какие факторы влияют на свойства тканей
Свойства ткани
Свойства тканей
В основном, ткани, выпускаемые современной промышленностью, используются для изготовления одежды. Одежда нужна человеку для предохранения от нежелательных влияний окружающей среды — от перепадов температуры, радиации, осадков и прочих факторов. Кроме того она защищает от повреждений кожи, защищает тело человека от пыли, загрязнений, микробов, укусов насекомых и животных.
Главными показателями гигиенических свойств тканей являются: отсутствие вредных составляющих, поглощающие свойства тканей, паро- водопроницаемость, теплозащитные свойства, пылеемкость и прочее.
Гигроскопичность- способность ткани впитывать влагу из окружающей среды. Наибольшей гигроскопичностью обладают чистошерстяные изделия. Гигроскопичность очень важна для изделий бельевого и летнего ассортимента. Способностью быстро впитывать влагу и быстро ее отдавать обладают льняные ткани, ткани из натурального шелка, вискозы, хлопка. Синтетические волокна обычно обладают небольшой гигроскопичностью. Отделка ткани может существенно влиять на гигроскопичность ткани: водоотталкивающие пропитки, пленочные покрытия, отделка лаком, противоусадочное и противосминаемое пропитывание снижают гигроскопичность тканей. Гигроскопичность ткани определяет многие свойства ткани (электризуемость, паропроницаемость, водоупорность).
Воздухопроницаемость – способность ткани пропускать воздух, она определяет вентилирующие свойства тка
Ткани из натуральных волокон, которые состоят из тонких ворсинок, обладают более высокой воздухопроницаемостью, чем ткани из монолитных химических волокон. Однако ткани, переплетение которых имеет большое количество сквозных пор обладают хорошей воздухопроницаемостью, независимо от типа волокон, входящих в состав.
Теплозащитные свойства – определяются способностью ткани проводить тепло (менять свою температуру в зависимости от температуры окружающей среды). Теплозащитные свойства зависят от теплопроводности образующих ткань волокон, плотности, толщины и отделки ткани. Самым холодным волокном считается лен, так как он имеет высокие показатели теплопроводности, теплопроводность). Низкая теплопроводность шерсти определяется наличием в центре волокон шерсти канала с воздухом.
Использование толстой пряжи, увеличение линейного заполнения ткани, применение многослойных переплетений, ворсирования увеличивают теплозащитные свойство ткани.
Паропроницаемость – способность ткани пропускать водяные пары. Это свойство обеспечивает выход излишней парообразной и капельно-жидкой влаги (пота) из пододежного слоя.
Паропроницаемость зависит от гигроскопических свойств волокон, от плотности ткани, вида переплетения и характера отделки.
Водоупорность – способность ткани сопротивляться первоначальному проникновению воды. Это свойство важно для демисезонных курток, плащей, пальто.
Электризуемость – способность ткани накапливать на своей поверхности статистическое электричество. При трении постоянно идет процесс возникновения и рассеивание электрических зарядов. Если заряды возникают и не рассеиваются на поверхности образуется определенный электрических потенциал – происходит электролизация. Синтетические волокна, имеющие низкие показатели гигроскопичности, обладают способностью сильно электролизоваться, т. е. имеют высокие электроизоляционные свойства.
Величина образующегося на поверхности ткани электрического заряда и его знак (положительный или отрицательный) оказывают биологическое воздействие на организм. Натуральные, вискозные и полиамидные (нейлон) волокна способствуют созданию на коже человека отрицательно электрического поля, которое благотворно действует на человека. Существуют специальные синтетические волокна, из которых изготовляется лечебное белье, действие которого основано именно на высокойэлектризуемости. Большинство синтетических волокон создают положительное электрическое поле, которое неблаготворно действует на человека. При разработке новых текстильных материалов электризуемость можно менять рациональным подбором компонентов, входящих в состав смеси волокон. Например, сочетание волокон, накапливающих заряды противоположного знака, снижает электризуемость.
Пылеемкость – способность материалов удерживать пыль. Наибольшую пылеемкостью обладают ткани из рыхлых пушистых нитей (бархат, велюр, вельвет).
Вредные ткани и их влияние на организм человека
Вредные ткани для тела надо уметь распознавать: каких материалов стоит опасаться, а каким можно доверять?
Вискоза
Полиэстер
Полиэстер сделан из веществ, содержащих нефтепродукты. А при взаимодействии с другими химическими веществами в ткани проявляются токсичные и даже канцерогенные свойства. В общем, Минздрав, как говорится, предупреждает.
Полиамид
Эту ткань можно встретить в колготках, чулках и леггинсах, благодаря ее высокой эластичности. Среди недостатков полиамида отмечают плохую терморегуляцию, он практически не держит тепло. А еще не впитывает влагу и очень сильно электризуется.
Нейлон
Разновидность полиамида. Считается одним из наиболее прочных материалов в промышленности. Но вот наши колготки почему-то все равно рвутся с завидной частотой. Нейлон изобрели почти сто лет назад, и обезумевшие модницы бросились скупать чулки из новой ткани, не задумываясь ни о цене, ни о качестве ткани. Между тем, нейлон практически не производит вентиляцию, не поглощает выделений организма, перегревает и увлажняет ваши ноги, а это приводит к различным инфекциям и грибкам.
Акрил
С виду эта ткань похожа на шерсть, но в ее состав входят продукты природного газа. И если тепло нашего тела акрил хранит прекрасно, что тоже роднит его с шерстью, то впускать воздух он не может, а это приводит к обильному потовыделению. К тому же, он не очень практичный, потому что уже после первой стирки растягивается.
