Паропроницаемость мембранных тканей: Паропроницаемость и ret мембраны | BASK

Паропроницаемость и ret мембраны | BASK

Паропроницаемость – одна из двух главных характеристик мембранной ткани. Её значение говорит о том, как будет «дышать» мембрана во время интенсивной нагрузки. Ret – ещё один способ оценить это свойство мембраны. В статье мы расскажем вам о лабораторных методах измерения этих величин.

Паропроницаемость (г/м2, g/m2) – количество паров воды, которое способен пропустить квадратный метр мембраны. Это цифра, которая характеризует дышимость мембраны, способность выводить испарения от тела из под одежды или предмета снаряжения.

Сопротивление проникновению паров (ret – resistance evaporative thermique, moisture permeability resistance), m2pa/w. Фактически это сопротивление квадратного метра мембраны, оно является обратным понятием паропроницаемости.

Чтобы определить паропроницаемость материала, производители используют ряд методов. Они значительно отличаются друг от друга и описывают работу мембраны в разных условиях. Именно поэтому мы советуем вам не слепо ориентироваться на цифры паропроницаемости. Уточняйте, в каких экспериментах они получены.

JIS L 1099 a1 – вертикально стоящая чашка

Абсорбент (хлорид кальция) помещаем в сосуд в форме цилиндра с открытым верхом. Исследуемым образцом плотно закрываем ёмкость сверху – тканью к сосуду, мембраной наружу. Помещаем конструкцию в контролируемые условия – в камеру, где поддерживаем температуру 40°С, относительную влажность 90%.

Под действием разницы концентрации (давления) водяных паров снаружи и внутри сосуда происходит диффузия паров через мембрану внутрь сосуда, где пар абсорбирует хлорид кальция. Через некоторое время взвешиваем осушитель и, сравнивая его вес с весом в начале измерения, выясняем сколько водяных паров прошло через мембрану и соответственно поглощено абсорбентом. Результат экстраполируем до величины g/(m2 24h).

Данный метод ничего не говорит о конденсации. Он показывает поведение мембраны при низких физических нагрузках с низким потоотделением.

JIS L 1099 a2

Модифицированный вариант a1. В данном методе мы наливаем в сосуд воду температурой 40°С. Плотно закрываем сосуд исследуемым образцом – мембраной к сосуду. Помещаем конструкцию в контролируемые условия: температура – 40°С, относительная влажность – 50%. Под действием разницы концентрации (давления) водяных паров внутри сосуда и снаружи происходит диффузия паров через мембрану из сосуда в окружающее пространство. Через определённое время взвешиваем сосуд и, сравнивая его вес с весом в начале измерения, выясняем, сколько водяных паров прошло через мембрану.

Данный метод ничего не говорит о конденсации, и характеризует поведение мембраны при низких физических нагрузках с низким потоотделением.

JIS L 1099 b1 – перевернутая чашка

Абсорбент – раствор ацетата калия, помещаем в перевернутый сосуд, закрытый пленкой PTFE (политетрафторэтилен). PTFE настолько водонепроницаем и хорошо дышит, что не оказывает влияния на измерения. Исследуемым образцом плотно закрываем сосуд поверх PTFE – тканью к PTFE и мембраной наружу.

Конструкцию частично погружаем в большую ёмкость с водой. Под действием абсорбционных сил раствора ацетата калия, который непосредственно прилегает к PTFE, происходит диффузия воды через мембрану внутрь абсорбента для выравнивания концентраций в растворах внутри и снаружи. Через некоторое время осушитель взвешиваем и, сравнивая его вес с весом в начале измерения, выясняем, сколько водяных паров прошло через мембрану.

Измерения по данному методу коррелируют с конденсацией – чем больше водяных паров прошло, тем меньше конденсация на мембране, и показывают поведение мембраны в условиях высоких физических нагрузок с высоким потоотделением.

JIS L 1099 b2 – перевернутая чашка без непосредственного контакта с водой

В отличии от метода b1, исследуемый образец закрывается ещё одним слоем PTFE. Тем самым, исключается контакт мембраны с водой в которую она погружена.

ISO 11092:1993 – потеющая тёплая пластина

Этот метод считается наиболее реалистичным и отражающим условия комфорта в реальных условиях. В нём лабораторные данные сопоставляются с ощущением комфорта людей, выполняющих упражнения или бегущих по беговой дорожке.

Исследуемый образец – мембрану, размещаем на металлизированной пористой тарелке. Тарелка подогревается, а через мелкие отверстия в тарелке подается вода температурой 35°С – так мы имитируем процесс потоотделения. Снаружи конструкция обдувается потоком воздуха с контролируемыми параметрами. В процессе измерений температуру тарелки поддерживаем на постоянном уровне.

