1 — ФГБНУ НИИ биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича,

2 — Фонд перспективных технологий и новаций,

3 — ООО «Фирма РЭС»,

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

5 — Объединенный институт высоких температур РАН

Обнаружено, что при механическом воздействии на воду возникает излучение в СВЧ-диапазоне. Это излучение было зарегистрировано при температурах воды вблизи областей фазовых переходов воды. Обнаруженный эффект может возникать в различных биоаналитических системах, связанных с движением в них водных растворов, и влиять на результаты биоаналитических измерений. Обнаруженный эффект возникновения неравновесного микроволнового излучения водной среды (являющейся основным компонентом организма) в области температуры 38—39°С, то есть в области повышенной температуры организма, которая сопровождает возникновение патологического состояния человека, может быть использован для создания новых неинвазивных методов диагностик заболеваний.

Ключевые слова: кластеры воды, СВЧ-излучение, механическое воздействие.

Ivanov Yu.D.¹, Malsagova К.А.¹, Tatur V.Yu.², Vesnin S.G.³, Ivanova N.D.⁴, Ziborov V.S.⁵

Microwave emission from water in bioanalytical systems

1 — institute of Biomedical Chemistry,

2 — Foundation of Perspective Technologies and Novations,

3 — RES Ltd.,

4 — Skryabin Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology,

5 — Joint Institute for High Temperatures of Russian Academy of Sciences

Mechanical stimulation of aqueous protein solution was found to be accompanied by electromagnetic radiation in the superhigh frequency range. This radiation was observed at solution temperatures near the phase transitions of water. This effect may occur in various bioanalytical systems, associated with injection of aqueous solutions in these systems, and may have impact on the results of bioalytical measurements. The discovered effect of generation of nonequilibrium microwave emission of water medium (which is the main component of the organism) in the 38—39°C temperature range, i.e. in the range of elevated temperature of the organism (which accompanies pathological condition in humans upon inflammatory diseases, i.e., infactious etc.) may be used for development of new non-invasive methods of disease diagnostics.

Key words: water clusters, SHF emission, mechanical impact.

Вода является основным компонентом в организме. Она служит и основной составляющей частью растворов, используемых в биоаналитических системах. Как известно, вода представляет из себя не однородную, а сложную структуру, способную образовывать различные флуктуирующие ассоциаты, кластеры. Эти кластеры могут быть как нанокластерами с линейными размерами порядка 1 нм и с временами релаксации менее 1 нc, так и гигантскими (по сравнению с нанометровыми кластерами) гетеро фазными структурами с размерами вплоть до долей миллиметра и временами релаксации более 10 с [1]. В биомедицинских исследованиях при использовании лабораторных аналитических систем, в том числе нано- и микрофлюидных систем, таких, как оптические биосенсоры [2], нанопроводные детекторы [3], АСМ-фишинг системы [4], как правило, инициируется механическое движение водных растворов для их ввода в анализатор. Очевидно, при движении водного раствора (в потоке) происходит механическое воздействие стенок (трубок, наконечников) на раствор, и, как следствие, могут возникать изменения сложной структуры водного раствора. Ранее нами было обнаружено, что это сопровождается таким явлением, как генерация электрического заряда [5]. Также мы показали при анализе водных растворов с низким содержанием белка, что электрическая стимуляция в гигагерцовом диапазоне повышает эффективность концентрирования белка из объема анализируемой жидкости на поверхности [6].

Целью исследования было обнаружение электромагнитного излучения воды при его механическом возбуждении в гигагерцовом диапазоне в разных температурных диапазонах. Температурные диапазоны исследований были выбраны исходя из того, что наиболее критические эффекты будут проявляться в условиях, когда водная среда испытывает большие изменения физико-химических характеристик, а именно, вблизи областей фазовых переходов [7]:

1) «низкотемпературный» диапазон — вблизи температуры плавления льда;

2) «среднетемпературный» диапазон комнатной температуры, при которой проводятся многие биологические эксперименты;

3) «высокотемпературный» диапазон, около 37°С — температура функционирования человеческого организма.

В результате исследований было обнаружено СВЧ-излучение воды (генерация) после механического воздействия на нее в трех выбранных температурных диапазонах: при температурах ~7°С, ~22°С и ~39°С

формате PDF (3515Кб)

Patologicheskaya Fiziologiya I eksperimentalnaya terapiya. 2015; 59(4): 78-81