Но если кто-то думает, что при покупке одежды из льна, хлопка, шерсти и шелка он застрахован, его ждет неприятное известие. В процессе производства такие ткани также подвергаются химическому воздействию, что может привести к печальным последствиям. И это, не говоря о процессе выращивания исходного сырья!
К сожалению, не вся одежда, которая попадает на российский рынок, сертифицирована. Мы можем только догадываться об истинном составе предметов гардероба. Но есть отдельные формулировки производителей, которые косвенно указывают на использование опасных химические соединений. Вас должны насторожить пометки: antibacterial — антибактериальный, antimicrobial — антимикробный, moisturewicking — влагоотводящий, pflegeleicht — не требует глажки, noneediron — легкий уход и т.д.
«Хорошие» ткани»
Безусловно, органические хлопок, лен и шелк при носке более комфортны с точки зрения здоровья кожи (впитывают влагу, обеспечивают нужную вентиляцию, не выделяют никаких вредных веществ – ну, если только они не были обработаны чем-нибудь ядовитым). Однако с точки зрения функциональности они сильно проигрывают тканям синтетическим, полусинтетическим и натуральным тканям с синтетическими пропитками (быстро мнутся, быстро линяют, более хрупкие, дольше сохнут и т. д.).
Самым разумным выбором, отмечают аллергологи, является исключение контакта с кожей вещей из синтетических, полусинтетических и шерстяных тканей. Но это совершенно не значит, что их нельзя носить «вторым слоем», главное, помнить о том, чтобы между синтетической подкладкой вашего любимого пиджака и вашей кожей был слой из хлопка, льна, шелка или качественной смеси из этих материалов.
Памятка подготовлена специалистами ФБУЗ “Центр гигиены и эпидемиологии в Калининградской области” на основании МУК 4.1/4.3.1485-03 “Гигиеническая оценка одежды для детей, подростков и взрослых”.
Технология. 5 класс
Конспект урока
Технология, 5 класс
Урок 16. Свойства текстильных материалов
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
Ткацкие переплетения – различные способы взаимных переплетений нитей основы и утка́, использующиеся в ткацком производстве при изготовлении тканей на ткацких станках.
Осно́ва (долевые нити) – продольная (вертикальная) система направления параллельных друг другу нитей в ткани, располагающихся вдоль обеих кромок ткани.
Нить утка (поперечные нити) – это перпендикулярная основе нить.
Кромка – не осыпающиеся края ткани.
Механические свойства тканей
Прочность тканей – это способность противостоять разрыву
Сминаемость – это способность ткани образовывать мелкие морщины и складки.
Драпируемость – это способность ткани образовывать мягкие округлые складки.
Износостойкость – это способность ткани противостоять действию трения, растяжения, сжатия, влаги, света, температуры, пота.
Физические свойства тканей
Теплозащитные свойства – это способностью ткани проводить тепло.
Пылеёмкость – это способность ткани удерживать пыль и другие загрязнения.
Гигроскопичность – это способность ткани впитывать влагу из окружающей среды.
Технологические свойства тканей
Скольжение движение одного слоя ткани относительно другого при раскрое и стачивании тканей.
Осыпаемость ткани заключается в выпадении нитей из среза ткани из-за нарушения закрепления нитей в структуре ткани.
Усадка – это уменьшение размеров ткани при стирке или утюжке.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
1. Технология. 5 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / [В.М. Казакевич, Г.В. Пичугина, Г.Ю. Семенова и др.]; под ред. В.М. Казакевича. — М.: Просвещение, 2017.
2. Чернякова В.Н. Методика преподавания курса «Технология обработки ткани»: 5-9 кл. М.: Просвещение, 2003. – 125с.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
На уроках технологии вы познакомились с тканями из натуральных волокон растительного и животного происхождения.
Свойства тканей напрямую зависят от её состава, из какого сырья произведена ткань: из растений, шерсти, шёлка, химических волокон.
Так, ткани, вырабатываемые из хлопка, мягкие, мнущиеся, хорошо впитывают влагу и быстро сохнут, сгорают, образуя пепел.
Из хлопчатобумажных тканей шьют, как правило, одежду для детей, нижнее и постельное белье, летнюю одежду.
Льняные ткани прочные, имеют мягкий блеск, очень сильно мнутся, впитывают влагу, быстро сохнут. И, также как и хлопок, хорошо горят. Из прочных волокон льна делают ткани технического назначения (чехлы, холсты для живописи, мешки, парусину), ткани для мебели, портьер, постельного белья, скатертей и салфеток. Тонкие ткани используют для пошива летних платьев, костюмов.
Ткани из шерстяных волокон ценятся за то, что хорошо держат тепло, достаточно прочные, воздухопроницаемые, хорошо впитывают влагу, отталкивают грязь, почти не сминаются.
При горении волокна спекаются, при вынесении из пламени горение прекращается, а на конце нити образуется спекшийся шарик. При этом ощущается запах жжёного пера.
Шёлковые ткани почти не сминаются, хорошо драпируются, приятны на ощупь, создают ощущение прохлады.
Они также как и шерстяные хорошо впитывают и испаряют влагу, пропускают воздух. Шёлковые ткани довольно прочные, но во влажном состоянии прочность снижается, могут давать значительную усадку при неправильном уходе.
При поджигании выделяют запах жжёного пера, не горят, спекаются.
Ткацкие переплетения разнообразны и делятся на простые (их четыре группы: полотняные, саржевые, сатиновые и атласные), мелкоузорчатые, сложные и крупноузорчатые.
Ткань получают путём переплетения нитей. От вида переплетений зависят: внешний вид ткани (рельефность, блеск, рисунок), её механические, гигиенические и технологические свойства.
Вид переплетения зависит от того, как расположены нити основы и утка.