По мере того, как вода проходит через мембрану, она испаряется. На испарение воды тратится энергия тарелки, для поддержания постоянной температуры тарелки мы её снова и снова подогреваем. Ret рассчитывают исходя из количества энергии, которая затрачивается на поддержание постоянной температуры пластины. Чем больше энергии, тем интенсивнее испарение через мембрану, а значит ткань оказывает меньшее сопротивление парам воды. Меньше сопротивление – больше паропроницаемость, т.е. чем меньше ret, тем лучше.

Теперь вы можете оценить существенное несоответствие результатов, получаемых разными методами. Так показатели a1 и b1 никак не коррелируют – цифра по a1 ничего не говорит о том, что показывает b1. Методы b1 и ISO 11092 по сути близки, но о каких-то конкретных соотношениях говорить трудно – их не вычислить по какой-либо формуле. Производители же указывают одинаковые единицы: 10 000, 20 000 и т.д.

Также не стоит забывать о том, что со временем, и даже после первой носки, показатели мембраны падают. И только добросовестные производители учитывают этот факт в публикуемых характеристиках мембраны.

Паропроницаемость и воздухопроницаемость одежды — в чем разница?

Наверняка многие употребляют слово «дышащий» и к тканям, подразумевая, что они хорошо пропускают воздух. Однако это неверное высказывания с чисто физической точки зрения – одежда дышать не может, дышит наше тело. Но не только легкими, а еще и поверхностью кожи. А когда температура окружающей среды повышается, организм начинает вырабатывать пот, который, испаряясь, уносит часть тепла с собой. При этом тело охлаждается. Однако при очень быстром испарении большого количества жидкости с тела можно получить переохлаждение и простыть. Это не касается жарких африканских стран, а вот в умеренном и резко-континентальном климате человеку приходится регулировать температуру своего тела при помощи теплой одежды из тканей, которые постоянно подвергаются изменениям, модернизации и становятся все совершеннее.

Для начала внесем небольшое уточнение – одежда не дышит, дышит тело человека. А дышащие свойства одежды – это ее способность отводить испарения с поверхности кожи и направлять их на лицевую сторону ткани, где влага может спокойно испариться, при этом не унося с собой избытка тепла.

«Дышащая» одежда помогает телу сохранить оптимальную температуру, не перегревая его и не допуская переохлаждения. Сам термин «дышащий» подразумевает два понятия – паропроницаемость и воздухопроницаемость. Разберем, чем они отличаются и как эти показатели влияют на их использование для создания спортивной одежды.

Паропроницаемость ткани

Это способность ткани удерживать или пропускать пар. В производстве одежды для спорта и активного отдыха паропроницаемость играет очень важную роль, от этого зависит, будет ли спортсмену сухо и комфортно или же он вспотеет за полчаса и попросту замерзнет в мокрой одежде. В какой-то мере все утеплители и ткани, использующиеся для пошива спортивной одежды, обладают определенными показателями паропроницаемости. Но количественно эти показатели присутствуют только на мембранных тканях и на очень малом проценте тканей, не обладающих водоотталкивающими свойствами. Измеряют этот индекс в г/м²/24 часа, то есть, результатом будет вес пара в граммах, который успел пройти через 1м² ткани за сутки.

Чем выше число, тем большей паропроницаемость обладает ткань. Обозначается он аббревиатурой MVTR («moisture vapor transmission rate» или «скорость прохождения водяного пара»).

Способы измерения паропроницаемости

Поскольку условия, влияющие на работу мембраны, могут очень сильно различаться – погода, влажность, давление, индивидуальные особенности организма – создать единую систему проверки не представляется возможным. Поэтому для сравнения между собой различных мембранных тканей используют одновременно несколько методик. В настоящее время чаще используют три способа.

«Японский» тест со стоящей чашкой

Суть метода в том, что испытываемый образец ткани растягивается и фиксируется поверх стоящей чашки, которая наполнена мощным сорбентом – хлоридом кальция. После чего чашка с тканью помещаются в термогидростат на определенное время, где показатель влажности около 90%, а температура 40°С. Вывод делают исходя из того, на сколько потяжелел хлорид кальция. Этот способ очень удобен для определения паропроницаемости тканей, не обладающих водостойкостью, так как здесь отсутствует контакт ткани с водой.

