В науке давно известен эффект Казимира (Нобелевская премия), который показывает, что флуктуации Физического Вакуума воздействуют на конденсатор, помещенный в этот вакуум, что приводит к появлению силы притяжения между его пластинами. Если изменить форму конденсатора, то меняется сила, вплоть до появления силы отталкивания. Этот эффект получил в науке название эффекта формы. До работ Ю.Д. Иванова и В.Ю. Татура не существовало научного подхода к регистрации эффекта формы на макроуровне.

Еще в 1922 г. математик Э.Картан высказал гипотезу, согласно которой вращение материи должно порождать новый класс физических полей, названных им полями кручения (торсионными полями). Существование полей кручения приводит к тому, что в природе существуют только ускоренные системы отсчета, связанные с вращательным движением, которое, в свою очередь, согласно Теории Физического Вакуума связано с волновой функцией де Бройля y в квантовой механике и является источником квантования в природе.

Работы Ю.Д. Иванова, В.Ю. Татура и их соавторов из ИБМХ, ОИВТ РАН и Фонда перспективных технологий и новаций не только подтверждает предвидение гениального математика и превращает гипотезу Э.Картана в новое направление исследования в экспериментальной физике, но и показывает, что разные формы объектов и характер их движения влияют на квантовом уровне на состояние физического вакуума и, как следствие, на физико-химические свойства ферментов.

Для закрепления полученных пионерских результатов за российскими учеными Ю.Д. Ивановым и В.Ю. Татуром, справедливым будет их назвать «Эффектом Иванова-Татура».

Известно, что в Теории Физического Вакуума [1-2] существуют только ускоренные системы отсчета, связанные с вращательным движением, которое, в свою очередь, является источником квантования в природе. Это вращательное движение описывается в 10-ти мерном пространстве событий, которое расслоено (4 голономных координаты базы x, y, z, ct и 6 неголономных координат слоя φ₁, φ₂, φ₃ (углы Эйлера), θ₁, θ₂, θ₃) и имеет спинорную структуру. Это пространство наделено структурой геометрии абсолютного параллелизма А₄(6), которая, в общем случае, обладает римановой кривизной Rⁱ_jkm, кручением -Ω^..i_jk, порождаемым вращением материи, и вращательной метрикой dτ² = dχ^a_bdχ^b_a = T^a_bkT^b_an dx^kdxⁿ (i,n,…=0,1,2,3, a,b,…=0,1,2,3),которая образована третьим фундаментальным физическим полем T^a_bk – полем инерции, определяемом через кручение. Это поле инерции определяет волновую функцию де Бройля y в квантовой механике.

То, что мы воспринимаем неподвижным, на самом деле представляет собой лишь квазиинерциальную систему отсчета, поскольку являет собою предельный случай ускоренной системы отсчет, связанной с вращением. Поэтому части разных геометрических форм, неподвижных друг относительно друга, имеют в пространстве разные траектории, а следовательно, разные поля инерции. Это приводит к тому, что разные геометрии имеют разные квантовомеханические свойства пространств, заключенных в эти формы.

Для выявления влияния эффектов движения материальных объектов и их формы на биомакромолекулы авторским коллективом под руководством Ю.Д. Иванова и В.Ю. Татура были проведено эксперименты по регистрации изменения физико-химических характеристик фермента под действием как движущихся вблизи растворов этого фермента неорганических(воды) и органических(глицерин) жидкостей, так и стационарных структур различной геометрической формы (пирамидальной, сферической). В качестве фермента использовалась пероксидаза хрена, как наиболее часто используемый и хорошо охарактеризованный в литературе модельный объект.

Проведенные работы указывают на существенные влияния полей инерции и сопровождающих их электромагнитных полей, возникающих при движении по закрученной спирали жидкости в полимерных коммуникациях биосенсоров, на агрегатные состояния ферментов в измерительной ячейке. [3]

Эксперименты по влиянию движения воды и глицерина по коммуникациям в проточных системах на адсорбционные свойства к АСМ-чипу из слюды и активность фермента проводились в работах [4-6] в установках, моделирующих проточную часть коммуникации биосенсора и измерительную ячейку с раствором белка. Проточная часть имитировалась спирально навитой на цилиндр силиконовой трубкой, через которую пропускалась вода или глицерин. Исследования были проведены для измерительной ячейки биосенсора, расположенной вдоль оси, над и сбоку спирально движущегося потока жидкости. Агрегатное состояние белка определялось методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Для этого раствор фермента, после его инкубации вблизи спирали, был нанесен на поверхность АСМ-чипа, после чего проводился подсчет количества адсорбированных молекул на чипе и вычислялось распределение АСМ-объектов по их размерам.

В работе [4] показано, что при протекании воды через спиральные коммуникации биосенсоров наблюдалась повышенная агрегация белка HRP, но в то же время активность фермента не менялась. Однако, было показано, что движение воды по спиральной коммуникации оказывает влияние на структуру фермента с помощью метода FTIR.

В работе [6] при движении глицерина по полимерным трубкам также наблюдалась повышенная агрегация белка. Так же было показано влияние движения глицерина по прямолинейным выходящим коммуникациям из спирального контура на адсорбционные свойства белка к поверхности слюды [7]. Отмечено при этом, что наблюдается повышенная адсорбция белка, при этом активность белка понижается.

Стационарные элементы биосенсоров – сферические и пирамидальные также оказывали влияние на адсорбционные свойства белка [8-9]. Для этого раствор пероксидазы хрена инкубировался вблизи этих стационарных структур. Так для пирамидальных структур вблизи вершины и центра основания приводило к дизагрегации пероксидазы хрена, сопровождаемой изменением во вторичной структуре белка в центре основания пирамидальной структуры, в то время как активность фермента не менялась ни вблизи вершины, ни в центре основания пирамиды [9].