Места перекрещивания основы с утком называют перекрытием. На свойства ткани влияют длина и сдвиг перекрытия. В каждом ряду основные и уточные перекрытия расположены таким образом, что через какое-то число нитей порядок их расположения повторяется. Такой повторяющийся рисунок переплетения называется раппортом переплетения.
Переплетения подразделяют на четыре класса: простые (главные), мелкоузорчатые, крупноузорчатые (жаккардовые) и сложные.
Простые (главные) – это переплетения полотняное, саржевое, атласное (сатиновое).
Полотняное переплетение – самое простое и распространенное, при котором лицевая сторона и изнанка ткани получаются одинаковыми. Полотняным переплетением вырабатывают бельевые, платьевые и другие ткани.
Саржевое переплетение характеризуется наличием на ткани диагоналевых полос, идущих снизу вверх направо. Ткань саржевого переплетения более плотная и растяжимая. Применяют такое переплетение при выработке платьевых, костюмных и подкладочных тканей.
Атласное (сатиновое) переплетение придает тканям гладкую блестящую поверхность, стойкую к истиранию. Лицевой застил может быть образован нитями основы (атласное) или утка (сатиновое переплетение).
Ряд свойств тканей: прочность, износостойкость, отсутствие сминаемости, особенно важно учесть при пошиве спортивной одежды, одежды для активного отдыха, для работы.
Эти свойства относятся к механическим.
Прочность тканей – это способность противостоять разрыву, она является важным свойством, влияющим на качество ткани.
Сминаемость – это способность ткани во время сжатия и давления на неё образовывать мелкие морщины и складки.
Драпируемость – это способность ткани образовывать мягкие округлые складки.
Износостойкость – это способность ткани противостоять действию трения, растяжения, сжатия, влаги, света, температуры, пота.
К группе физических свойств тканей относят свойства, влияющие на комфортность при носке.
Теплозащитные свойства определяются способностью ткани проводить тепло. Теплозащитные свойства зависят от теплопроводности образующих ткань волокон, плотности, толщины и отделки ткани. Самым холодным волокном считается лён, так как он имеет высокие показатели теплопроводности.
Пылеёмкость – это способность ткани удерживать пыль и другие загрязнения. Наибольшей пылеёмкостью обладают ткани из рыхлых пушистых нитей (бархат, велюр, вельвет).
Гигроскопичность – это способность ткани впитывать влагу из окружающей среды.
Технологические свойства учитываются при раскрое и пошиве изделий. От того насколько ткань может посесть при влажно-тепловой обработке, насколько края ткани могут осыпаться зависит величина припусков на швы и свободу облегания.
Скольжение одного слоя ткани относительно другого может происходить при раскрое и стачивании тканей. Скольжение зависит от гладкости использованных при ткачестве нитей и от вида их переплетения.
Осыпаемость ткани заключается в выпадении нитей из среза ткани из-за нарушения закрепления нитей в структуре ткани. Степень осыпаемости зависит от вида пряжи и плотности переплетения.
Усадка – это уменьшение размеров ткани при стирке или утюжке. Большая усадка ткани приводит к уменьшению размеров изделия и даже к его непригодности для дальнейшей носки.
Свойства тканей зависят от их волокнистого состава, вида переплетений нитей и особенностей отделки. Знание этих свойств помогает в подборе тканей при пошиве изделия.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля
Задание 1. Какое свойство хлопчатобумажной ткани относится к гигроскопичности?
Выберите один верный ответ.
2. Хорошо впитывает влагу
4. Горит, образуя пепел
Правильный вариант ответа:
2 (хорошо впитывает влагу)
Пояснение: Гигроскопичность (от др.-греч. ὑγρός «влажный» + σκοπέω «наблюдаю») – свойство ткани хорошо впитывать влагу.
Задание 2. Установите соответствие между названием тканей и описанием свойств.
Правильный вариант ответа:
Пояснение: Ткани, получаемые из волокон растительного происхождения, обладают свойствами растений, из которых их получили: хорошо горят, быстро сохнут, мнутся, впитывают влагу.
Ткани, получаемые из волокон животного происхождения, представляют собой белковые соединения, поэтому не горят, издают запах жженого белка (пера), хорошо впитывают влагу, почти не мнутся.
Какие факторы влияют на свойства тканей
Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь
Физико-химические свойства кожи и действие лечебных физических факторов
Журнал: Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2018;95(1): 4-13
Улащик В. С. Физико-химические свойства кожи и действие лечебных физических факторов. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2018;95(1):4-13.
Ulashchik V S. The physical and chemical properties of the skin and the action of therapeutic physical factors. Voprosy kurortologii, fizioterapii, i lechebnoi fizicheskoi kultury. 2018;95(1):4-13.
https://doi.org/10.17116/kurort20189514-13
Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь
В статье обсуждается значение физико-химических свойств кожи в действии лечебных физических факторов. Подчеркивается важность этих данных для сочетанных физиотерапевтических методов, при которых один физический фактор, изменяющий физико-химические свойства кожи, может существенно влиять на действие сочетаемых с ним других физиотерапевтических агентов. Степень кожной проницаемости представляет большой интерес для физиотерапии, так как она во многом определяет действие и терапевтический эффект некоторых физических методов лечения. Приводятся сведения о влиянии изменения проницаемости кожи на поступление в организм лекарственных веществ при физико-фармакологических методах, а также химических ингредиентов при грязелечении и бальнеотерапии. Продемонстрирована роль рН кожи в особенностях чрескожного электрофореза катионов и анионов. Показано, что снижение электросопротивления кожного барьера достоверно повышает электрофоретическое введение лекарственных веществ, а его изменение во многом определяет выбор дозиметрических параметров при электропунктуре и электроакупунктуре. Обсуждается, как изменение оптических свойств кожи можно использовать для повышения эффективности фототерапии. Подчеркивается необходимость продолжения исследований по этой актуальной для физиотерапии проблеме.
Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь
Введение
Хорошо известно, что кожа, являясь пограничным полифункциональным органом, принимает самое активное участие в жизнедеятельности организма, имеет разнообразные связи со всеми внутренними органами и системами, во многом отражает их функциональное состояние и определяет закономерности взаимодействия организма с внешней средой [1—3]. Не вызывает сомнений и важная роль кожи в физиологическом и лечебном действии физических факторов. Так, многочисленные рецепторы, заложенные в коже и трансформирующие энергию различных раздражителей в энергию нервного (рецепторного) потенциала, обеспечивают формирование рефлекторного компонента действия физиотерапевтических факторов [4, 5]. Кожа служит местом синтеза ряда биологически активных веществ (гистамин, гепарин, серотонин, цитокины, гормоны и др.), что предопределяет ее участие в гуморальном механизме действия физических методов лечения [6, 7]. Кроме того, она оказывает ограничительное влияние на распространение, поглощение и распределение энергии физических факторов, модулирует их действие на физическом и других уровнях, способствует развитию защитно-приспособительных реакций и др. [8, 9].
Предполагается, что во всех этих эффектах и реакциях кожи в отношении лечебных физических факторов важную роль играют ее физико-химические свойства. Последние могут существенно изменяться при различных физиотерапевтических воздействиях [10, 11]. Фактических же данных о влиянии физико-химических параметров кожи на действие лечебных физических факторов весьма мало, и они нередко противоречивы. Между тем эти данные могли бы способствовать управлению действием физических факторов и повышению их терапевтической эффективности, что позволяет отнести эту проблему к числу актуальных в физиотерапии. В настоящей статье обобщены важнейшие сведения, включая и собственные данные, о влиянии таких физико-химических свойств кожи, как проницаемость, электропроводность и электросопротивление, уровень рН, а также оптические свойства.
Проницаемость кожи
Под кожной проницаемостью понимают способность вещества диффундировать (проникать) через кожные покровы. Кожу относят к мембранам первого порядка, которые в подавляющем большинстве препятствуют прохождению ионов и пропускают нейтральные молекулы с выраженными липофильными свойствами [12].
Согласно R. Tregear, в большинстве случаев проникновение веществ через кожу происходит по закону Фика, выражаемому простой формулой [13]:
где: Js — поступление (приток) вещества; Кр — константа проницаемости; ΔСs — разность концентрации по сторонам мембраны.
Не прибегая к частным данным, в отношении общих закономерностей проникновения веществ через кожу можно констатировать следующее [10]:
1. Кожа человека, как правило, проницаема для жирорастворимых соединений и растворителей липидов, а также для ряда газообразных веществ и недиссоциированных молекул слабых кислот. Она отличается слабой проницаемостью для солей, кислот и оснований, диссоциирующих в водных растворах.
2. Вещества, молекулы которых имеют размеры более 200—300 Å, не проникают через неповрежденный эпидермис.
3. Максимальной проницаемостью обладают вещества, сочетающие растворимость в жирах с умеренной растворимостью в воде. Такие вещества, растворяясь в жирах, легко проникают в эпидермис, а затем растворяются в тканевой жидкости и поступают в более глубокие слои кожи.
4. При длительном контакте с кожей она становится проницаемой для значительно большего числа веществ. Отсюда вытекает целесообразность оставления на коже «солевого плаща» после бальнеологических процедур.
5. Если вещество преодолевает основной барьер кожи, то остальные слои эпидермиса и дерма, как правило, не оказывают существенного сопротивления его продвижению в глубину кожи.
Конкретные сведения о проникновении в кожу и через нее различных химических и лекарственных веществ приведены в ряде книг и обзоров [13—16].
Для усиления проницаемости кожи используют органические растворители и поверхностно-активные вещества (спирт, бензол, диметилсульфоксид (ДМСО), пирролидон, пропиленгликоль, хлороформ, ацетон и др.), а также физические факторы [17, 18].
Кожная проницаемость представляет большой интерес для физиотерапии, так как она во многом определяет действие и терапевтический эффект некоторых физических методов лечения, прежде всего физико-фармакологических, теплогрязелечения и бальнеотерапии.
В основе физико-фармакологических методов лежит сочетанное действие на организм физических факторов и вводимых лекарственных веществ, во многом определяющих их специфичность. Поступ-ление последних в организм зависит от дозиметрических параметров применяемого физического фактора и степени проницаемости кожи [19, 20]. Поскольку при этих методах вводится в организм сравнительно небольшое количество лекарственных веществ, то нередко прибегают к использованию химических или физических факторов, изменяющих морфофункциональное состояние и повышающих проницаемость кожи.
Так, для повышения проницаемости кожи и увеличения поступления в организм лекарственных веществ при электрофорезе в качестве растворителя применяют 25—50% ДМСО. Более того, на основе использования ДМСО предложен оригинальный метод лекарственного электрофореза — электродрегинг [21]. Отличия электродрегинга от традиционной методики электрофореза:
а) в организм вводится в 1,5—2,0 раза больше лекарственного вещества;
б) лекарственное вещество быстрее убывает из кожного депо и проявляет системное фармакотерапевтическое действие;
в) в крови лекарственное вещество находится в значительно большей концентрации [21, 22].
Высокая эффективность метода продемонстрирована у пациентов с язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки, пиелонефритом и хроническим панкреатитом.