«Японский» тест с перевёрнутой чашкой

Теперь ткань фиксируется поверх чашки с водой, после чего конструкция переворачивается и крепится над чашкой с водопоглотителем. Через определенный промежуток времени сорбент взвешивают и вычисляют MVTR. Второй способ более популярен за счет более высокой точности. Обычно именно его результаты обозначены на ярлыках одежды. Наиболее дышащие мембраны по этому тесту имеют показатель MVTR 20 000 г/м²/24ч. Если его значение ниже – например, 10 000-15 000, то это считается средней паропроницаемостью. такие вещи подходят для небольшой двигательной активности. А для самой низкой активности выбирайте показатель 5-10 000 г/м²/24ч.

Но пока ни одна тестовая методика не дает абсолютных показателей, поэтому производители стараются использовать все доступные. Также причиной этого послужило и различие типов мембран. Например, поровые ламинаты почти не препятствуют прохождению пара, он проходит сквозь микроскопические мембранные поры. А принцип работы беспоровых мембран схож с действием промокашки – влага проходит изнутри наружу по гидрофильным полимерным цепочкам внутри мембраны. Поэтому абсолютно нормально, что один и тот же тест может показывать разные результаты для двух видов мембран. Поэтому сравнивать разные виды мембран смысла не имеет, если вы не знаете, какие методики применялись для теста.

Воздухопроницаемость ткани – что это?

Как понятно из названия, это способность ткани пропускать воздух, то есть. можно смело заменять воздухопроницаемость на продуваемость. Если методы проверки на паропроницаемость очень неоднозначны, то тесты на продуваемость относительно однообразны и стабильны. Для проверки применяется тест Фразера, определяющий, какой объем воздуха пройдет через ткань за определенный отрезок времени. Условия теста – скорость потока воздуха должна составлять 30 миль в час. Измеряется воздух в кубических футах, и высчитывается количество футов, прошедших сквозь материал за одну минуту. Обозначение этого показателя –  CFM (cubic feet per minute – кубических футов за минуту). Чем выше показатель, тем большей продуваемостью обладает материал. Например, беспоровая мембрана не продувается абсолютно – показатель  0 CFM. Это значение на этикетках производители указывают крайне редко. А вот в описаниях материалов для изготовления одежды софтшелл.

В последнее время о показателях воздухопроницаемости стали вспоминать гораздо чаще. Ведь с воздушным потоком влага с тела человека испаряется гораздо интенсивнее, снижая риск перегрева. Целью производителей была ткань, которая ву достаточной мере пропускает воздух, одновременно  не давая человеку замерзнуть. И такой ткань. стала мембрана Polartec Neoshell. Она имеет показатель продуваемости больше, чем традиционные мембраны, что позволило ей гораздо лучше работать в ветреную погоду и при высокой активности спортсмена.

Чем сильнее ветер, тем более активно мембрана отводит влагу от тела, испаряя ее. При этом поверхность ткани задерживает порядка 99% ветра, не давая телу замерзнуть. Эти уникальные свойства софтшелла нкашли применении в изготовлении однослойных штормовых палаток, которые великолепно показали себя при штормовом ветре. 

Для нижних слоев одежды не менее важна и паропроницаемость, и воздухопроницаемость. Ведь прежде, чем достигнуть мембраны, влага должна пройти остальные слои одежды. Качественное термобелье и флисовый утепляющий слой, в качестве которого рекомендуется неплотный флис, отлично справляются с этой задачей. На сегодняшний день рынок предлагает усовершенствованные вещи утепляющего слоя со средней продуваемостью, которые можно использовать в качестве  самостоятельного предмета верхней одежды. В качестве утеплителя в них использованы принципиально новые материалы – Polartec Alpha либо синтетические наполнители, позволяющие использовать ткань с более высокой воздухопроницаемостью.

Зависимое от времени влияние проницаемости клеточной мембраны на измерения МРТ-диффузии

1. Cory DG, Garroway AN. Измерение вероятностей поступательного смещения с помощью ЯМР: индикатор разделения. Магн Резон Мед. 1990;14(3):435–444. [PubMed] [Google Scholar]

2. Tanner JE. Нестационарная диффузия в системе, разделенной проницаемыми барьерами — приложение к ЯМР-измерениям с импульсным градиентом поля. J Chem Phys. 1978; 69 (4): 1748–1754. [Академия Google]

3. Таннер Дж. Э. Внутриклеточная диффузия воды. Арх Биохим Биофиз. 1983;224(2):416–428. [PubMed] [Google Scholar]

4. Шафер А., Чжун Дж., Гор Дж. К. Теоретическая модель диффузии воды в тканях. Магн Резон Мед. 1995;33(5):697–712. [PubMed] [Google Scholar]

5. Xu J, Does MD, Gore JC. Чувствительность измерений МР-диффузии к изменениям внутриклеточной структуры: влияние размера ядра. Магн Резон Мед. 2009;61(4):828–833. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

