Какой металл лучше подойдет для электродов в физиологическом исследовании.

[НикоН]

В наших исследованиях электролиз является нежелательным процессом, собственно мы исследуем сократимость мышечной ткани. Для этого мы используем параметры стимуляции мышцы частота стимула 10Гц, амплитуда 40мВ, продолжительность стимула 5 мс. Рабочий объем 20мл, мышца находится в физиологическом растворе обогащенном карбогеном, рН в начале эксперимента 7,2-7,4 но в течении эксперимента меняется в зависимости от добавляемых веществ. Температура36-37 ^oC (для холоднокровных другая). Источник тока постоянный.

Пользуемся серебром но он "выгорает" быстро, после 10-20 часов использования от нее фактически ничего не остается, только успевай перепаивать, смена полярности между экспериментами помогает мало, электроды тонкие сечение меньше 1мм (около 0.5мм). С платиной дело обстоит получше, более долговечная но за продолжительный период все равно меняет цвет. У меня такой вопрос есть ли более надежные заменители платины, может какие нибудь сплавы драгметаллов? Золото высокой пробы лучше или хуже в данном случае? Подойдет ли палладий? Насколько я понял родные для оборудования электроды из платины высокой пробы, т.к. очень мягкие и пластичные это не очень хорошо т.к. из-за этого ломаются часто, подойдет ли более твердый его сплав с другим металлом?

Подойдет любой вариант сплава который мне сможет сделать ювелир, в деньгах вопрос не стоит т.к. из металла в 1гр. я могу получить проволоку которую буду использовать более года.

Прошу прощения если не совсем в тему, химию я благополучно уже подзабыл а в этой области физики всегда был слабоват.

[tvv385]

А нельзя ли как-то перейти на использование переменного тока?.. В этом случае растворения не будет при любом материале электродов...

 

То есть надо чтобы сумма(среднее, интеграл за длительное время) напряжений была равна 0.

 

То есть, например, если у вас импульс +10в 100 мкс, то пауза -0.1 вольта 10 мс полностью компенсирует пост составляющую и среднее будет 0.

 

Технически это можно получить просто включением обычного конденсатора(желательно не электролита и с малой утечкой, думаю пленочные вполне подойдут или на худой конец керамика, но у керамики может быть нелинейность) последовтельно с электродами - постоянную составлящую тока он полностью устранит, причем на нем установиться какое-то пост среднее напряжение которое можно тоже измерить(хорошим прибором с малым входным током) и это даст какую-то дополнительную информацию...

 

 

Да, длительность импульсов(заряд) должен быть не большой(либо придеться увеличивать площать электродов и переходить на фольгу - ее тоже легко можно заказать в ювелирке) - дв. электрический слой(гуглить слой Гуи) не должен успеть зарядяться, иначе опять-таки начнуться электрохимические процессы!

 

 

PS растворение загрязняет эксперимент - даже не знаю чего вы там намерили с такой "добавкой" "микроэлементов"...

(я бы на вашем месте выбирал материал электрода именно по этому критерию - чтобы его соли после коррозии не влияли на эксперимент.

А если платина у вас растворяется то будет любой растворяться - проще перейти скажем на железо или цинк - у них концентрация микроэлементов довольно высокая в организме, так что я думаю влияние на эксперимент будет меньше чем у платины или золота)

 

PPS можно еще подумать насчет алюминия, тантала и титана - у них тонкий слой оксида - алюминий, тантал и ниобий применяется в "электролитических" конденсаторах, там именно этот принцип и используется, в общем диэлектриком является тонкий слой оксида на поверхности вентильного металла... (гуглить процессы и рецепты анодирования алюминия и титана и процессы "формовки" электролитических конденсаторов)

Я думаю анодированная(процессом для формования электролитического конденсатора) алюминиевая или титановая фольга будет что надо - химически и электрохимически электрод будет полностью изолирован от ткани, а оксиды инертные и нерастворимые. (Титан точно применяется в медицине для протезов по этому же принципу)

[НикоН]

Большое спасибо вам за столь скорый ответ.