Предварительная обработка кожи смесью Блюра и особенно ДМСО существенно повышает эффективность введения лекарственных веществ методом электрофореза [23]. Применение ультразвука, способствующего разрыхлению кожи и повышению ее проницаемости, заметно усиливает поступление лекарственных препаратов в организм при последующем электрофорезе [24]. Результаты этих исследований легли в основу разработки такого метода, как электрофонофорез [25]. Аналогичные данные получены и в отношении индуктотермии (индуктотермоэлектрофорез) и вакуума (вакуум-электрофорез), которые способствуют повышению эффективности электрофоретического введения лекарственных препаратов в организм и созданию более высоких их концентраций в тканях [19, 26].
Накожные аппликации гиалуронидазы, спирто-эфирной смеси, ДМСО, а также локальная гальванизация, вызывающие усиление кожной проницаемости, приводят к значительному увеличению количества вводимого ультразвуком вещества и повышению эффективности лекарственного ультрафонофореза [27].
Для повышения терапевтической эффективности лазерофореза (фотофореза) лекарственных веществ предложено его сочетать с изменяющими проницаемость кожи ультразвуком (сонофотофорез) или гальванизацией (электрофотофорез). Сонофотофорез лекарственных веществ (антибиотики, фотосенсибилизаторы) успешно используется при лечении гнойных ран, атеросклероза сосудов нижних конечностей [28], а лекарственный электрофотофорез — в терапии артериальной гипертензии и атеросклеротической окклюзии периферических сосудов [29].
При применении грязелечения одним из ключевых вопросов является проницаемость кожи, так как она определяет химический компонент действия лечебных грязей. В целях увеличения проникновения через кожу химических ингредиентов (гормоноподобные вещества, аминокислоты, органические соединения и др.) при грязелечении его сочетают с физическими факторами, которые повышают кожную проницаемость и способствуют трансдермальному транспорту веществ (с ультразвуком — пелофонотерапия, с электрическим током — электрогрязелечение, с индуктотермией — индуктотермогрязелечение и др.) [30, 31]. Достижению этой цели также способствуют нагрев лечебных грязей до определенных температур (42—44 о С) и использование грязеразводных ванн [30, 32, 33]. При последних проникновение химических ингредиентов в организм повышается за счет увеличения площади соприкосновения лечебной среды с кожной поверхностью и усиления перемещения веществ в ванне.
Действие бальнеологических процедур также во многом зависит от поступления в кожу и организм растворенных в ванне солей, газов и других физиологически активных веществ, которое определяется прежде всего кожной проницаемостью [30, 34]. Из ванн, согласно опубликованным данным, в организм проникают ионы йода, брома и мышьяка, сероводород, кислород, углекислый газ и др. [30, 31]. Интенсивность поступления химических веществ в кожу при бальнеологических процедурах зависит от их содержания в ванне, ее состава, активной реакции среды (рН), продолжительности воздействия, температуры воды и др. [30, 35]. Варьируя эти параметры бальнеопроцедур, можно повысить проникновение находящихся в ванне веществ через кожу и тем самым усилить действие химического фактора [31, 35]. Этому же способствует применение различных комбинированных бальнеотерапевтических процедур [30, 36].
Таким образом, из представленных данных со всей очевидностью следует, что проницаемость кожи играет существенную роль для многих физиотерапевтических методов, в механизме действия которых присутствует химический фактор. Поэтому увеличение кожной проницаемости может быть использовано для усиления специфического влияния химического компонента таких физиотерапевтических методов и повышения их эффективности. К сожалению, из-за недостаточности данных и противоречивости некоторых из них практическое применение этого подхода в физиотерапии пока ограничено.
рН кожи
Нормальная кожа имеет кислую реакцию: уровень ее рН колеблется от 5,0 до 6,0 [37]. Этот фактор в прошлом обозначали понятием «кислотная мантия», предполагая, что она обладает защитной функцией [38]. «Кислотная мантия» формируется за счет активной реакции всех ее слоев. Сосочковый слой дермы характеризуется слабощелочной (рН 7,6—7,4), шиповидный слой эпидермиса — слабокислой (рН 7,0—6,7), а роговой слой — кислой (рН 6,0—3,0) реакцией [15]. Кожа обладает способностью к стабилизации значений рН примерно на уровне 5,5 даже в присутствии кислот и щелочей. Обобщив точки зрения различных авторов, Н. Behrendt и М. Green [37] пришли к выводу, что кислая реакция здоровой кожи в основном обусловлена молочной кислотой, а вторичное влияние на рН кожи оказывают глутаминовая и аспарагиновая кислоты, находящиеся в поте и эпидермисе. Пирролидонкарбоксиловая кислота также считается важным компонентом, определяющим кислотность поверхности кожи [39]. Буферное состояние в коже достигается за счет системы молочная кислота/лактат, имеющей хорошую буферную емкость при рН от 4,0 до 5,0. Уровень рН является одним из основных факторов, участвующих в механизмах бактерицидности кожи [1, 15].
В свете обсуждаемой проблемы наибольший интерес представляет влияние рН кожи на ее проницаемость. Достаточно подробно этот вопрос рассмотрен в монографии Ф.И. Колпакова [14]. Имеющиеся данные позволяют отметить, что обработка кожи кислотами или щелочами в концентрациях, повреждающих эпидермальный барьер, повышает ее проницаемость для химических веществ. Степень ее повышения зависит от физико-химических свойств проникающего в кожу вещества. Если оно обладает высокой проникающей способностью, то даже незначительное изменение рН кожи может существенно повысить проницаемость для такого вещества.
Изменение рН кожи, а также рН самих лечебных сред (лечебная грязь, минеральные воды) существенно влияет на трансдермальное поступление в организм различных химических веществ [30, 31]. Весьма своеобразно изменение рН кожи сказывается на введении веществ методом электрофореза. Накожные аппликации кислоты сопровождались увеличением электрофоретического переноса в организм анионов и снижением его в отношении катионов; аппликации раствора щелочи приводили к противоположным сдвигам во введении лекарственных ионов электрическим током [23].