6. Colvin DC, Jourquin J, Xu J, Does MD, Estrada L, Gore JC. Влияние внутриклеточных органелл на кажущийся коэффициент диффузии молекул воды в культивируемых эмбриональных клетках почек человека. Магн Резон Мед. 2011;65(3):796–801. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

7. Moseley ME, Kucharczyk J, Mintorovitch J, Cohen Y, Kurhanewicz J, Derugin N, Asgari H, Norman D. Диффузионно-взвешенная МРТ острого инсульта: корреляция с Т2-взвешенной и магнитно-резонансной МРТ у кошек. AJNR Am J Нейрорадиол. 1990;11(3):423–429. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

8. Zhao M, Pipe JG, Bonnett J, Evelhoch JL. Раннее обнаружение ответа на лечение с помощью диффузионно-взвешенной 1H-ЯМР-спектроскопии в мышиной опухоли in vivo. Бр Дж Рак. 1996;73(1):61–64. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

9. Паттерсон Д.М., Падхани А.Р., Коллинз Д.Дж. Технологическое понимание: МРТ с диффузией воды — потенциальный новый биомаркер ответа на терапию рака. Nat Clin Pract Oncol. 2008;5(4):220–233. [PubMed] [Академия Google]

10. Padhani AR, Liu G, Koh DM, Chenevert TL, Thoeny HC, Takahara T, Dzik-Jurasz A, Ross BD, Van Cauteren M, Collins D, Hammoud DA, Rustin GJ, Taouli B, Choyke PL. Диффузионно-взвешенная магнитно-резонансная томография как биомаркер рака: консенсус и рекомендации. Неоплазия. 2009;11(2):102–125. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

11. Beaulieu C. Основы анизотропной диффузии воды в нервной системе — технический обзор. ЯМР Биомед. 2002;15(7–8):435–455. [PubMed] [Академия Google]

12. День Р.Е., Китчен П., Оуэн Д.С., Бланд С., Маршалл Л., Коннер А.С., Билл Р.М., Коннер М.Т. Аквапорины человека: регуляторы трансклеточного потока воды. Предметы поколения BBA. 2014; 1840(5):1492–1506. [PubMed] [Google Scholar]

13. Мейер С., Дреер В., Лейбфриц Д. Диффузия в разделенных системах. I. Сравнение аналитической модели с имитацией. Магн Резон Мед. 2003;50(3):500–509. [PubMed] [Google Scholar]

14. Pfeuffer J, Flogel U, Dreher W, Leibfritz D. Ограниченная диффузия и обмен внутриклеточной воды: теоретическое моделирование и временная зависимость диффузии измерений 1H ЯМР перфузируемых глиальных клеток. ЯМР Биомед. 1998;11(1):19–31. [PubMed] [Google Scholar]

15. Pfeuffer J, Flogel U, Leibfritz D. Мониторинг объема клеток и времени водообмена в перфузируемых клетках с помощью диффузионно-взвешенной 1H ЯМР-спектроскопии. ЯМР Биомед. 1998;11(1):11–18. [PubMed] [Google Scholar]

16. Zhao L, Kroenke CD, Song J, Piwnica-Worms D, Ackerman JJ, Neil JJ. Внутриклеточная водоспецифическая MR клеток, прикрепленных к микрошарикам: продолжительность внутриклеточного водного обмена клеток HeLa. ЯМР Биомед. 2008;21(2):159–164. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

17. Thelwall PE, Grant SC, Stanisz GJ, Blackband SJ. Призраки эритроцитов человека: исследование происхождения мультиэкспоненциальной диффузии воды в модельной биологической ткани с помощью магнитного резонанса. Магн Резон Мед. 2002;48(4):649–657. [PubMed] [Google Scholar]

18. Badaut J, Ashwal S, Adami A, Tone B, Recker R, Spagnoli D, Ternon B, Obenaus A. Мобильность воды в мозге снижается после ингибирования астроцитарного аквапорина-4 с помощью РНК-интерференции. J Cereb Blood Flow Metab. 2011;31(3):819–831. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

19. Мейер С., Дреер В., Лейбфриц Д. Диффузия в отдельных системах. II. Диффузионно-взвешенные измерения тканей мозга крыс in vivo и postmortem при очень больших значениях b. Магн Резон Мед. 2003;50(3):510–514. [PubMed] [Google Scholar]

20. Benveniste H, Hedlund LW, Johnson GA. Механизм выявления острой ишемии головного мозга у крыс методом диффузионно-взвешенной магнитно-резонансной микроскопии. Инсульт. 1992;23(5):746–754. [PubMed] [Google Scholar]

