Устройство для проведения экспериментов над белковыми растворами в переменном электрическом поле

Техническое решение относится к средствам генерирования электрических колебаний с помощью полупроводников и жидких диэлектриков и может найти широкое применение в биологии, экологии, медицине и других областях. Устройство включает пару электродов 2, погруженных в жидкую среду, в качестве которой используют белковые растворы на основе веществ, имеющих водородные связи и содержащие нано- и микрокластеры, и жидкая среда помещена в емкость 1 из диамагнитного материала. Устройство также содержит вторую пару электродов 4, установленных перпендикулярно первой, и одна пара, служащая для создания электрического поля, подключена к генератору 5, а вторая, предназначенная для регистрации колебаний - к осциллографу 3. В качестве растворов могут быть использованы водные или водно-спиртовые белковые растворы, а в качестве диамагнитного материала емкости может быть использован пластик или стекло. Техническим результатом является создание эффективного и нетоксичного устройства для генерирования электрических колебаний широкого частотного диапазона, имитирующих колебания биологических объектов и создающего, возможность моделировать в этих объектах биофизические и биохимические процессы. 1 ил.

Заявляемое техническое решение относится к биофизическим экспериментам и наблюдениям за белковыми растворами, находящимися в двойном электрическом слое в переменном электрическом поле, что может найти широкое применение в биологии, экологии, медицине и др.

В результате исследований проведенных в России и за рубежом в последние 20 лет было установлено, что в жидкостях, содержащих макромолекулы и имеющих способность образовывать водородные связи создаются образования, размеры которых лежат в пределах от нано- до микрообъектов, которые могут изменяться с помощью электрической или магнитной составляющей физического поля. В связи с этим возникает задача проведения экспериментов, позволяющих получить информацию об этих изменениях.

Из доступных источников информации нам не известны сведения об устройствах для проведения экспериментов над белковыми растворами в переменном электрическом поле в двойном диэлектрическом слое.

Технической задачей решения является создание устройства, позволяющего проводить эксперименты над белковыми растворами при воздействии на них электрического поля с целью изучения их свойств.

Эта задача решается за счет того, что устройство для проведения экспериментов над белковыми растворами в переменном электрическом поле включает емкость из диамагнитного материала, куда помещают белковые растворы на основе веществ, имеющих водородные связи. В емкости перпендикулярно друг к другу расположены две пары электродов и одна пара электродов, служащая для создания электрического поля, подключена к генератору, а вторая, предназначенная для регистрации колебаний - к осциллографу. В качестве диамагнитного материала емкости могут быть использованы пластик или стекло, а в качестве белковых растворов - их водные или водно-спиртовые растворы.

Техническим результатом заявляемого решения является получение возможности проведения экспериментов с белковыми растворами, позволяющих изучать их свойства, в частности, возможность генерации в них электромагнитных колебаний и осуществлять оценку параметров этих колебаний.

На фиг.1 схематично изображено устройство для генерирования электрических колебаний.

Оно состоит из емкости 1, с погруженными в нее электродами 2, соединенными с осциллографом 3, и электродами 4, соединенными с генератором 5.

Устройство работает следующим образом.

В емкость 1 заливают белковый раствор на основе веществ, имеющих водородные связи, выделенные из биологических объектов.

Раствор белка уреаза (сои), например, экстрагировался следующим способом. В цилиндр емкостью 250 мл наливали 100 мл воды, добавляли 10 г соевой муки и 5 мл 0,1 Н соляной кислоты. Полученный раствор перемешивали и доводили общий объем до 150 мл дистиллированной водой. Образец получался разбавленным в 15 раз. Экстракция длилась в течение 15 часов в холодильной камере при периодическом перемешивании. Затем взвесь отфильтровывалась в пробирку через фильтровальную бумагу на средней воронке диаметром 10 см.

С генератора 5 на электроды 4 подаются гармонические электрические колебания частоты выбранной из диапазона 1-90 Гц, в результате чего создается переменное электрическое поле напряженностью от 10 до 100 В/м, которое воздействует на раствор, находящийся в емкости 1. В результате с помощью осциллографа 3 можно наблюдать широкополосные электрические колебания и измерять их параметры.

Авторами был проведен ряд экспериментов с некоторыми белковыми растворами животного и растительного происхождения в двойном электрическом слое и переменном электрическом поле.

Пример 1. Водный белковый раствор сои уреаза помещался в емкость 1. Температура раствора соответствовала температуре окружающей среды (+22°С). С генератора 5 типа Г3-118 на электроды 4 подаются гармонические электрические колебания с частотой 1 Гц, в результате чего создается переменное электрическое поле напряженностью 10 В/м, которое воздействует на раствор, находящийся в емкости 1. На осциллографе 3 наблюдали широкополосные электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляет 30 мВ, а частота от 1 кГц до 300 МГц. Этот эффект наблюдался в течение 5 секунд. При включенном поле с сохраненными параметрами периодичность повторения эффекта варьировалась от 30 до 180 с. При выключении электрического поля сразу после прекращения генерации электрических колебаний и повторном его включении через 10 с вновь наблюдался эффект возникновения колебаний с аналогичными параметрами первичному включению.