Влияние рН кожи на электрофорез лекарственных веществ может быть продемонстрировано в связи с существованием в ней так называемого электрофизиологического барьера [40]. Он располагается на уровне базального слоя эпидермиса и представляет собой двойной электрический слой с разнородными зарядами. Наружный слой вследствие кислой реакции имеет положительный заряд, а обращенный внутрь — отрицательный. Вследствие этого электрофизиологический барьер больше препятствует глубокому проникновению в кожу при электрофорезе катионов, чем анионов. При электроэлиминации веществ из кожи наблюдается противоположная картина. Изменение рН в зоне базального слоя эпидермиса сказывается на структуре двойного электрического слоя, что сопровождается количественными сдвигами электрофоретической проницаемости кожи [19].
рН кожи может, по-видимому, влиять и на особенности действия других физиотерапевтических методов, но фактические данные по этому вопросу в доступной литературе отсутствуют.
Электропроводность и электросопротивление кожи
Значение электрических характеристик кожи для физиотерапии определяется прежде всего тем, что большинство физиотерапевтических методов (воздействий) по своей природе являются электрическими. Это предполагает их тесное взаимодействие с электрическими процессами в биологических тканях, прежде всего в кожных покровах. Применение физиотерапевтических факторов неэлектрической природы также может сопровождаться электрическими взаимодействиями за счет термо-, пьезо- и фотоэлектрического эффектов, вызывая изменения концентрации и состояния ионов, сказывающиеся на электрических свойствах кожи и других тканей [41, 42].
Принято считать, что электрические свойства кожи, в частности электропроводность и электросопротивление, позволяют судить о ее функциональном состоянии и влиянии на нее внешних и внутренних факторов [43, 44]. Электропроводность кожи весьма низкая, определяется электропроводностью эпидермиса, зависимой от его толщины и содержания в нем воды и электролитов. Повышение температуры кожи на 1 о С сопровождается увеличением ее электропроводности на 2% [35]. Величина электропроводности и электросопротивления кожи теснейшим образом связана с интенсивностью потоотделения и концентрацией солей в тканевой жидкости [1, 15, 35]. Чем больше выделяется пота, тем меньше электросопротивление и выше электропроводность кожи. Лишенная потовых желез кожа (при наследственной эктодермальной дисплазии) характеризуется постоянным высоким электросопротивлением. Любые фармакологические воздействия (пилокарпин, ацетилхолин, адреналин и др.), стимулирующие потоотделение, сопровождаются повышением электропроводности кожи [44]. Электропроводность кожи зависит от возраста: у детей и подростков она выше, чем у взрослых. Кожа, находящаяся в состоянии отека, пропитанная тканевой жидкостью или воспалительным экссудатом, обладает по сравнению с нормальной кожей более высокой электропроводностью [19, 35]. На нее влияет состояние нервной и эндокринной систем организма. При возбуждении нервной системы электропроводность кожи повышается, уменьшается ее сопротивление электрическому току. Весьма существенно электропроводность кожи может изменяться при гормональной терапии, хирургических вмешательствах, многих патологических процессах, повреждениях кожного покрова [13, 35, 43]. Все эти нюансы, как известно, учитываются при проведении физиотерапевтических, в особенности электролечебных, процедур.
Весь спектр факторов, влияющих на электропроводность кожи, обобщен П.П. Слынько [35] в виде диаграммы. К сожалению, конкретные сведения о влиянии перечисленных факторов на электрические свойства кожи автором не приведены. Среди названных факторов не указаны лечебные физические факторы, хотя их влияние на электропроводность кожи теоретически представляется несомненным и важным для физиотерапии. Из имеющихся данных можно указать на влияние ультрафиолетовых лучей [45], гальванического тока [19, 46], массажа и электропунктуры [47] на электрические свойства кожи. В руководствах и учебниках указывается, что такие физические факторы, как ультразвук, микроволны и магнитные поля, изменяют электропроводность кожи. В них также подчеркивается, что происходящие изменения электрических свойств кожи играют определенную роль в биофизических механизмах действия этих физических факторов [48—50].
Поскольку показатели проницаемости кожи коррелируют с величиной ее омического сопротивления, то последняя должна существенно влиять и на введение лекарственных веществ с помощью электрофореза. Это предположение во многом подтвердилось в наших исследованиях по лекарственному электрофорезу [19, 23]. Результаты их можно свести к следующим положениям:
1. Смачивание кожи водой, сопровождающееся снижением ее электросопротивления, повышало по сравнению с просушенной кожей количество вводимых постоянным током лекарственных веществ на 17—23%.
2. Обезжиривание кожи с помощью спирта или смеси Блюра, а также удаление загрязнений кожи (туалет), приводящие к уменьшению электросопротивления, достоверно повышают трансдермальное введение лекарственных веществ электрофоретическим способом.
3. Количество вводимого в организм при электрофорезе и других физико-фармакологических методах лекарственного вещества хорошо коррелирует с числом активных желез в области проведения процедур (r=0,82—0,91). Искусственно вызываемое увеличение числа функционирующих кожных желез, характеризующееся снижением электросопротивления кожи, сопровождается повышением количества вводимых электрофорезом веществ.
4. Увеличение температуры кожи приводит к уменьшению электросопротивления. Количественные исследования лекарственного электрофореза показали, что использование рабочих растворов различной температуры, оказывающих влияние на температуру кожного покрова, существенно изменяет трансдермальный транспорт лекарственных веществ гальваническим током: небольшое повышение температуры (на 0,5—1,0 °С) увеличивает его, а охлаждение и применение сильно нагретых растворов тормозит.
