液晶在医学上的应用

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液晶是七十年代才兴起的一门涉及物理、化学、生物、电子等领域的新兴边缘学科。自从发现了液晶的电磁效应、光电效应和温度效应后,才打开了液晶应用的大门。本文就液晶温度效应及其他一些物理化学效应在医学方面的应用作一简要介绍。 液晶是液态晶体的简称。它是许多(目前已知有五千种以上)有机物质存在的一种聚集状态。首先发现液晶态的是奥地利植物学家赖尼茨尔。翌年,德国物理学家雷蒙恩叙述了液晶的性质。在 145.5℃时熔化为混浊液;继续加热到178.5℃,液体由混浊变为透明。

] 若把它冷却,在145.5℃时就开始结晶。液晶是物质(固相或液相)通过一级相变所得的一种特殊状态。在一定的温度范围内,物质才同时具有液体的特性(如流动性、成滴性、液滴结合性等) 和晶体的特性(如旋光性、双折射、光学上的各向异性等)。它既象液体,又象固体,因此称为液晶。某种有机化合物以液态晶体存在时,就具有特殊的结构和功能。按其分子排列结构的不同可分为: 　近晶型液晶态:其分子呈棒状,彼此按其长轴平行的方向有规律地排列成层,其归整性近乎晶体, 故称近晶型液晶态。　

向列型液晶态:分子亦呈棒状,分子的长轴平行或接近平行地单方向规整排列,其棒状分子彼此下不一,排列不成层。　胆甾醇型液晶态:主要由许多胆甾醇形成的液晶态,其分子是扁平形,排列成薄层,一层层叠起成螺旋结构。层间隔随温度、化学组成及电场的不同而变化。若以它们形成的条件看,则又可分为两大类型, 即向热性液晶化合物和向溶性液晶化合物。医学上的应用大都用它的温度效应,显著的温度效应主要表现在胆甾醇效应。液晶在温度作用下能发生相变,如胆甾醇型材料在各向同性的液晶相内是无色的,温度下降时液相转变为液晶相。此时在整个色谱内可观察到紫———蓝———绿———黄———红顺序的色彩变化。

当温度上升时,这个过程可以逆转。每一种色彩在某一种胆甾醇型液晶都有一个固定而准确的温度。但并不是所有的胆甾醇液晶都有一个固定而准确的温度。但并不是所有的胆甾醇液晶材料在热作用下都发生上述的彩色变化,有的仅从红 ———绿,有的从蓝———绿———红。其机制目前尚不清楚。生物体中有许多物质处于液晶相, 1889年 Lehman第一个提出了液晶包含在细胞结构内的这个想法。

随后,很多学者在人体组织中检查了球型晶体。鉴于胆甾醇液晶随着温度的升高和降低发生色彩的改变,在医学上被用于作测定皮肤温度而用于循环系统疾病的诊断,肿瘤的检测和测定人体局部的血液供应情况。又根据液晶存在于生物细胞和组织结构中的现象,用于治疗某些疾病。有血管分布的人体皮肤,其表面温度要比周围的温度约高0.1~0.3℃,四肢更为明显。应用指示范围为0.4℃以下的胆甾醇液晶时,蓝色表示正常体温,而病灶部位因其温度低而呈红色,可观察血管的走向,对因钙化或血块而使各相应肢体供血减少的区域予以定位。