Registration Number
0826U000438, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
12-05-2026
popup.evolution
o
Title
Transformation of the impedance spectra of biological tissues under the influence of destructive factors.
Author
Taras V. Pryimak,
popup.head Ivan M. Gasyuk
popup.opponent Ihor Y. Khudetskyi
popup.opponent Fedir O. Ivashchyshyn
popup.review Liubov S. Yablon
popup.review Bohdan I. Rachiy
popup.rada
Vasyl Stefanyk Carpathian National University
Description
Об’єкт дослідження - біоелектричний імпеданс як індикатор ступеня деструкції та інструмент вивчення природи структурних деформацій тканин. Предмет дослідження - це трансформації імпедансних спектрів і відповідних електричних еквівалентних схем під впливом агресивних чинників, вплив різного ступеня деструкції на параметри еквівалентних схем та частотна дисперсія комплексних електричних параметрів. Для досягнення поставленої мети використано взаємодоповнювальні та взаємоконтролювальні методи: імпедансну спектроскопію, оптичну мікроскопію, метод Коула–Коула, засоби візуалізації та математичної обробки експериментальних даних (ZView, Origin). Експериментальні дослідження виконано з використанням імпедансного спектрометра Autolab PGSTAT, світлового мікроскопа Micros Austria MC300 та цифрової камери ToupCam 5.1M UHCCD Sony з адаптером ToupTek Photonics AMA075 (програмне забезпечення ToupView v.3). У результаті дослідження оптимізовано методику отримання імпедансних спектрів тканин у лабораторних умовах, розроблено конструкцію вимірювальних комірок та визначено геометричні параметри інтактних і експериментальних зразків для забезпечення відтворюваності та якості спектральних даних. На основі діаграм Найквіста встановлено структуру електричних еквівалентних схем зразків і проаналізовано їх трансформації під впливом деструктивних факторів. Встановлено ймовірну відповідність між елементами еквівалентних схем і структурними компонентами тканин. Показано, що зі зростанням температури та часу експозиції зменшуються значення дійсної та уявної частин комплексного опору, що супроводжується зниженням опорів і ємнісних характеристик. При температурах, близьких до денатураційних, електрична еквівалентна схема втрачає СРЕ–R ланку, що свідчить про незворотні структурні зміни. Встановлено, що руйнування плазматичної мембрани зумовлює перехід системи з анізотропного в ізотропний стан, що проявляється зростанням провідності внаслідок підвищення рухливості іонів. Підвищення температури супроводжується зростанням тангенса кута діелектричних втрат і резонансної частоти, що пов’язано зі збільшенням кількості ефективних диполів. Виявлено, що повторне використання частотного діапазону, зокрема 100 kHz, може індукувати структурні зміни клітинної мембрани. Положення максимумів частотних характеристик зміщується залежно від розміру зразка та ступеня структурних змін, тоді як мінімум у ділянці ~1 Гц залишається стабільним і може розглядатися як маркер переходу між провідними режимами. Отримані результати створюють передумови для використання імпедансного підходу у неінвазивній діагностиці ступеня пошкодження тканин (опіки, ішемія, некроз), оцінці життєздатності біоматеріалів та моніторингу ефективності термічного чи хімічного впливу. Новизна: уперше встановлено закономірності трансформації імпедансних спектрів біологічних тканин різної морфології під впливом температури, часу експозиції та повторних вимірювань і показано, що ці зміни відображаються у перебудові структури електричних еквівалентних схем, зокрема у втраті CPE–R-ланок при досягненні температур денатурації. Обґрунтовано структуру багатоелементних еквівалентних схем інтактних і пошкоджених тканин та встановлено інформативні параметри (R, CPE-T, частотні екстремуми), чутливі до ступеня структурної деградації. Виявлено температурно-часові та геометричні закономірності зміни комплексного опору, пов’язані з порушенням мембранної цілісності та переходом до ізотропнішого стану провідності. Практичне значення полягає у розробленні структурно-чутливого підходу до аналізу імпедансних спектрів і оптимізації методики вимірювань ex vivo, що забезпечує відтворюваність результатів і може бути використане для кількісної оцінки ступеня пошкодження тканин та розроблення діагностичних і моніторингових систем на основі імпедансної спектроскопії. Галузь використання: медицина, гастрономія.
Registration Date
2026-03-03
popup.nrat_date
2026-03-03 / 2026-07-01