5. Сочетание лекарственного электрофореза с физическими факторами (индуктотермия, ультразвук, микроволны), снижающими электросопротивление кожи и повышающими ее проницаемость, способствуют введению большего количества лекарственного вещества и повышают терапевтическую эффективность метода в целом.
Можно также отметить, что состояние электрических свойств кожи в точках акупунктуры не только используется для их нахождения, но и во многом определяет выбор параметров воздействия при пунктурной физиотерапии, в особенности при электропунктуре и электроакупунктуре [51—53].
Таким образом, хотя теоретически представляется весьма значимым влияние электрических свойств кожи на механизм и особенности действия лечебных физических факторов, фактические данные об этом весьма немногочисленны. Надо полагать, что расширение таких сведений будет способствовать более осмысленному и эффективному использованию физических методов лечения в клинической медицине.
Оптические свойства кожи
Гетерогенность внутренней структуры, а также наличие поглощающих свет веществ определяют сложные закономерности взаимодействия оптического излучения различной длины волны с кожей человека и важность ее оптических свойств в фотобиологии и фототерапии. Определению оптических параметров кожи посвящено относительно небольшое число работ. Из них следует, что отражение света слабопигментированной кожей достигает 43—55% и зависит от многих факторов (температура тела, пол, возраст, состояние кровообращения и др.). Пигментированная кожа отражает оптическое излучение на 6—8% слабее. У мужчин коэффициент отражения на 5—7% ниже, чем у женщин [54]. Учитывая важную роль отражения света, при дозиметрии фототерапевтических процедур, в частности лазеротерапии, в лазерных терапевтических аппаратах рекомендуется использовать биофотометрические насадки с нормируемыми характеристиками [55].
Охлаждение участка кожи вызывает уменьшение отражения света на 10—15% [56]. Этот эффект используется нами, например, при комбинировании хлорэтиловых блокад и ультрафиолетовых облучений у пациентов с болевыми синдромами. Нанесение на кожу различных лекарственных веществ также сопровождается изменением ее отражающей способности: в зависимости от лекарственной формы и цветности она может либо возрастать, либо снижаться [57]. Кожа является сильно рассеивающей средой, так как состоит из большого числа случайно распределенных в объеме рассеивающих центров [58, 59], размеры которых в большинстве случаев соизмеримы с длиной волны применяемых оптических излучений. Рассеяние кожей наиболее значительно в области длин волн от 600 до 1500 нм [59, 60]. Степень рассеяния света зависит также и от оптических свойств кожного покрова.
Кожа, как и другие биологические ткани, характеризуется спектральной зависимостью поглощения оптического излучения. Ею усиленно поглощаются ультрафиолетовые и близлежащие к ним лучи, а также лучи с длиной волны более 1400—2000 нм. Наименьшее поглощение света кожей наблюдается в диапазоне длин волн от 800 до 1200 нм. Этот спектральный диапазон в фотобиологии часто называют «терапевтическим окном». Оптические излучения данного диапазона могут использоваться для воздействия на более глубоко расположенные патологические очаги и внутренние органы [54, 56, 61].
Кожа содержит хромофоры, которые поглощают свет в видимой и ближней ультрафиолетовой областях. К их числу относятся витамины, флавины, флавиновые ферменты, гемоглобин, меланин, каратиноиды и др. В инфракрасной области поглощение кожи определяется в основном водой [62]. Можно отметить, что в эпидермисе наибольший коэффициент поглощения имеет меланин, а в дерме — гемоглобин и оксигемоглобин.
Характер и последствия взаимодействия оптического излучения с телом человека определяется и его проникающей способностью, которая во многом зависит от оптических свойств кожных покровов. Глубина проникновения света возрастает при переходе от ультрафиолетового излучения до видимого (оранжевого): с 0,7—0,8 до 2,5 мм, а для красного диапазона излучения соответствует уже 20—30 мм. В ближнем инфракрасном диапазоне оптического излучения проникающая способность достигает максимальных значений (60—70 мм), а затем вновь резко снижается [54, 63].
Нами совместно с физиками проведен анализ важнейших параметров кожи, влияющих на распространение в ней света (лазерного излучения) различной длины волны. К основным параметрам, которые наиболее существенно влияют на закономерности переноса света в среде и требуют учета при дозировании фототерапии, отнесены толщина эпидермиса, концентрация меланина в нем, объемная концентрация кровеносных сосудов, степень оксигенации крови и средний диаметр капилляров в зоне воздействия. По этим данным были рассчитаны значения коэффициента отражения и глубины проникновения лазерного излучения различной длины волны в нормальную и патологически измененную (витилиго, красная волчанка, отек кожи, острая рана) кожу. С учетом глубины проникновения и коэффициента отражения лазерного излучения различной длины волны были построены графики, характеризующие среднюю глубину проникновения лазерного излучения используемых в физиотерапии длин волн, и составлены таблицы поглощенных доз лазерного излучения для различных морфофункциональных состояний кожи [64]. Эти данные, вероятно, могут быть использованы для более точного дозирования лазерной терапии.
Согласно приведенным данным, изменением оптических свойств кожи и выбором длины волны можно влиять на биологическое действие и терапевтическую эффективность оптического излучения. Так, для более поверхностных воздействий (в дерматологии и косметологии) целесообразно использовать источники, работающие в ультрафиолетовой и близлежащих видимых областях спектра, для которых характерны неглубокое проникновение и хорошее поглощение. При необходимости воздействия на глубокорасположенные патологические очаги или внутренние органы, для надвенного облучения крови рекомендуется пользоваться лазерами и другими светотерапевтическими приборами, работающими в инфракрасной области спектра. При этом, вне сомнения, важно учитывать и особенности биологического действия оптических излучений различной длины волны [48].
