Способ исследования кинетики реакций

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0i) 432I94

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23,09.71 (21) 1699401/31-16 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.06.74. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 04.11.74 (51) М. 1 л-. С 12k 1/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и аткрытий (53) УДК 576.8.097.3 (088.8) (72) Авторы изобретения Ю. А. Старикин, Г. Г. Колонда, В. П. Казначеев и В. В. Каменская (71) Заявитель

Новосибирский государственный медицинский инстит (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ РЕАКЦИИ

nо (t) =- (n ) (1 — е ), К t

x (t) срввн. + e ° (xî хравн.) (3) (1) 30

Известен способ исследования серологических реакций, путем определения интенсивности образования комплексов антиген + антитело по изменению теплофизических характеристик среды, регистрируемых терморезистором.

Целью изобретения является получение количественной характеристики кинетики реакции. Это достигается тем, что источник тепла и детектор, работающие в импульсном режиме, помещают непосредственно под поверхностью раствора, в качестве источника тепла и детектора используют два разных элемента, и по скорости прохождения тепловых импульсов между ними судят о кинетике реакции.

В исследуемую среду непосредственно под ее поверхностью помещают точечный источник тепла и точечный температурный детектор и, подавая кратковременные тепловые импульсы через равные промежутки времени, регистрируют моменты наступления максимума температуры в микрорайоне температурного детектора; по скорости прохождения тепловых импульсов судят о кинетике протекающей серологической реакции.

В простейшем случае кинетика серологической реакции может быть описана выражением где n>, (t) — концентрация комплексов антиген — антитело в момент времени t; (ав) „— равновесная концентрация ком5 плексов антиген — антитело;

К2 — константа скорости реакции.

С другой стороны, концентрация комплексов антиген — антитело связана с теплопроводностью среды, в которой протекает серологи10 ческая реакция, установленной зависимостью () — о Ln> () (2) где <(t) — коэффициент теплопроводности среды в момент времени t после начала комплсксообразования;

Ко — коэффициент теплопроводности среды в начальной момент времени;

n> (t) — концентрация комплексов антиго ген — антитело в момент времени 1;

L — параметр, зависящий от структуры, характерной для данного типа серологической реакции.

Подставляя в уравнение (2) значение nq из г5 формулы (1) учитывая, что К=хрс (здесь х — коэффициент температуропроводности среды, р и с — плотность и удельная теплоемкость среды), получаем

432194

15

r2 з(и„,— -.> (4) i () = 1равв. (1 e ) где x(t) — значение коэффициента температуропроводности в момент времени t; хо — начальное значение коэффициента температуропроводности; хр,,„„— зна ение коэффициента температуропроводности в момент наступления равновесной концентрации комплексов антиген — антитело.

При этом предполагают, что изменения р и с пренебрежимо малы.

Значсние коэффициента температуропроводности для любого заданного момента времени легко определяется по скорости прохождения теплового импульса для этого момента времени где r — расстояние между точечным источником тепла и точечным температурным детектором;

1 — время наступления максимума температуры в микрорайоне детектора; — для 1 етгйость теплового импульса. форму у (4) получается при решении уравнения теплопроводности в предположении импульсного точечного источника тепла.

Изменение скорости прохождения теплового импульса в среде для заданного момента времени занимает не более 20 — 25 сек. Это позволяет производить многократные замеры в течение времени протекания серологической реакции (15 — 30 мин) . Размещение точечного источника тепла и температурного детектора непосредственно под поверхностью среды исключает влияние тепловой конвекции жидкости.

Пример исследования кинетики при постановке реакций для трех иммунологических пар: цельная сыворотка больного туберкулезом + сухой очищенный туберкулин, взятый в разведении 1: 10; цельная сыворотка кролика, иммунизированного альбумнном + альбумин в разведении 1: 1000; гипериммунная сыворотка + диагностикум клещевого энцефалита в разведении 1: 1б.

