 часов после наступления смерти с соблюдением этических норм и правил. В анамнезе у всех доноров отсутствовали болезни глаз.

Вязкость стекловидного тела определена на ротационном вискозиметре «Rheotest – 2». Методика определения вязкости была усовершенствована для малых объемов жидкостей («Микровискозиметр» патент на полезную модель № 169523 от 22.03.2017 г., «Ротационный микровискозиметр» патент на полезную модель № 169577 от 23.03.2017 г., «Вискозиметр для исследования малых объемов веществ» патент на полезную модель № 169522 от 22.03.2017 г.). Все измерения вязкости на вискозиметре «Rheotest – 2» проведены в лаборатории кафедры «Прикладная механика» на базе ФБГОУВО «Кемеровского технологического университета пищевой промышленности».

Результаты. В таблицах 1 и 2 представлены результаты напряжение сдвига в зависимости от скорости сдвига, полученные на ротационном вискозиметре «Rheotest – 2», для глаз с голубой радужкой и коричневой радужкой, соответственно.

Таблица 1

Показатели напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига стекловидного тела Cadaver-глаз со светлой радужкой (Г1 и Г2)

Скорость сдвига (с-1)

 

Напряжение сдвига (Па)

γ

Г1

Г2

1

0,4

0,16

1,8

1,32

0,35

3

2,53

0,6

5,4

4,48

1,14

9

6,64

1,82

16,2

10,02

3,16

26,95

14,87

5,1

 

Таблица 2

Показатели напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига стекловидного тела Cadaver-глаз с коричневой радужкой (К1, К2 и К3)

Скорость сдвига (с-1)

 

Напряжение сдвига (Па)

γ

К1

К2

К3

1

2,99

0,84

1,54

1,8

3,95

2,31

2,86

3

5,1

3,83

4,15

5,4

7,02

5,52

6,05

9

9,06

7,44

8,21

16,2

12,75

10,62

11,87

26,95

17,7

15,54

16,57

 

Напряжение сдвига – это сила трения, возникающая при движении двух слоев жидкости относительно друг друга и необходима для поддержания скорости сдвига. Скорость сдвига – это скорость движения одного слоя относительно другого. На основании полученных результатов построены реологические кривые, представленные на рисунках 1 и 2, для глаз с голубой радужкой и коричневой радужкой, соответственно.

Рис. 1. Параметры стекловидного тела глаз с голубой радужной оболочкой (Г1 и Г2) при различной скорости сдвига

Рис. 2. Параметры стекловидного тела глаз с коричневой радужной оболочкой (К1, К2 и К3) при различной скорости сдвига

Данный тип кривой характерен для ненъютоновских вязкопластических жидкостей и описывается как реологическая кривая, где начальное напряжение сдвига не равно нулю и имеет предел текучести. Учитывая, что стекловидное тело представляет собой сложно организованную тканевую структуру, состоящую из коллагена, гликопротеинов, протеогликанов и гиалуроновой кислоты, где протеогликаны выполняют функцию наполнителя (основного вещества) между фибриллами, предотвращая их агрегацию и коллапс, а гиалуроновая кислота играет роль стабилизатора геля. Полученные реологические кривые отражают вязкопластические свойства стекловидного тела глаз с голубой и коричневой радужными оболочками.

Однако имеются несколько отличий реологических кривых глаз с голубой и коричневой радужками. Во-первых, отличается начало реологической кривой: в глазах с голубой радужкой при минимальной скорости сдвига 1 с-1 напряжение сдвига составляет 0,16 Па и 0,4 Па, с коричневой радужкой – более 0,84 Па, что свидетельствует о разнице начала разрушения соединений, образующих стекловидное тело при разном цвете радужной оболочки. То есть менее вязкий состав стекловидного тела начинает разрушаться раньше (глаза с голубой радужкой), а состав стекловидного тела повышенной вязкости разрушается позднее (глаза с коричневой радужкой).