Отражение и рассеивание света зависит от угла его падения на кожную поверхность [54]. Поэтому при проведении фототерапевтических процедур оптическое излучение следует направлять перпендикулярно к облучаемой поверхности, что обеспечивает минимальное отражение светового потока и его максимальное биологическое действие.
Для снижения отражения кожей оптического излучения можно воспользоваться охлаждением кожного покрова. Как уже отмечалось, охлаждение кожи снижает коэффициент отражения на 10—15%. Повышение температуры кожи увеличивает рассеивание света в дерме и снижает его в подкожно-жировом слое [65].
Изменить отражение кожей световых лучей и тем самым увеличить их действие можно также с помощью минеральных масел, имеющих показатель преломления от 1,46 до 1,48 [66]. Для этих целей предлагается также использовать димексид, глицерин и пропиленгликоль [67]. Применение этих просветляющих агентов хорошо себя зарекомендовало при удалении татуировок [68] и комплексной терапии красного плоского лишая [69]. Данный прием используется также и при чрескожном лазерном облучении крови.
При изучении механизмов взаимодействия света с различными компонентами тканей, а также для повышения избирательности поглощения света патологически измененными структурами клеток или тканей применяют окрашивание (тушь, метиленовая синь и др.). В клинической медицине этот подход находит все большее применение при фотохимиотерапии псориаза и некоторых пролиферативных заболеваний [70, 71].
В последние годы активно развивается антимикробная фотодинамическая терапия, основанная на фотодеструкции патогенных микроорганизмов при сочетанном воздействии красителя-сенсибилизатора и оптического излучения с длиной волны, соответствующей спектру поглощения красителя. Для широкого практического внедрения антимикробной фотодинамической терапии необходимы доступные, разрешенные к использованию сенсибилизаторы, спектральный диапазон поглощения которых соответствует спектру излучения сертифицированных фототерапевтических аппаратов на основе лазерных или светодиодных источников. Нами в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии изучены различные типы антимикробных лекарственных препаратов, обладающих способностью к генерации синглетного кислорода. Показано, что в качестве таких фотосенсибилизаторов могут быть использованы фурацилин, фурасол, диагиперон, а также настойка эвкалипта. Фотодинамическая терапия с применением в качестве фотосенсибилизатора указанных антибактериальных средств эффективна при лечении нейродистрофических заболеваний женских половых органов, патологий периодонта, гнойно-воспалительных заболеваний ЛОР-органов и др. [72].
При фототерапии, прежде всего при лазеротерапии и лазеропунктуре, для улучшения оптических свойств кожи (и подлежащих тканей) и повышения эффективности лечения прибегают к компрессии (дозированному давлению на кожу торцом световода или излучающей головкой). Этот прием за счет уменьшения толщины ткани и удаления крови из облучаемого участка в несколько раз увеличивает глубину проникновения оптического (лазерного) излучения [73]. Аналогичные изменения оптических свойств кожи вызывает и ее растяжение [66].
Для изменения оптических свойств кожи можно использовать воздействие лечебными физическими факторами. Ультрафиолетовое облучение кожи, например, приводит к возникновению эритемы, образованию меланина, отеку и другим эффектам, которые существенно изменяют оптические параметры кожи и сказываются на эффективности последующих физиотерапевтических, прежде всего фототерапевтических, процедур [66]. Магнитное поле, как полагают многие авторы, изменяет электростатические взаимодействия между диполями, ионами, диполями и ионами, что оказывает влияние на дифракцию и рассеивание света. Оно, снижая их в облучаемой ткани, обеспечивает на этом фоне более глубокое (на 25%) проникновение и эффективное действие лазерного облучения [48, 74]. Этот механизм, по-видимому, реализован в методе магнитолазеротерапии, который эффективнее обычной лазеротерапии при многих заболеваниях [48, 61, 74, 75]. Изменение оптических свойств кожи, по нашему мнению, во многом определяет особенности действия и эффективность и других сочетанных методов фототерапии. Дальнейшее углубленное изучение оптических свойств кожи будет содействовать оптимизации светолечебных методов и повышению их терапевтической эффективности при многих заболеваниях.
Заключение
Физико-химические свойства кожи, являющейся входными воротами при абсолютном большинстве физических методов лечения, во многом определяют закономерности отражения, распространения, проникновения и поглощения энергии физических факторов. С одной стороны, важно знать, как и какие физиотерапевтические методы влияют на физико-химические параметры кожи, чтобы использовать их для коррекции нарушений при различных заболеваниях. Сегодня имеются отдельные сведения о влиянии лечебных физических факторов на проницаемость, уровень рН, оптические и электрические свойства кожи, однако их явно недостаточно для широкого практического использования. С другой стороны, большой интерес представляет использование изменений физико-химических характеристик кожи для оптимизации физиотерапевтических процедур и повышения их эффективности. Особенно важны эти данные для сочетанных физиотерапевтических методов, при которых один физический фактор, изменяющий физико-химические свойства кожи, может существенно влиять на действие сочетаемых с ним других физиотерапевтических агентов. Имеющиеся отдельные положительные примеры использования изменений физико-химических свойств кожи (проницаемости и уровня рН для повышения эффективности физико-фармакологических методов; оптических свойств в фототерапии; электрических свойств для повышения количества вводимых лекарственных веществ с помощью электрофореза и сочетанных методов и др.) позволяют отнести данную проблему к числу актуальных для физиотерапии и считать необходимым проведение дальнейших углубленных комплексных исследований с использованием современных методов и технологий.
Источник финансирования: поисково-аналитическая работа по подготовке статьи проведена на личные средства автора.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.