В качестве точечного источника тепла используют микротерморезистор типа МТ-54 (сопротивление Rao с =500 — 700), способный выдерживать кратковременные токи большой мощности (до 1,0 — 1,5 вт). Точечным температурным детектором служит также микротерморезистор МТ-54, работающий в режиме электротермометра.

В фарфоровую кювету заливают по 0,5 смв сыворотки и антигена и тщательно перемешивают. Микротерморезисторы укрепляют в стационарной подставке на расстоянии 4 мм один от другого и погружают в реакционную смесь на глубину 1 — 2 мм от поверхности. Терморезистор, работающий в условиях точечного источника тепла, подключают через электронное реле времени к источнику питания. Терморезистор — детектор включают в мостовую схего

З0

65 му Витстона, к диагонали которой подключают регистрирующий прибор.

TiepeSt, началом измерений мост уравновешивают. Затем на терморезистор — источник тепла, подают в течение 2 сек ток мощностью

1,2 вт и, терморезистором — термометром, измеряют время наступления максимума температуры. Тепловые импульсы подают через равные промежутки времени 2 — 3 мин. Измерения производят в течение 30 мин.

В жидкостях, в которых нет серологической реакции (контроль), время t остается почти постоянным. Например, для физраствора

t =21,0+0,2 сек, для нормальной сыворотки + диагностикум — t =-20,300,3 сек. В жидкостях, где протекает серологическая реакция, время t постепенно возрастает, что указывает на уменьшение коэффициента температуропроводности среды.

Полученные в результате замеров данные r, и 1„, подставляют в формулу (4) и вычисленные значения x(t) наносят на график, где по оси абсцисс откладывают время, по оси ординат — значение х.

Математическая обработка экспериментальных кривых дает эмпирические формулы вида

L где 7 (1) = — п (/) — относительная конценК трация комплексов: для первой иммунологической пары у(/) =0,27(1 — е — о "7 ); для второй иммунологической пары 1 (1) = 0,27 (1 — е — ""); для третьей иммунологической пары y(t) =

=0 27 (1 e o "3 )

Исследуя полученные результаты, можно сделать следующие выводы: равновесная относительная концентрация комплексов антиген — антитело оказалась одинаковой для первой и третьей иммунологических пар: 1равн=0,27. ДлЯ втоРой иммУнологической пары она оказалась ниже 7р„,— — 0,1б5; наибольшая константа скорости реакции характерна для первой иммунологической пары (К„=

= 0,147 мин — ), а наименьшая — для третьей иммунологической пары (К„= 0,043 мин — ).

Анализ кривых показывает, что через

30 мин после начала реакции для первой пары реакция практически закончилась, а для второй и третьей пар она еще далека до завершения.

Обычные серологические методы титрования дают конечную величину преципитации (что эквивалентно равновесной концентрации комплексов), и они показали бы обыкновенную характеристику для первой и третьей иммунологических пар.

Исследование кинетики реакций и определение констант скорости реакции указывают на существенную разницу в реакциях первой и третьей иммунологических пар, которая, повидимому, связана с различной разновидностью антигенов и антител.

432194 личественной характеристики кинетики реакции, источник тепла и детектор, работающие в импульсном режиме, помещают непосредственно под поверхность раствора, в качестве

5 источника тепла и детектора используют два разных элемента, и по скорости прохождения тепловых импульсов между ш1ми судят о кинетике реакции.

Составитель Т. Головина

Tevpeд Г. Васильева

Корректор М. Лейзерман

Редактор Л. Тюрина

Заказ 2955:!6 Изд. № 1736

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и

Москва, 7К-35, Раушская

Типография, пр. Сапунова, 2

Предмет изобретения

Способ исследования кинетики реакций, например серологических, путем определения интенсивности образования в растворе комплексов антигсп + антитело по изменению теплофизических характеристик раствора с помощью исто шика тепла и детектора, о т л ич а ю ш, и и с я ем, что, с целью получения коТираж 456 Подписное

Совета Министров СССР открытий наб., д. 4/5