21. Bailey C, Giles A, Czarnota GJ, Stanisz GJ. Обнаружение апоптотической гибели клеток in vitro в присутствии Gd-DTPA-BMA. Магн Резон Мед. 2009 г.;62(1):46–55. [PubMed] [Google Scholar]

22. Nilsson M, Latt J, van Westen D, Brockstedt S, Lasic S, Stahlberg F, Topgaard D. Неинвазивное картирование диффузионного обмена воды в человеческом мозге с использованием визуализации фильтрообмена. Магн Резон Мед. 2013;69(6):1573–1581. [PubMed] [Google Scholar]

23. Аллен Д.Г., Уайтхед Н.П. Мышечная дистрофия Дюшенна — Что вызывает повышенную проницаемость мембран в скелетных мышцах? Int J Biochem Cell Biol. 2011;43(3):290–294. [PubMed] [Академия Google]

24. Ху Дж., Веркман А.С. Увеличение миграции и метастатического потенциала опухолевых клеток, экспрессирующих аквапориновые водные каналы. FASEB J. 2006; 20 (11): 1892–1894. [PubMed] [Google Scholar]

25. Xu J, Xie J, Jourquin J, Colvin DC, Does MD, Quaranta V, Gore JC. Влияние фазы клеточного цикла на кажущийся коэффициент диффузии в синхронизированных клетках обнаружено с помощью временной диффузионной спектроскопии. Магн Резон Мед. 2011;65(4):920–926. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

26. Gore JC, Xu J, Colvin DC, Yankeelov TE, Parsons EC, Does MD. Характеристика структуры ткани в различных масштабах длины с использованием временной диффузионной спектроскопии. ЯМР Биомед. 2010;23(7):745–756. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

27. Сюй Дж., Доктор медицинских наук, Гор Дж.К. Зависимость временных спектров диффузии от микроструктурных свойств биологических тканей. Магнитно-резонансная томография. 2011;29(3):380–390. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

28. Jamur MC, Oliver C. Пермеабилизация клеточных мембран. Методы Мол Биол. 2010; 588: 63–66. [PubMed] [Google Scholar]

29. Seeman P, Cheng D, Iles GH. Структура мембранных отверстий при осмотическом и сапониновом гемолизе. Джей Селл Биол. 1973; 56 (2): 519–527. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

30. Эш Р., Баррер Р.М., Крейвен Р.Дж.Б. Кинетика сорбции и теория запаздывания.1. Постоянный коэффициент диффузии. J Chem Soc Farad T 2. 1978; 74:40–56. [Google Scholar]

31. Xu J, Does MD, Gore JC. Численное исследование диффузии воды в биологических тканях с использованием усовершенствованного метода конечных разностей. физ.-мед. биол. 2007;52(7):N111–126. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

32. Holz M, Heil SR, Sacco A. Температурно-зависимые коэффициенты самодиффузии воды и шести выбранных молекулярных жидкостей для калибровки в точных измерениях H-1 ЯМР PFG. Phys Chem Chem Phys. 2000;2(20):4740–4742. [Академия Google]

33. Акерман Дж.Дж., Нил Дж.Дж. Использование МРТ-обнаруживаемых репортерных молекул и ионов для оценки диффузии в нормальном и ишемическом мозге. ЯМР Биомед. 2010;23(7):725–733. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

34. Brahm J. Диффузионная водопроницаемость эритроцитов человека и их призраки. J Gen Physiol. 1982;79(5):791–819. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

35. Имеет ли MD, Parsons EC, Gore JC. Осциллирующие градиентные измерения диффузии воды в нормальном и глобально ишемизированном мозге крыс. Магн Резон Мед. 2003;49(2): 206–215. [PubMed] [Google Scholar]

36. Colvin DC, Yankeelov TE, Does MD, Yue Z, Quarles C, Gore JC. Новое понимание микроструктуры опухоли с использованием временной диффузионной спектроскопии. Рак Рез. 2008;68(14):5941–5947. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

37. Росс Б.Д., Моффат Б.А., Лоуренс Т.С., Мукерджи С.К., Гебарски С.С., Квинт Д.Дж., Джонсон Т.Д., Юнк Л., Робертсон П.Л., Мурашко К.М., Донг К., Мейер Ч.Р., Бланд П.Х., МакКонвилл П., Генг Х.Р., Рехемтулла А., Ченеверт Т.Л. Оценка терапии рака с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии. Мол Рак Тер. 2003;2(6):581–587. [PubMed] [Академия Google]

