Роль енергетичних закономірностей у процесі хемілюмінесценції сироватки крові. Фізичний аналіз квантового виходу хемілюмінесценції та спектрального випромінювання. Огляд кінетики явища ініційованої хемілюмінесценції сироватки крові при різних патологіях.
Аннотация к работе
Незважаючи на те, що спектральний аналіз є одним з найінформативніших аналізів сучасної науки, у літературі не вказано, що проводилися аналізи спектрів ХЛ СК стимульованої лазерним випромінюванням при патологічних станах (в даній роботі досліджувалися спектри при онкозахворюваннях та туберкульозі в порівнянні з нормою). Дослідження спектральних ХЛ СК характеристик таких як розподіл фотонів по частотам не проводилося, не порівнювалися квантові виходи стимульованої та спонтанної ХЛ біообєктів. Дисертація виконувалася згідно з плановою науковою програмою досліджень Львівського науково-дослідного інституту епідеміології і гігієни, відділу туберкульозу Ф1 98 „Вивчити особливості перебігу ускладнених форм туберкульозу органів дихання та розробити сучасні методи діагностики і лікування” 1998-2001рр. Мета і задачі дослідження: метою роботи було вивчити і експериментально дослідити явище ХЛ СК, вплив на неї середовища та температури. Методи дослідження: швидкісні оптикоспектральні методи, засновані на реєстрації спектрів випромінювання, загальної кількості квантів випромінювання усіх частот, зміни кількості квантів випромінювання протягом певного відліку часу; обробка, аналіз та узагальнення експериментального матеріалу; статистичні методи обробки експериментальних результатів, компютерний експеримент; квантово-електронне моделювання процесів, що протікають в біологічних обєктах, дифузійні методи.Аналізується стан питання про уявлення ХЛ з точки зору квантово-електронних процесів, розглядається питання вивчення енергії активації та впливу на неї каталізаторів свічення. Оскільки не є безпосереднім учасником окиснення, а лише призводить до розгалуження реакції можна припустити, що збільшує кількість центрів реакції і тому навіть найменше додавання буде збільшувати інтенсивність ХЛ. Енергія активації СК температурного проміжку 25-42°С зокрема залежить від патології і змінюється в залежності від важкості захворювання. Енергія активації на температурному проміжку до 25 °С є значно більшою за енергію активації на проміжку 25-42°С, це означає не лише можливе сповільнення окисних реакцій, а й конкурування безвипромінювальних процесів над процесами ХЛ на температурному проміжку до 25 °С (див. рис. Арреніусівські прямі при додаванні різної концентрації для різних температурних проміжків а) 20-25°, б) 25-42°С. являючись активатором по відношенню до певних реакцій (окиснення при малих концентраціях), при достатньо великих концентраціях виступають по відношенню до тих самих реакціях дезактиватором (гасієм).Квантово-електронна модель, що побудована у роботі встановлює явну залежність між швидкістю коливної релаксації і швидкістю гасіння електронного збудження молекули емітера на компонентах середовища. Швидкість - релаксації має бути значно більша за швидкість гасіння (конверсії в основний стан). За рахунок того, що швидкість накачки однозначно визначається концентрацією, всі отримані нерівності являють собою вимогу на концентрації реагентів, продуктів і склад суміші, що впливають на швидкість гасіння. Відповідно, для ефективного спустошення рівнів , , в розчині необхідна присутність компоненту, який слабо гасить молекулу емітер, але приймає ефективну участь в процесах - релаксації. Енергія активації на температурному проміжку до 25 °С є значно більшою за енергію активації на проміжку 25-42°С, це означає не лише сповільнювання окисних реакцій, а й конкурування безвипромінювальних процесів над процесами ХЛ на температурному проміжку до 25 °С.
План
Основний зміст роботи
Вывод
Квантово-електронна модель, що побудована у роботі встановлює явну залежність між швидкістю коливної релаксації і швидкістю гасіння електронного збудження молекули емітера на компонентах середовища. Швидкість - релаксації має бути значно більша за швидкість гасіння (конверсії в основний стан). За рахунок того, що швидкість накачки однозначно визначається концентрацією, всі отримані нерівності являють собою вимогу на концентрації реагентів, продуктів і склад суміші, що впливають на швидкість гасіння. Отримані квантово-електронні співвідношення залежать від структури спектру молекули емітера ХЛ, кінетичних параметрів і властивостей розчину. Відповідно, для ефективного спустошення рівнів , , в розчині необхідна присутність компоненту, який слабо гасить молекулу емітер, але приймає ефективну участь в процесах - релаксації. Залежності отримані при моделюванні повністю підтверджуються експериментами. Зокрема, інертні гази дійсно підсилюють процеси ХЛ, інтенсивність свічення залежить від концентрації останніх.
З моделі випливає обмеження нижньої границі концентрації молекул дезактиваторів (молекул субстрату). Існування нижньої границі концентрації молекул, а отже розведеності субстрату, також зумовлене швидкістю - релаксації: необхідна швидша дезактивація нижніх рівнів ( ) в порівнянні з швидкістю радіаційного розпаду стану . Проведені досліди також підтверджують цей факт, в дуже концентрованих розчинах відбувається суттєве зменшення інтенсивності ХЛ.
