Устройство для анализа люминесценции растворов и/или суспензий светящихся микроорганизмов

Полезная модель относится к медицине и биологии, в частности к медицинским технологиям и фармакологии, а именно к устройствам анализа антиоксидантной активности и токсичности лекарственных форм, биологически активных веществ и пищевых продуктов. Например, по измерению интенсивности светимости светящихся бактерий, которые при этом являются индикаторами токсичности антиоксидантов.

Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции устройства для анализа люминесценции растворов и/или суспензий светящихся микроорганизмов, обеспечивающее расширение его функциональных возможностей.

Устройство для анализа люминесценции растворов и/или суспензий светящихся микроорганизмов, включающее светонепроницаемую герметичную камеру с крышкой, сосуд с исследуемым или контрольным веществом, нагреватель, фотоприемник, АЦП, блок управления, электропривод и блок питания, соединенные по электрической цепи, причем фотоприемник через АЦП подключен к персональному компьютеру, согласно техническому решению содержит источник активных форм кислорода и таймер, а камера имеет барабан с отверстиями для сосудов, расположенными симметрично по окружности, и соединенный с электроприводом и установленный с возможностью вращательного движения, причем фотоприемник расположен с возможностью оптического контакта с каждым из сосудов поочередно.

Изобретение относится к медицине и биологии, в частности к медицинским технологиям и фармакологии, а именно к устройствам анализа антиоксидантной активности и токсичности лекарственных форм, биологически активных веществ и пищевых продуктов. Например, по измерению интенсивности светимости светящихся бактерий, которые при этом являются индикаторами токсичности антиоксидантов.

Известно устройство для определения антиоксидантной активности биологически активных веществ [1], состоящее из амперометрического детектора, сосуда для растворителя, насоса, дозатора, термостатируемой электрохимической ячейки со сменными рабочими электродами, усилителя тока, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и устройства регистрации выходного сигнала. Прибор позволяет проводить прямые количественные измерения антиоксидантной активности исследуемых проб, содержащих биологически активные соединения. Однако такой прибор не позволяет определять токсичность исследуемых веществ.

Известно устройство экологического контроля «Биотокс-10» [2], предназначенное для преобразования потоков квантов люминесценции в пропорциональное число электрических импульсов для количественного контроля степени светимости исследуемого вещества на основе биолюминесцентного анализа, но данное устройство не может непосредственно измерять антиоксидантную активность, не позволяет одновременно исследовать несколько веществ и определять их токсичность.

Наиболее близким является устройство для анализа люминесценции растворов и/или суспензий светящихся микроорганизмов [3], состоящее из светонепроницаемый герметичный камеры с крышкой, содержащей сосуд с исследуемым или контрольным веществом, нагреватель, фотоприемник, интерфейс, блок управления, электропривод и блок питания, соединенные по электрической цепи и подключенные к персональному компьютеру. Однако известному устройству присущи такие недостатки, как невозможность одновременного измерения люминесценции нескольких проб, сложность конструкции и обслуживания устройства.

Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции устройства для анализа люминесценции растворов и/или суспензий светящихся микроорганизмов, обеспечивающее расширение его функциональных возможностей.

Заявляемое устройство для анализа люминесценции растворов и/или суспензий светящихся микроорганизмов, включающее светонепроницаемую герметичную камеру с крышкой, сосуд с исследуемым или контрольным веществом, нагреватель, фотоприемник, АЦП, блок управления, электропривод и блок питания, соединенные по электрической цепи, причем фотоприемник через АЦП подключен к персональному компьютеру, согласно техническому решению содержит источник активных форм кислорода и таймер, а камера имеет барабан с отверстиями для сосудов, расположенными симметрично по окружности, и соединенный с электроприводом и установленный с возможностью вращательного движения, причем фотоприемник расположен с возможностью оптического контакта с каждым из сосудов поочередно. Этим достигается автоматическое измерение антиоксидантной активности, как одного вещества, так и группы водорастворимых веществ и их токсичности.

Кроме того, источником активных форм кислорода является испаритель перекиси водорода, который обеспечивает непосредственную подачу активных форм кислорода при достаточной простоте конструкции и ее дешевизне, а также обеспечивается простота обслуживания и обработки результатов.

Кроме того, приводом является шаговый двигатель, что удешевляет конструкцию и обеспечивает простоту управления.

Кроме того, фотоприемником является фотоумножитель, что повышает чувствительность устройства.

Кроме того, сосудом является пробирка Эппендорфа, что позволяет упростить и ускорить манипуляции с устройством.

Технический результат изобретения состоит в достижении одновременного измерения антиоксидантной активности (как одного вещества, так и нескольких) и токсичности биологически активных веществ, при простоте обслуживания устройства и дешевизне выполняемых работ.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 - устройство, вид сверху.