38. Портной С., Фихтнер Н.Д., Дзигелевский С., Станиш М.П., ​​Станиш Г.Й. Выявление апоптоза in vitro с помощью осциллирующей и импульсно-градиентной диффузионной магнитно-резонансной томографии. ЯМР Биомед. 2014;27(4):371–380. [PubMed] [Google Scholar]

39. Йошикава М.И., Осуми С., Сугата С., Катаока М. , Такашима С., Мочизуки Т., Икура Х., Имаи Ю. Связь между раковой клеточностью и кажущимися значениями коэффициента диффузии с использованием диффузионно-взвешенного магнитного резонанса визуализации при раке молочной железы. Радиат Мед. 2008;26(4):222–226. [PubMed] [Академия Google]

40. Squillaci E, Manenti G, Cova M, Di Roma M, Miano R, Palmieri G, Simonetti G. Корреляция диффузионно-взвешенной МРТ с клеточностью опухолей почек. Противораковый Рез. 2004;24(6):4175–4179. [PubMed] [Google Scholar]

41. Xu J, Li K, Smith RA, Waterton JC, Zhao P, Chen H, Does MD, Manning HC, Gore JC. Характеристика ответа опухоли на химиотерапию в различных масштабах длины с использованием временной диффузионной спектроскопии. ПЛОС ОДИН. 2012;7(7):e41714. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

42. Ослунд И., Новацка А., Нильссон М., Топгаард Д. Определение проницаемости клеточной мембраны с помощью PGSE ЯМР с обменом фильтров. Джей Магн Резон. 2009;200(2):291–295. [PubMed] [Google Scholar]

43. Бенга Г., Поп В.И., Попеску О., Борза В. Об измерении диффузионной водопроницаемости эритроцитов и призраков человека с помощью ядерного магнитного резонанса. J Biochem Биофизические методы. 1990;21(2):87–102. [PubMed] [Google Scholar]

44. Quirk JD, Bretthorst GL, Duong TQ, Snyder AZ, Springer CS, Jr, Ackerman JJ, Neil JJ. Равновесный водообмен между внутри- и внеклеточным пространством мозга млекопитающих. Магн Резон Мед. 2003;50(3):493–499. [PubMed] [Google Scholar]

45. Каргер Дж. Определение диффузии в двухфазной системе с помощью градиентов импульсного поля. Энн Физ-Берлин. 1969; 24 (1–2): 1. [Google Scholar]

46. Зигмунд Э.Э., Новиков Д.С., Суй Д., Укпебор О., Бэте С., Бабб Дж.С., Лю К., Фейвейер Т., Квон Дж., Макгорти К., Бенкардино Дж., Фиреманс Э. Зависимая от времени диффузия в скелете мышцы с моделью случайного проницаемого барьера (RPBM): применение к нормальным контролям и пациентам с синдромом хронической нагрузки. ЯМР Биомед. 2014;27(5):519–528. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

47. Новиков Д.С., Фиреманс Э., Дженсен Дж.Х., Хелперн Дж.А. Случайные блуждания с барьерами. Нат. физ. 2011;7(6):508–514. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

48. Новиков Д.С., Дженсен Дж.Х., Хелперн Дж.А., Фиреманс Э. Выявление мезоскопической структурной универсальности с диффузией. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111(14):5088–5093. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

49. Stanisz GJ, Szafer A, Wright GA, Henkelman RM. Аналитическая модель ограниченной диффузии в зрительном нерве крупного рогатого скота. Магн Резон Мед. 1997;37(1):103–111. [PubMed] [Google Scholar]

50. Ассаф Ю., Блюменфельд-Кацир Т., Йовель Ю., Бассер П.Дж. AxCalibre: метод измерения распределения диаметра аксона с помощью диффузионной МРТ. Магн Резон Мед. 2008;59(6):1347–1354. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

51. Panagiotaki E, Walker-Samuel S, Siow B, Johnson SP, Rajkumar V, Pedley RB, Lythgoe MF, Alexander DC. Неинвазивная количественная оценка микроструктуры солидной опухоли с помощью VERDICT MRI. Рак Рез. 2014;74(7):1902–1912. [PubMed] [Академия Google]

52. Xu J, Li H, Harkins KD, Jiang X, Xie J, Kang H, Does MD, Gore JC. Картирование среднего диаметра аксона и объемной доли аксона с помощью МРТ с использованием временной диффузионной спектроскопии. Нейроизображение. 2014; 103C:10–19. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

53. Mulkern RV, Gudbjartsson H, Westin CF, Zengingonul HP, Gartner W, Guttmann CR, Robertson RL, Kyriakos W, Schwartz R, Holtzman D, Jolesz FA, Maier ЮВ. Многокомпонентные кажущиеся коэффициенты диффузии в мозге человека. ЯМР Биомед. 1999;12(1):51–62. [PubMed] [Google Scholar]