Пример 2. Аналогичен примеру 1 кроме того, что частота гармонических электрических колебаний, подаваемых на электроды 4, составляла 18 Гц, а напряженность создаваемого электрического поля была 50 В/м. В результате на осциллографе 3 наблюдали широкополосные электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляет 30 мВ, а частота от 1 кГц до 300 МГц. Этот эффект наблюдался в течение 3 секунд. При включенном поле с сохраненными параметрами периодичность повторения эффекта варьировалась от 30 до 200 с.

Пример 3. Аналогичен примерам 1 и 2 кроме того, что частота гармонических электрических колебаний, подаваемых на электроды 4 составляла 37 Гц, а напряженность создаваемого электрического поля была 100 В/м. В результате на осциллографе 3 наблюдали широкополосные электрические колебаний, максимальная амплитуда которых составляет 30 мВ, а частота от 1 кГц до 300 МГц. Этот эффект наблюдался в течение 2 с. При включенном поле с сохраненными параметрами периодичность повторения эффекта варьировалась от 30 до 160 с.

Пример 4. Аналогичен примеру 1, кроме того, что использовался водно-спиртовый (2% спирта) белковый раствор и частота электрического поля составляла 42 Гц.

Пример 5. Аналогичен примеру 2, кроме того, что использовался водно-спиртовый (5% спирта) белковый раствор и частота электрического поля составляла 64 Гц.

Пример 6. Аналогичен примеру 3, кроме того, что использовался водно-спиртовый (7% спирта) белковый раствор и частота электрического поля составляла 71 Гц.

Пример 7. Аналогичен примеру 1, кроме того, что использовался водный раствор интерферона (содержание белка 30%). В результате на экране осциллографа 4 наблюдали широкополосные электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляет 20 мВ, а частота лежала в пределах от 1 кГц до 200 МГц.

Примеры 8 и 9 аналогичны примерам 2 и 3, кроме того, что использовался 30% водный раствор интерферона и частота электрического поля составляла 90 Гц.

Данные примеров приведены в таблице 1

Таблица 1

	Белковый раствор	Действ. поле	Результат
	Вид белка	растворитель	Напряженность поля, В/м.	Частота, Гц.	Диапазон генерируемых колебаний, МГц.	Максимальная амплитуда колебаний, мВ	Продолжительн.. генерации, с.	Периодичность генерации, с.	Период изменен действ. поля, с.
1	уреаза	вода	10	1	0,001-300	30	5	30-180	10
2	уреаза	вода	50	18	0,001-300	30	3	30-200	10
3	уреаза	вода	100	37	0,001-300	30	2	30-160	10
4	уреаза	вода-спирт 2%	10	42	0,001-300	30	5	30-180	10
5	уреаза	вода-спирт 5%	50	64	0,001-300	30	3	30-200	10
6	уреаза	вода-спирт 7%	100	71	0,001-300	30	2	30-160	10
7	интер-ферон	вода	10	1	0,001-200	20	5	30-180	10
8	интер-ферон	вода	50	90	0,001-300	30	3	30-200	10
9	интер-ферон	вода	100	90	0,001-300	30	2	30-160	10

Из приведенных примеров видно, что с помощью предлагаемого устройства путем простого воздействия на органическое вещество природного происхождения можно проводить эксперименты над белковыми растворами, в результате которых нами наблюдались электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляла 30 мВ, а частота колебалась от 1 кГц до 300 МГц. При проведении экспериментов также осуществлялось наблюдение за наводкой электромагнитного фона и ее измерение. Было установлено, что генерируемые сигналы, представленные в таблице 1, не являются результатом наводки техногенного характера и их источником являются белковые растворы. Экспериментально установленные сигналы белковых растворов также не являются следствием происходящих в указанных растворах химических реакций т.к. модельные растворы не состоят из химически активных веществ, а представляют собой только многокомпонентные системы (смотри Справочник химика. Москва. 1963, Т.Т.Березов, Б.Ф.Коровкин Биологическая химия, Москва, 1983; Биохимия. Москва. 1964). Т.е. эксперименты с использованием предлагаемого устройства являются чистыми.

Вышеприведенные эксперименты дали возможность заметить возникновение в белковых растворах под воздействием переменного магнитного поля электрических колебаний. Это дает предпосылки к возникновению дополнительной информации о макромолекулах.

Таким образом, заявляемое устройство дает возможность проводить эксперименты над такими объектами, как белковые растворы, результаты которых позволят более глубоко изучать свойства белковых растворов и открывать новые возможности для их использования.

1. Устройство для проведения экспериментов над белковыми растворами в переменном электрическом поле включает емкость из диамагнитного материала, куда помещают белковые растворы на основе веществ, имеющих водородные связи, и в емкости перпендикулярно друг другу расположены две пары электродов, одна из которых, служащая для создания электрического поля, подключена к генератору, а вторая, предназначенная для регистрации колебаний - к осциллографу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве белковых растворов используют их водные или водно-спиртовые растворы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве диамагнитного материала емкости могут быть использованы пластик или стекло.