Дали полезную информацию. По порядку:

На переменный ток не трудно перейти технически, но это не физиологично, т.к. препарат нужно стимулировать при определенных параметрах и ток должен идти в одном направлении, при стимуляции сердечной ткани например катод должен располагаться на основании а анод на верхушке (по направлению волокна), катод вызывает локальное возбуждение а анод расслабление.

Когда от одного эксперимента к следующему условия эксперимента сохраняются то это допустимо, т.к. каждый раз получаем примерно одинаковые условия, это допустимо, тем более 20мл это рабочий объем который постоянно перфузируется (проточная система т.к. ткань нуждается в постоянном поступлении питательных веществ), таким образом решаем проблему с продуктами электролиза. + когда сравнивали результаты при использовании серебряных электродов и платиновых сравнивая результаты разницы не обнаружил.

Железо и цинк думаю не очень подходящий материал, т.к. будут очень легко вступать в химическое взаимодействие с тестируемыми нами хим. агентами и тогда мы точно намерим черте что.

А про титан где то на форуме читал что через некоторое время перестает пропускать ток из-за окислов, нет? Эксперименты иногда длительные до 7 часов. Правда и платина с серебром такое выкидывают обычно, правда помогает временная смена полярности (что нежелательно для эксперимента).

[aversun]

Графит пробовали? Углеродное волокно.

[tvv385]

На переменный ток не трудно перейти технически, но это не физиологично,

 

зато электрохимично Все приличные приборы(вроде кондуктометров, датчиков и тп) работают на переменном токе...

 

Постоянка нужна только в одном случае - если вам эти самые реакции растворения/осаждения на электродах действительно нужны.

 

 

Может быть вводить сигнал через солевой мостик, как это делают в pH-метрах и других электрохимических приборах?

 

Тогда электрод можно изготовить в виде стеклянной микропипетки и если надо даже засунуть внутрь клетки...

 

 

т.к. препарат нужно стимулировать при определенных параметрах и ток должен идти в одном направлении, при стимуляции сердечной ткани например катод должен располагаться на основании а анод на верхушке (по направлению волокна), катод вызывает локальное возбуждение а анод расслабление.

 

я думаю имеет смысл заглянуть в учебники нейрофизиологии и почитать как работают аксоны - если есть хоть малейшая возможность перейти на переменный ток, то я бы это сделал...

 

Там же вроде реч идет о калий-натриевом потенциале и просто его колебаниях в момент нервного импульса?

Если не ошибаюсь там потенциал всего порядка 70 мВ - найти электрод с такой стойкостью не проблема...

(или у вас прибор работает по принципу электрошока? Там тоже чтобы получить всего 3 вольта потенциал на нервах которые

их полностью вырубают используют до 80000 В чтобы просто пробить воздушный промежуток и кожу... Но в случае прямого контакта

электродов я в этом смысла большого не вижу - хотя теоретически можно положить препарат например на углеродную ткань

и создать на ней какой-то градиент потенциала... Кстати и само "мясо" тоже работает сопротивлением...)

 

 

Когда от одного эксперимента к следующему условия эксперимента сохраняются то это допустимо, т.к. каждый раз получаем примерно одинаковые условия, это допустимо, тем более 20мл это рабочий объем который постоянно перфузируется (проточная система т.к. ткань нуждается в постоянном поступлении питательных веществ), таким образом решаем проблему с продуктами электролиза. + когда сравнивали результаты при использовании серебряных электродов и платиновых сравнивая результаты разницы не обнаружил.

 

да, но не забывайте что тут у вас ионы образуются вблизи клетки возможно проникновение через мембрану клетки внутрь - тогда так просто наружной проточкой их не вымыть!..

