¹ Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича»

² Фонд перспективных технологий и новаций

³ ООО «Фирма РЭС»

⁴ Объединенный институт высоких температур РАН

⁵ ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина»

Цель исследования — в мониторинге флуктуаций Т_СВЧ воды в процессе ее испарения при температуре t = 42°С, критической для человека, с помощью СВЧ-радиометрии. Методика: проводился мониторинг изменения яркостной температуры Т_СВЧ воды в СВЧ-диапазоне частот 3,8—4,2 ГГц в процессе ее испарения при температуре в измерительной конусной полипропиленовой кювете t = 42°С. Измерения яркостной температуры проводились при помощи радиотермометра. Результаты. Обнаружено появление скачка яркостной температуры Т_СВЧ при температуре в измерительной конусной полипропиленовой кювете = 42°С. Скачок Т_СВЧ характеризовался фронтом нарастания яркостной температуры в этом диапазоне частот в диапазоне ~4°С с градиентом ~0,05°С/мин — 15°С/мин в зависимости от условий организации процесса испарения и резким спадом в течение 10 с, после чего наблюдалась следующая серия менее интенсивных флуктуаций. При этом температура воды оставалась постоянной. Заключение. Выявлены существенные изменения яркостной температуры воды в СВЧ-диапазоне при ее испарении при температуре воды в конусной измерительной кювете t = 42°С, наблюдается флуктуация в виде скачка Т_СВЧ порядка ΔТ_СВЧ ~4°С в исследуемой области температуры флуктуаций. При этом термодинамическая температура практически не изменяется. Наблюдаемые эффекты должны учитываться при разработке диагностических систем патологического состояния человека и при создании аналитических устройств.

Ключевые слова: кластеры воды; СВЧ-излучение, флуктуации.

Финансирование. Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы при поддержке гранта РФФИ 15-04-08368а.

Введение

Функционирование живых систем обусловлено физико-химическими свойствами воды — основного компонента многоклеточного организмом, в том числе и человека. Вода характеризуется рядом аномальных свойств, таких, как наличие флуктуаций ее состояний, аномальные температурные зависимости. Так, в работах [1, 2] обсуждалось, что в водном растворе наблюдаются флуктуации EN OXI-фермента поверхности эукариотической клетки, которые в свою очередь определяются периодическими изменениями отношения орто/пара-изомеров воды. Воде присуще существование экстремальных точек в окрестностях нескольких температурных диапазонов t_э~4°С, 35°С, 45°С и 75°С [3]. Вода представляет собой сложную среду, в которой формируются устойчивые молекулярные кластеры, характеризующиеся частотами массивного льда, тетрамерных и димерных кластеров наряду с короткоживущими комплексами [4]. Очевидно, что структура воды и изменения этой структуры влияют на свойства растворов, в которых водная среда является основным компонентом. Интерес к исследованию физико-химических свойств воды, водных растворов ферментов связанных с флуктуациями воды и ее аномальными свойствами, в последнее время возрастает [5—11].

В последнее время, появились новые аналитические методы на основе прямой СВЧ-радиотермометрии, которая интересна тем, что этот диапазон соответствует частотному диапазону вращательных спектров воды и гидроксила [4, 5]. Этими методами были исследованы свойства функционирующих ферментных систем [10, 11]. Наиболее интересным является диапазон вблизи экстремальной температуры t_э~45°С. В окрестности этой температуры происходят процессы денатурации белков, нарушается обмен веществ в тканях мозга, и эта температура является критической для человека. Кроме того, отметим, что эта температура находится вблизи t_э = 45°С, в области которой происходят изменения, связанные с динамической вязкостью, сжимаемостью и удельной электропроводностью. В свою очередь, изменение электропроводности напрямую связано со свойствами СВЧ-резонансных структур, что особенно важно учитывать при проведении биоаналитических и диагностических исследований с помощью радиотермометрии [10]. Поэтому, представляет интерес исследовать физико-химические свойства воды в температурном диапазоне, который может определять особенности течения патологических процессов в организме.

Цель — исследование методом СВЧ-радиотермометрии свойств воды при критической для организма человека температуре 42°С.

формате PDF (3741Кб)

Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2017; 61(2): 101—107.

Pathological Physiology and Experimental Therapy, Russian journal. 2017; 61(21)