Geum.ru

Программа фундаментальных исследований Президиума ран

Вид материалаПрограмма

Содержание


Разработка акустоэлектронного датчика нового поколения для регистрации биоспецифических взаимодействий на примере препаратов баз
В.В. Игнатов, Б.Д. Зайцев, О.М Цивилева, И.Е. Кузнецова, В.Е. Никитина
Саратовский филиал Института радиотехники и электроники РАН, Саратов
Lentinus edodes
Г.Р.Иваницкий, А.А.Деев, Е.П. Хижняк, Л.Н.Хижняк
Успехи физических наук
Подобный материал:
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   72
^

РАЗРАБОТКА АКУСТОЭЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ БИОСПЕЦИФИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА ПРИМЕРЕ ПРЕПАРАТОВ БАЗИДИОМИЦЕТА LENTINUS EDODES




^

В.В. Игнатов1), Б.Д. Зайцев2), О.М Цивилева1), И.Е. Кузнецова2), В.Е. Никитина1)

1) Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН, Саратов
^
2) Саратовский филиал Института радиотехники и электроники РАН, Саратов


Акустоэлектронные датчики могут стать весьма эффективным инструментом в исследованиях диагностически значимых взаимодействий, реализуемых в разнообразных биосенсорных системах. Такие датчики, основанные на акустических волнах в пьезоэлектрических пластинах, могут быть разделены на две группы. В первой группе акустические волны распространяются по нормали к поверхности пластины, а звукопроводом является резонатор, колеблющийся по толщине. Во втором случае акустическая волна распространяется вдоль поверхности пластины (волны Лэмба и SH волны). В обоих случаях волны реагируют на изменение характеристик прилегающей к звукопроводу среды. Указанные изменения могут быть связаны с биоспецифическими взаимодействиями, происходящими как в твердом слое, так и в растворе биомакромолекул. Очевидно, что для получения полной информации об изучаемом взаимодействии оптимальным является сочетание обеих групп датчиков. Датчики первой группы позволяют определять такие физические характеристики взаимодействующих материалов как модули упругости, плотность и вязкость, а также пределы их изменения. Далее, используя полученные данные, можно провести оптимизацию волноводов второй группы датчиков и выбрать тип волны для мониторинга во времени соответствующих биологических реакций. В этом плане весьма перспективным является исследование биоспецифических реакций с участием в качестве указанного твердого слоя или раствора биополимеров – изолятов высшего культивируемого гриба Lentinus edodes (шиитаке).

С помощью резонаторов на продольных и поперечных акустических волнах были измерены модули упругости, вязкость и плотность модельных объектов, сформированных на основе препаратов из биомассы и биологически активных веществ грибного происхождения. Мицелий шиитаке был выращен на агаризованной питательной среде, собран на разных стадиях морфогенеза (непигментированный мицелий, коричневая мицелиальная пленка, примордии) и использован в качестве твердых образцов в виде воздушно-сухой измельченной биомассы. Оказалось, что из всех характеризующих образцы параметров (плотность ρ, продольный с11 и поперечный с44 модули упругости, продольный η11 и поперечный η44 коэффициенты вязкости) наиболее заметным изменениям подвергается η11, а именно от 0.204 Н∙с/м2 у белого мицелия до 10-8 Н∙с/м2 у примордиев и коричневой пленки. Были также изучены образцы, представлявшие собой экстракты из мицелия, полученного методом глубинного культивирования на химически детерминированной среде. При использовании в качестве добавки к синтетической среде двухзарядных катионов меди была обнаружена ярко выраженная, по сравнению с другими вышеупомянутыми параметрами, зависимость η11 от концентрации катиона, в меньшей степени проявлялась зависимость η44 от концентрации Cu2+. Так, если для образцов контрольного эксперимента (среда в отсутствие Cu2+) значения величин η11 и η44 составили 10-8 Н∙с/м2 и 10-6 Н∙с/м2 соответственно, то при концентрации Cu(II) 5.10-4 моль/л значения η11 и η44 составили 2.1∙10-3 Н∙с/м2 и 6∙10-5 Н∙с/м2 соответственно.

Ранее мы обнаружили эффект усиления биосинтеза углеводсвязывающих белков-лектинов ^ Lentinus edodes в присутствии меди (II). Проверку предположения о корреляции η11 и η44 с активизацией биосинтетических процессов грибной культуры в отношении белков и, в частности, лектинов предстоит провести в ходе дальнейших экспериментов.


РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАДИЙ ОБЛИТЕРИРУЮЩЕГО АТЕРОСКЛЕРОЗА СОСУДОВ И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ МАТРИЧНЫХ ИНФРАКРАСНЫХ СИСТЕМ.




^

Г.Р.Иваницкий1), А.А.Деев1), Е.П. Хижняк2), Л.Н.Хижняк1)

1)Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
2)Институт биофизики клетки РАН, Пущино


Существующие методы функциональной диагностики (ангиография и ультразвуковая доплеровская диагностика) не позволяют регистрировать нарушения пространственного распределения кровотока в периферических сосудах на ранних стадиях развития заболеваний и определять области воспалительных процессов. Нами разработан метод определения стадий облитерирующего атеросклероза сосудов на основе определения количественных параметров нагрузочных проб и изменений температурных распределений в зависимости от стадий облитерирующего атеросклероза. Атеросклероз — одна из основных причин возникновения хронической недостаточности кровообращения нижних конечностей. Осложнения от запущенных форм нередко приводят к инвалидности и даже летальному исходу (для 39% пациентов с окклюзией магистральных артерий нижних конечностей). Эффект нагрузочной пробы оценивался по четырем параметрам: нагрузочному интервалу, соответствующему достоверному пороговому сдвигу в температурных гистограммах, изменению величины и скорости изменения температурного контраста в нижних конечностях, уменьшению температуры в области мышц после нагрузочной пробы. Процедура нагрузочной пробы в ходе термографических обследований является весьма информативным методом дифференциальной диагностики эффективности кровоснабжения для раннего выявления сосудистых заболеваний. Другой задачей проекта являлась разработка методов профилактических обследований с целью ранней диагностики варикозной болезни. Она является самым распространенным заболеванием сосудистой системы. В России различными формами варикозной болезни страдает 30-38 млн. человек, причем около 85% женщин – в запущенной форме. Термография в отличие от других флебологических методов диагностики, которые позволяют определить в основном только морфологические изменения стенок вен и нарушение магистрального кровотока, дает возможность объективно оценить степень расстройств микроциркуляции. В ходе исследований проведен количественный анализ гистограмм распределения температурных полей больных пациентов и здоровых людей, что позволило выработать количественные критерии для диагностики заболевания на ранних стадиях и подготовить методические указания для медицинского персонала по использованию тепловидения для диагностики сосудистых заболеваний конечностей человека.


ПУБЛИКАЦИИ

Иваницкий Г.Р. / Современное матричное тепловидение в биомедицине // ^ Успехи физических наук, 2006, т.176, №12, с.1293-1320.

Иваницкий Г.Р., Хижняк Е.П., Деев А.А., Хижняк Л.Н. / Тепловидение в медицине: сравнительная оценка инфракрасных систем диапазонов длин волн 3-5 и 8-12 мкм для диагностических целей // ДАН, 2006, т.407, №2, с.258-262

Иваницкий Г.Р., Деев А.А., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н. / Анализ теплового рельефа на теле человека // Технологии живых систем (в печати)

Иваницкий Г.Р., Деев А.А., Пашовкин Т.Н., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н., Цыганов М.А. / Особенности теплового проявления подкожных источников нагрева на поверхности тела человека // ДАН (в печати)