54. Станиш Г.Й. Диффузионная МР в биологических системах: тканевые компартменты и обмен. Isr J Chem. 2003;43(1–2):33–44. [Google Scholar]

55. Colvin DC, Loveless ME, Does MD, Yue Z, Yankeelov TE, Gore JC. Более раннее выявление ответа на лечение опухоли с помощью магнитно-резонансной диффузионной томографии с осциллирующими градиентами. Магнитно-резонансная томография. 2011;29(3):315–323. [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

56. Сукстанский А.Л. Точные аналитические результаты для ADC с осциллирующими диффузионными сенсибилизирующими градиентами. Джей Магн Резон. 2013; 234:135–140. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

57. Уайт Н.С., Дейл А.М. Отчетливое влияние объемной доли ядер и диаметра клеток на диффузионный МРТ-контраст с высоким значением b в опухолях. Магн Резон Мед. 2014;72(5):1435–1443. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Пермеабилизация растительных тканей монополярными импульсными электрическими полями: влияние частоты

Сравнительное исследование

. 2011 январь-февраль;76(1):E98-111.

doi: 10.1111/j.1750-3841.2010.01940.x. Epub 2010 8 декабря.

Сувалук Асавасанти ¹ , Уильям Ристенпарт, Питер Стрев, Дайан М. Барретт

принадлежность

• ¹ Биологическая и сельскохозяйственная инженерия Высшая программа, Univ. Калифорния Дэвис, Уан Шилдс Авеню, Дэвис, Калифорния 95616, США. [email protected]

• PMID: 21535681
• DOI: 10.1111/j.1750-3841.2010.01940.x

Сравнительное исследование

Suvaluk Asavasanti et al. Дж. Пищевая наука. 2011 янв.-февр.

. 2011 январь-февраль;76(1):E98-111.

doi: 10.1111/j.1750-3841.2010.01940.x. Epub 2010 8 декабря.

Авторы

Сувалук Асавасанти ¹ , Уильям Ристенпарт, Питер Стрев, Дайан М. Барретт

принадлежность

• ¹ Биологическая и сельскохозяйственная инженерия Высшая программа, Univ. Калифорния Дэвис, Уан Шилдс Авеню, Дэвис, Калифорния 95616, США. [email protected]

• PMID: 21535681
• DOI: 10.1111/j.1750-3841.2010.01940.x

Абстрактный

Импульсные электрические поля (PEF) нетермическим образом индуцируют проницаемость клеточных мембран и, таким образом, улучшают эффективность обезвоживания и экстракции пищевых растительных материалов. Влияние напряженности электрического поля и количества импульсов на целостность тканей растений широко изучалось. Два предыдущих исследования влияния частоты пульса, однако, не дали четкого представления: одно исследование показало отсутствие влияния частоты, в то время как другое обнаружило большее влияние на целостность ткани при более низкой частоте. Это исследование устанавливает влияние частоты пульса на целостность тканей луковицы. Количественно определяли изменения электрических характеристик, утечки ионов, параметров текстуры и процентной потери веса для широкого диапазона частот импульсов в условиях фиксированной напряженности поля и числа импульсов. Оптическая микроскопия и окрашивание жизнеспособных клеток обеспечили прямую визуализацию воздействия на отдельные клетки. Ключевой вывод заключается в том, что более низкие частоты (f < 1 Гц) вызывают большее повреждение целостности тканей, чем более высокие частоты (f = 1–5000 Гц). Интересно, что наблюдения оптической микроскопии показывают, что скорость внутриклеточного конвективного движения (т. е. потока цитоплазмы) после применения PEF сильно коррелирует с частотой PEF. Мы обеспечиваем первую визуализацию на месте внутриклеточных последствий PEF на разных частотах в растительной ткани. Мы предполагаем, что цитоплазматический поток играет важную роль в перемещении проводящих ионных частиц из пермеабилизированных клеток в межклеточное пространство между растительными клетками, делая последующие импульсы более эффективными на достаточно низких частотах. Результаты показывают, что уменьшение частоты импульсов в PEF может минимизировать количество импульсов, необходимых для достижения желаемого уровня проницаемости, тем самым снижая общее потребление энергии. Практическое применение: PEF вызывает образование пор в мембранах клеток растений, тем самым улучшая удаление влаги и потенциальную экстракцию желаемых компонентов. В этом исследовании использовалась микроскопическая оценка луковичных клеток in situ, когда на них воздействовали электрическими полями на разных частотах, чтобы определить, является ли частота важным параметром. Мы показываем, что мембраны более эффективно разрушались при более низких частотах по сравнению с более высокими частотами. Применение этой информации позволит улучшить конструкцию систем PEF для более энергоэффективного обезвоживания или экстракции растительных тканей.