 

Как будут вести себя серебро или платина в качестве микроэлекментов в клетке - хз тк просто эти исследования скорее всего никто не проводил по причине ненадобности... (медь и ртуть вроде концентрируется в печени, медь так-же участвует в каких-то редокс реакциях тк у нее переменная валентность)

 

 

Железо и цинк думаю не очень подходящий материал, т.к. будут очень легко вступать в химическое взаимодействие с тестируемыми нами хим. агентами и тогда мы точно намерим черте что.

 

у железа тоже валентность переменная - а вот магний и цинк этих проблем не имеют - их поведение более предсказуемо!

 

Но магний и кальций точно участвуют в биохимии и именно в нервных делах - когда-то экспериментировал с этими микроэлементами - магний сильно изменил скорость прохождения нервных импульсов что было заметно по тремору и легко измерялось точностью стрельбы без всяких приборов...

 

 

Как будут вести себя серебро или платина когда в виде микроэлементов попадут внутрь клетки - вопрос интересный конечно, но я думаю требует годов исследований...

 

 

А про титан где то на форуме читал что через некоторое время перестает пропускать ток из-за окислов, нет? Эксперименты иногда длительные до 7 часов. Правда и платина с серебром такое выкидывают обычно, правда помогает временная смена полярности (что нежелательно для эксперимента).

 

идея с вентильными металлами в том, что перевести их в такое окисленное состояние анодированием электродов заранее.

 

То есть электрод будет покрыт инертной пленкой окисла - будет стабилен и ни в какие реакции вступать уже не будет.

 

А проводимость через него(у тонкого оксида емкость довольно приличная, там мкФ на см2 могут быть) на переменном токе будет за счет его емкости тоже отличная, и все будет стабильно и никаких электрохимических реакций...

 

 

 

Графит пробовали? Углеродное волокно.

 

У угля вроде окислительный потенциал не высокий(особенно если среда с кислородом), насколько я помню...

 

А вот насчет алмаза и углеродных волокон вопрос интересный - где бы найти таблицы редокс потенциалов на них?..

 

Vladimir

PS растворение цинка будет точно такое-же как и у платины(ну с учетом разницы в валентности и массы конечно, но это не принципиально) - по закону Ампера определяется только количеством прошедшего тока, и ничем больше! То есть есть фактически одинаково, ну либо вместо растворения будут другие реакции, но их будет тоже ровно столько, сколько протекло тока, и не больше ни меньше.

(раз у вас растворяются даже серебро и платина, то значит плотность тока и поляризация электродов достаточны даже для их растворения, а значит их точно хватит для всех остальных электродов тк в электрохимическом ряду серебро и платина стоят где-то в конце...

С другой стороны цинка растворяться больше тоже не будет - ну будет на нем электрохимический какой-то потенциал его растворения,

точно так-же как и на батарейке напряжение, но раствориться его ровно столько сколько будет пропущено постоянного тока,

то есть в вашем случае в общем-то разницы уже нет платина или цинк, а загрязнение цинком я думаю более предсказуемо чем платиной)

[НикоН]

Постоянный ток нужен т.к. ток должен течь в одном направлении. Стеклянный электрод да используется, микроэлектроды, но в данном случае нет, да и технически подвести трудно, прямого контакта у ткани со стимулирующими электродами нет, бьет через раствор, Для аксона характерно ток в одном направлении, я в чистом виде с нервной тканью не работаю, только сердечная мышца. Если тестируемую ткань расположить неправильно по отношению к аноду и катоду то сокращения часто гасятся.

В основном я тестирую влияние газообразных посредников, например сероводород, получаем мы его из донора-гидросульфида натрия, о том какое это активное соединение я думаю вам надобности рассказывать нет, поэтому более активные металлы надо исключить.

Насчет графита и углеродного волокна а технически это осуществимо? Т.к. у электрода должен быть определенный диаметр и ему надо придать определенную конфигурацию. Да и подвести всю эту систему надо через стеклянную трубку диаметром 0.4-0.5 см из стенки которой электроды торчат а вся система проводов остается внутри.

Но в принципе ответ на свой вопрос я получил, буду работать дальше.

Но если возникнут дополнения то буду благодарен.