Во-вторых, реологические кривые отличаются тем, что начальный участок нелинейной зависимости кривой короткий в глазах с голубой радужкой и более длинный в глазах с коричневой радужкой. Поэтому конечный участок реологической кривой, представляющий собой уже линейную зависимость в глазах с голубой радужкой, начинается при скорости сдвига 5,4 с -1, а в глазах с коричневой радужкой при значениях скорости сдвига 9 с-1. Следовательно, структура соединений стекловидного тела более устойчивая в глазах с коричневой радужкой, так как разрушается (участок спрямления зависимости) при больших значениях скорости сдвига.

Balazs (1954) считал, что главным гелеобразующим компонентом стекловидного тела является коллаген. Учитывая, что в состав стекловидного тела входят различные типы коллагена – основной II, а также имеются V, XI и IX типы, полученное различие реологических кривых, вероятно, отражает вариации количества и качества коллагена в глазах с голубой и коричневой радужными оболочками.

Постмортальное стекловидное тело обладает высокой инертностью и стабильностью биохимического состава в течение 24-х часов после наступления смерти [6]. Выявленные различия реологических кривых стекловидного тела cadaver, отражающих прочность его структур с различной окраской радужки, вероятно, имеют место и при жизни. Так как вязкость – это соотношение напряжения сдвига к скорости сдвига, на основании полученных параметров скорости и напряжения сдвига произведен расчет вязкости стекловидного тела глаз cadaver с голубой и коричневой радужками, данные представлены в таблицах 3 и 4, соответственно.

Таблица 3

Динамическая вязкость стекловидного тела Cadaver-глаз со светлой радужкой (Г1 и Г2)

Скорость сдвига (с-1)

 

Вязкость (Па*с)

γ

Г1

Г2

1

0,4

0,16

1,8

0,73

0,19

3

0,84

0,2

5,4

0,83

0,21

9

0,74

0,2

16,2

0,62

0,195

27

0,55

0,19

 

Таблица 4

Динамическая вязкость стекловидного тела Cadaver-глаз с коричневой радужкой

(К1, К2 и К3)

Скорость сдвига (с-1)

 

Вязкость (Па*с)

γ

К1

К2

К3

1

2,99

0,84

1,54

1,8

2,19

1,28

1,59

3

1,7

1,28

1,38

5,4

1,3

1,02

1,12

9

1,01

0,83

0,91

16,2

0,79

0,66

0,73

27

0,66

0,58

0,61

 

На основании полученных данных (таблицы 3 и 4), построены реологические кривые динамической вязкости стекловидного тела глаз с голубой и коричневой радужными оболочками, которые представлены на рисунках 3 и 4, соответственно.

Рис. 3. Параметры динамической вязкости глаз с голубой радужной оболочкой (Г1 и Г2) при различной скорости сдвига

Рис. 4. Параметры динамической вязкости глаз с коричневой радужной оболочкой (К1, К2 и К3) при различной скорости сдвига

Для вязкопластических жидкостей характерно уменьшение эффективной вязкости с увеличением скорости сдвига (деформации), что свидетельствует о разрушении молекулярной структуры стекловидного тела.

Несмотря на различный внешний вид кривых (рис. 1), параметры вязкости стекловидного тела в глазах с голубой радужкой характеризуются тем, что динамическая вязкость менее 1,0 Па*с при любой скорости сдвига. В свою очередь, динамическая вязкость стекловидного тела в глазах с коричневой радужкой находится в пределах от 2,99 Па*с до 0,84 Па*с и снижается до 1,0 Па*с, только при больших скоростях сдвига - 9 с-1.

Выводы

1. Параметры динамической вязкости стекловидного тела зависят от цвета радужной оболочки.

2. Реологический профиль кривых вязкости стекловидного тела имеет общие и отличительные черты в глазах с голубой и коричневой радужками.

3. Стекловидное тело глаз с голубыми радужками отличается низкими параметрами вязкости стекловидного тела.


Библиографическая ссылка

Шахматов К.С. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ СТЕКЛОВИДНОГО ТЕЛА ГЛАЗ CADAVER // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 5.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26903 (дата обращения: 23.04.2019).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252