Похожие статьи

• Усиленная электропорация в тканях растений с помощью низкочастотных импульсных электрических полей: влияние потока цитоплазмы.

  Асавасанти С., Стрев П., Барретт Д.М., Джернштедт Дж.А., Ристенпарт В.Д. Асавасанти С. и др. Биотехнологическая прог. 2012 март-апрель;28(2):445-53. doi: 10.1002/btpr.1507. Epub 2012 13 января. Биотехнологическая прог. 2012. PMID: 22246974

• Эффективность дезинтеграции воздействия импульсного электрического поля на ткани лука (Allium cepa L. ) в зависимости от протокола импульса и определения целостности клеток с помощью релаксометрии 1H-ЯМР.

  Эрсус С., Озтоп М.Х., Маккарти М.Дж., Барретт Д.М. Эрсус С. и др. Дж. Пищевая наука. 2010 сен; 75 (7): E444-52. doi: 10.1111/j.1750-3841.2010.01769.x. Дж. Пищевая наука. 2010. PMID: 21535538 ​​

• Критические напряженности электрического поля тканей лука, обработанных импульсными электрическими полями.

  Асавасанти С., Эрсус С., Ристенпарт В., Стрев П., Барретт Д.М. Асавасанти С. и др. Дж. Пищевая наука. 2010 сен; 75 (7): E433-43. doi: 10.1111/j.1750-3841.2010.01768.x. Дж. Пищевая наука. 2010. PMID: 21535537

• Воздействие электрического поля на биологию нейронов, сопровождающее диэлектрофоретическое улавливание.

  Хейда Т. Хайда Т. Adv Anat Embryol Cell Biol. 2003;173:III-IX, 1-77. дои: 10.1007/978-3-642-55469-8. Adv Anat Embryol Cell Biol. 2003. PMID: 12

• 6 Обзор.

• Улучшение массопереноса в мягкие ткани импульсными электрическими полями: основы и приложения.

  Пуэртолас Э., Луенго Э., Альварес И., Расо Х. Пуэртолас Э. и др. Annu Rev Food Sci Technol. 2012;3:263-82. doi: 10.1146/annurev-food-022811-101208. Epub 2011 29 ноября. Annu Rev Food Sci Technol. 2012. PMID: 22136126 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Импульсное электрическое поле и предварительная обработка замораживанием-оттаиванием для модуляции поглощения сахара во время осмотической дегидратации манго.

  Зонго П.А., Халлуфи С., Михайлин С., Ратти С. Зонго П.А. и соавт. Еда. 2022 23 августа; 11 (17): 2551. дои: 10.3390/продукты11172551. Еда. 2022. PMID: 36076739 Бесплатная статья ЧВК.

• Применение и оптимизация технологии HIPEF при переработке сока из ягод земляники двух стадий спелости.

  Бебек Марковинович А, Путник П, Стулич В, Батур Л, Дуралия Б, Павлич Б, Вукушич Павичич Т, Герцег З, Бурсач Ковачевич Д. Бебек Марковинович А. и др. Еда. 2022 июль 6;11(14):1997. doi: 10.3390/foods11141997. Еда. 2022. PMID: 35885240 Бесплатная статья ЧВК.

• Применение импульсного электрического поля в качестве предварительной обработки для докритической водной экстракции кверцетина из луковой шелухи.

  Kim HS, Ko MJ, Park CH, Chung MS. Ким Х.С. и др. Еда. 2022 7 апреля; 11 (8): 1069. doi: 10.3390/foods11081069. Еда. 2022. PMID: 35454657 Бесплатная статья ЧВК.

• Процесс предварительной обработки подводной ударной волной для улучшения запаха экстрагированного сока Citrus junos Tanaka (Yuzu).

  Курая Э., Тояма А., Накада С., Хига О., Ито С. Курая Э. и др. Международная пищевая наука. 2017;2017:2375181. дои: 10.1155/2017/2375181. Epub 2017 6 июля. Международная пищевая наука. 2017. PMID: 28761874 Бесплатная статья ЧВК.

• Энергоэффективная переработка биомассы импульсными электрическими полями для биоэкономики и устойчивого развития.

  Голберг А., Сак М., Тейсси Дж., Патаро Г., Пликетт Ю., Саулис Г., Стефан Т., Миклавчич Д.

  No related posts.