Для сферической структуры наблюдалось увеличение агрегации пероксидазы при инкубации ее в полусфере, что сопровождалось изменением вторичной структуры пероксидазы, но без изменения ее активности [8].

В представленных работах приведены пионерские исследования в области влияния движущихся сред и форм объектов на свойства биомакромолекул на примере пироксидазы хрена. Показано, что как движущиеся, так и стационарные объекты в зависимости от их либо физико-химических свойств, либо формы приводят к изменению физико-химических свойств пироксидазы хрена. Результаты этих экспериментов были представлены на Первой Российской научной конференции «Физический вакуум – парадигма науки XXI века» [10]. Проведенные эксперименты подтверждают, что движущиеся и стационарные объекты обладают аналогичными свойствами, которые связаны с тем, что в природе не существует инерциальных систем отсчета и любой объект, движущийся или нет, связан с полем инерции, определяющим квантовые свойства пространства объекта. Важность полученных макроскопических экспериментальных результатов, признанных мировым научным сообществом, для развития новой физической парадигмы такова, что будет справедливым назвать их «Эффектом Иванова-Татура».

1. Г.И. Шипов, Теория Физического Вакуума, Москва, «НТ-Центр», 1993

2. Г.И. Шипов, Теория физического вакуума: Теория, эксперименты и технологии, Москва, Издательство «Наука», 1997

3. Yuri D. Ivanov, Tatyana O. Pleshakova, Ivan D. Shumov, Andrey F. Kozlov, Tatyana S. Romanova, Anastasia A. Valueva, Vadim Yu. Tatur, Igor N. Stepanov, Vadim S. Ziborov, Investigation of the Influence of Liquid Motion in a Flow-Based System on an Enzyme Aggregation State with an Atomic Force Microscopy Sensor: The Effect of Water Flow. Appl. Sci.2020, 10 (13), 4560. https://doi.org/10.3390/app10134560

4. Yuri D. Ivanov, Tatyana O. Pleshakova, Ivan D. Shumov, Andrey F. Kozlov, Anastasia A. Valueva, Irina A. Ivanova, Maria O. Ershova, Dmitry I. Larionov, Victor V. Repnikov, Nina D. Ivanova, Vadim Yu. Tatur, Igor N. Stepanov, Vadim S. Ziborov, AFM and FTIR Investigation of the Effect of Water Flow on Horseradish Peroxidase. Molecules 2021, 26(2), 306. https://doi.org/10.3390/molecules26020306

5. Ivanov, Y.D.; Pleshakova, T.O.; Shumov, I.D.; Kozlov, A.F.; Ivanova, I.A.; Ershova, M.O.; Tatur, V.Y..; Ziborov, V.S. AFM Study of the Influence of Glycerol Flow on Horseradish Peroxidase Near the In/Out Linear Sections of a Coil. Appl. Sci. 2021, 11, 1723. https://doi.org/10.3390/app11041723

6. Vadim S. Ziborov, Tatyana O. Pleshakova, Ivan D. Shumov, Andrey F. Kozlov, Irina A. Ivanova, Anastasia A. Valueva, Vadim Yu. Tatur, Andrey N. Negodailov, Andrei A. Lukyanitsa, Yuri D. Ivanov, Investigation of the Influence of Liquid Motion in a Flow-Based System on an Enzyme Aggregation State with an Atomic Force Microscopy Sensor: The Effect of Glycerol Flow. Appl. Sci. 2020, 10 (14), 4825; https://doi.org/10.3390/app10144825

7. Yuri D. Ivanov, Tatyana O. Pleshakova, Ivan D. Shumov, Andrey F. Kozlov, Irina A. Ivanova, Maria O. Ershova, Vadim Yu. Tatur and Vadim S. Ziborov, AFM Study of the Influence of Glycerol Flow on Horseradish Peroxidase Near the In/Out Linear Sections of a Coil. Appl. Sci. 2021, 11, 1723. https://doi.org/10.3390/app11041723

8. Yuri D. Ivanov, Vadim Yu. Tatur, Tatyana O. Pleshakova, Ivan D. Shumov, Andrey F. Kozlov, Anastasia A. Valueva, Irina A. Ivanova, Maria O. Ershova, Nina D. Ivanova, Victor V. Repnikov, Igor N. Stepanov, Vadim S. Ziborov, Effect of Spherical Elements of Biosensors and Bioreactors on the Physicochemical Properties of a Peroxidase Protein. Polymers 2021, 13, 1601. https://doi.org/10.3390/polym13101601],

9. Yuri D. Ivanov, Tatyana O. Pleshakova, Ivan D. Shumov, Andrey F. Kozlov, Irina A. Ivanova, Anastasia A. Valueva, Maria O. Ershova, Vadim Yu. Tatur, Igor N. Stepanov, Victor V. Repnikov, Vadim S. Ziborov, AFM study of changes in properties of horseradish peroxidase after incubation of its solution near a pyramidal structure. Sci Rep 11, 9907 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-89377-z

10. Юрий Д. Иванов, Татьяна О. Плешакова, Иван Д. Шумов, Светлана И. Капустина, Андрей Ф. Козлов, Вадим С. Зиборов, Вадим Ю. Татур, Игорь Н. Степанов, Андрей Н. Негодайлов, Андрей А. Лукьяница, Нина Д. Иванова, Виктория К. Сафонова, Егор О. Иванов, АСМ-исследование влияния движущихся и стационарных элементов в проточной аналитической системе на адсорбционные свойства фермента, Тезисы докладов Первой Российской научной конференции «Физический вакуум – парадигма науки XXI века», 7-8 ноября 2020, М, изд-во: ФПТН, 2020, с. 106