Quantification of thermal damage in skin tissue

Skin thermal damage or skin burns are the most commonly encountered type of trauma in civilian and military communities. Besides, advances in laser, microwave and similar technologies have led to recent developments of thermal treatments for disease and damage involving skin tissue, where the objective is to induce thermal damage precisely within targeted tissue structures but without affecting the surrounding, healthy tissue. Further, extended pain sensation induced by thermal damage has also brought great problem for burn patients. Thus, it is of great importance to quantify the thermal damage in skin tissue. In this paper, the available models and experimental methods for quantification of thermal damage in skin tissue are discussed.     

皮肤热疼痛感与伤害性刺激的关联性

目的构建一个能够量化皮肤热痛感的整体数学模型。方法通过考虑皮肤热力耦合行为以及目前神经学对疼痛感觉的理解开发一个量化热疼痛的整体数学模型。结果模型由3个相互连接的部分组成:有害刺激的神经末梢调制部分,通过神经冲动将来自伤害热刺激的能量转变为电能;传输部分,将这些神经信号从皮肤内的转换位置传输到脊髓和大脑;在脊髓和大脑中进行调制和感知部分。模型预测结果与文献中报导的实验数据吻合较好,验证了该模型的可行性和正确性。结论利用这个模型,可以建立热痛感水平和伤害刺激特性之间的定量关系。     

纳米氧化锌对大鼠肝及肝癌细胞的毒性效应

目的研究氧化锌纳米颗粒引致大鼠肝细胞(BRL-3A)和大鼠肝癌细胞(CBRH-7919)毒性的潜在机制。方法不同浓度(0.1～100mg/L)的氧化锌纳米颗粒与细胞相互作用不同时间(12～48h)后,检测细胞的生存率及细胞生成的活性氧(ROS)和谷胱甘肽(GSH)浓度的变化。结果氧化锌纳米颗粒以浓度依赖模式及时间依赖模式诱导细胞毒性,且大鼠肝癌细胞对氧化锌纳米颗粒的耐受性好于正常大鼠肝细胞;ROS的浓度变化与GSH浓度变化的关系及其与细胞生存率变化的关系都呈负相关,即氧化锌纳米颗粒诱导的细胞毒性是通过氧化应激产生作用的。结论本研究揭示了纳米颗粒诱导的细胞毒性在不同种类的细胞间存在差异,这一结果有利于准确评估纳米材料对生物机体的整体毒性效应,并为应用纳米材料科学、合理地治疗肿瘤提供了依据。     

皮肤组织的热力学行为表征:Ⅰ. 拉压行为

目的重点研究在不同温度下猪皮肤组织的拉压行为,探讨温度和真皮层胶原质热变性对皮肤组织力学性质的影响。方法实验采用新鲜猪皮,在特殊设计的温控制拉伸系统和压缩系统条件下观察猪皮肤在不同温度下的拉压行为。结果在拉伸实验中,皮肤的刚度随着温度的升高而降低,而在压缩实验中则相反。结论温度对皮肤组织的拉伸和压缩行为都有影响:拉伸性质的变化主要是由于随着温度的升高皮肤胶原蛋白的热变性所引起,而压缩性质的变化则有可能是由于在热变性的影响下水合的变化所引起。     

皮肤组织的热力学行为表征:Ⅱ.黏弹性行为

目的检验关于胶原蛋白是皮肤黏弹性主要决定因素的假设,重点考察皮肤组织在动态载荷下的热力学性能。方法采用不同的热加载实现皮肤组织中胶原质不同程度的热变性;使用差示扫描量热仪检测胶原质的热变性及其热稳定性,并通过热损伤积分方程分析了胶原质的热稳定性;采用动态热力学分析仪表征了温度和皮肤胶原质损伤对皮肤黏弹性特性的影响。结果由于水份的流失,储存模量随温度的升高而显著增大;与此相反,功耗因子却呈现出明显的温度不敏感性。结论热损伤和热变性程度对皮肤黏弹性性能的影响与温度的影响相类似,表明在恒定的频率下胶原蛋白分子的热变性对皮肤的黏弹性行为影响很大。