Устройство для анализа биолюминесценции веществ состоит из светонепроницаемой герметичной камеры 1, имеющей светонепроницаемую герметичную крышку 2, по центру камеры 1 на оси закреплен источник активных форм кислорода, выполненный как испаритель 3 раствора перекиси водорода, на оси установлен подшипник 4, на котором крепиться барабан 5 с отверстиями 6 для сосудов с исследуемым или контрольным веществом (пробирки Эппендорфа), причем наружная боковая поверхность барабана имеет зубцы (выполнена как шестеренка) или имеет фрикцион для контакта с приводом 7, который может быть выполнен как редуктор с электродвигателем 8, (т.е. привод 7 с двигателем составляют электропривод), а ось подшипника 4 одновременно является держателем 9 для испарителя 3. Таймер 10, блок питания 11, блок управления 12 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14 последовательно соединены электрически с электродвигателем 8, который может быть шаговым, и могут располагаться вне камеры 1, они же электрически соединены с фотоприемником 13, выполненным на фотоэлектронном умножителе (ФЭУ), сигнал от которого через блок управления 12 и АЦП 14 подается на персональный компьютер (ПК) 15.

Устройство работает следующим образом. Подготовленные пробирки Эппендорфа, т.е. заполненные исследуемым веществом (открытые) и контрольным (закрытые), устанавливаются в отверстия 6 барабана 5 и крышка 2 герметично закрывается. Включается таймер 10 и на пульте блока управления задается режим функционирования, одновременно подается напряжение на нагреватель испарителя 3, при этом, происходит испарение раствора перекиси водорода из испарителя 3, пары которой начинают диффундировать в открытые пробирки с суспензиями бактерий. В результате этого происходит постепенная инактивация бактерий, что приводит к уменьшению их светимости. Вращение барабана 5 с пробирками осуществляется за счет зубчатого или фрикционного зацепления с приводом 7 движимого электродвигателем 8 и происходит таким образом, что каждая пробирка находится над фотоприемником 13 одинаковое время (5÷30 с). При прохождении каждой пробирки сигнал с фотоприемника 13 поступает на блок управления 12 и АЦП 14 и далее в интерфейс компьютера 15, где обрабатывается (усредняется) и отображается на экране монитора в виде четырех кинетических зависимостей светимости, по которым делаются выводы о токсичности и антиоксидантной активности исследуемого вещества.

Пример конкретного применения.

Устройство позволяет одновременно определять антиоксидантную активность и токсичность водорастворимых веществ. Перед экспериментом по стандартной методике готовится суспензия светящегося штамма бактерии E. coli в фосфатно-солевом буферном растворе. Далее, по 900 мкл этой суспензии помещается в двенадцать пробирок Эппендорфа объемом 1.5 мл, которые предварительно помещаются в отверстия 6 барабана 7. В первые три пробирки добавляется по 100 мкл фосфатно-солевого буферного раствора. В следующие шесть пробирок добавляется по 100 мкл фосфатно-солевого буферного раствора с заданной концентрацией исследуемого вещества. В последние три пробирки добавляется по 100 мкл фосфатно-солевого буферного раствора. Крышки первых 6-ти пробирок закрываются, в испаритель 3 наливается раствор перекиси водорода, устройство закрывается крышкой 2 и запускается программа работы по следующему алгоритму: сумма импульсов за 5÷30 секунд деленная на соответствующее время (5÷30 с) и отображается на мониторе в виде графика зависимости интенсивности свечения суспензий бактерий (имп/сек) от времени. Отображать токсичность и антиоксидантную активность от времени можно одновременно на двух графиках.

Приведенные данные и результаты экспериментальных исследований показывают, что заявляемое устройством обладает широкими функциональными возможностями (обеспечивает одновременное измерение антиоксидантной активности, как одного вещества, так и нескольких и токсичность биологически активных веществ).

Источники информации

1. Патент РФ 2238555, «УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОЙ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ», 2005.

2. Устройство экологического контроля «Биотокс-10», (http://'http://www.biotox.ru/instruction).

3. Патент РФ 2452937, «УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ХЕМИ- И БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ЖИДКИХ СРЕД», 2012.

1. Устройство для анализа люминесценции растворов и/или суспензий светящихся микроорганизмов, включающее светонепроницаемую герметичную камеру с крышкой, сосуд с исследуемым или контрольным веществом, нагреватель, фотоприёмник, АЦП, блок управления, электропривод и блок питания, причём фотоприёмник через АЦП подключён к персональному компьютеру, отличающееся тем, что содержит источник активных форм кислорода и таймер, а камера имеет барабан с отверстиями для сосудов расположенными симметрично по окружности, соединённый с электроприводом и установленный с возможностью вращательного движения, причём фотоприёмник расположен с возможностью оптического контакта с каждым из сосудов поочередно.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источником активных форм кислорода является испаритель перекиси водорода.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый сосуд с исследуемым или контрольным веществом установлен в соответствующем отверстии барабана.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сосудом является пробирка Эппендорфа.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроприводом является шаговый двигатель.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фотоприёмником является фотоэлектронный умножитель.

РИСУНКИ