Енергія активації визначена з температурних характеристик зразків СК мала два значення, оскільки відмічався злам арреніусівської кривої. Злам відмічався при температурі 25 °С. Енергія активації на температурному проміжку до 25 °С є значно більшою за енергію активації на проміжку 25-42°С, це означає не лише сповільнювання окисних реакцій, а й конкурування безвипромінювальних процесів над процесами ХЛ на температурному проміжку до 25 °С. Енергія активації СК температурного проміжку 25-42°С залежить від патології і змінюється в залежності від важкості захворювання. На температурному проміжку до 25 °С залежність енергії активації від патології не спостерігалося. Метали змінної валентності ( ) зменшують узагальнену (експериментально визначену енергію активації) не зважаючи на відсутність впливу на швидкість окиснення. Введено поняття узагальненої енергії активації. Зменшення узагальненої енергії активації від концентрації є лінійним до 0,6 ММ на температурному проміжку 25-42°С, потім вона зростає. Зміна узагальненої енергії активації пояснюється зміною кількості центрів реакції рекомбінації перекисних радикалів.
Встановлено випрямлення кривих ІХЛ в координатах . Аналіз проведений для різних патологій дає змогу стверджувати, що цей показник знаходиться в залежності від захворювання. На основі відомих біофізичних даних активності СК зроблено висновок про пригнічування реакційних процесів при деструктивних змінах. Що викликано попаданням в кров, із тканин, продуктів некрозу які саме і пригнічують реактивність в процесі контролю за інтенсивністю ХЛ.
Метод ІХЛ можна використовуватися в клінічній біохімічній лабораторії для виявлення патологічного стану (онкозахворювань туберкульозу та саркоїдозу).
Список литературы
1. Іванків О. Л., Андрусик І. Я., Дзюпин О. Л. Про вивчення плазми крові методом хемілюмінесценції // Фізичний збірник НТШ. -2001. -Т. 4.-С.394-399.
2. Андрусык И. Я. Хемилюменометрия в дифференциальной диагностике органов дыхания.// Проблемы эклолгии и охраны природы техногенного региона: Межведомственный сборник научных работ.- Донецк:Дон НУ. 2002.- Вып 1. С. 193-197.
3. В. А. Пайкуш, О. Л. Іванків, І. Я. Андрусик Оцінка стану ліпідної пероксидації плазми крові у дітей з онкологічними захворюваннями методом хемілюмінесценції.// Практична медицина2003-№1,том 9,.-С.133-135.
4. I. Andrusyk. The study of the kinetic and thermodynamic of the blood serum properties free-radical oxidation lipids applying the method of chemiluminescence //Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Сер. “Елементи теорії та прилади твердотільної електроніки”. - 2002. - №458. - С. 159 -164.
5. Андрусик І. Моделювання процесу надслабкого свічення (хемілюмінесценції), яке виникає в результаті вільно радикального окислення ліпідів в біообєктах. //Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Сер. “Елементи теорії та прилади твердотільної електроніки”. - 2002. - №459. - С. 226 -230.
6. Готра З.Ю., Олійник І.Я. Дослідження спектральних характеристик хемілюмінесценції сироватки крові. //Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Сер. “Елементи теорії та прилади твердотільної електроніки”. - 2005. - №542. - С. 84-88.
7. З.Ю. Готра, І.Я. Олійник Дослідження кінетики ініційованої хемілюмінесценції сироватки крові // Вісн. Харк. ун-ту, № 716. - Біофізичний вісник. - Вип. 2 (16). 2005. - С. 92-96.
8. І.Я. Олійник, З.Ю. Готра Вивчення енергії активації хемілюмінесценції сироватки крові та впливу на неї іонів Fe2 // Вісн. Харк. ун-ту, № 716. - Біофізичний вісник. - Вип. 2 (16). 2005. - С. 37-39.
9. Zenon Hotra, Iryna Oliynyk “The investigation of FESO4 and temperature influence on an activation energy of blood serum”// Proc. IXTH international conference "Modern Problem of radio engineering, telecommunications and computer science".-(Ukraine)2006.-P.677-678.
10. Андрусик І. Я. Математичне моделювання процесів ініційованої хемілюмінесценції//Тези доповідей III зїзду українського біофізичного товариства.-2002.-С. 154-155.
11. Iryna Andrusyk The study of blood serum chemiluminescence characteristics//International scientific and practical conference “Spectroscopy in special applications’’.- 2003.-P.69.
12. Олійник І. Я. Генерація світла яка виникає в процесах перекисного окиснення ліпідів//Матеріали ІІ міжнародної наукової конференції “Фізика невпорядкованих систем”.-2003.-С. 134.
13. Готра З. Ю., Олійник І. Я. Квантово-електронне моделювання процесу перекисного окиснення ліпідів// І Українська наукова конференція “Проблеми біологічної та медичної фізики”.-2004.-С.107.
14. Олійник І. Я., Готра З. Ю. Вивчення динаміки свічення хемілюмінесценції плазми крові// І Українська наукова конференція “Проблеми біологічної та медичної фізики”.-2004.-С.212.