УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НАД БЕЛКОВЫМИ РАСТВОРАМИ В ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Заявляемое техническое решение относится к биофизическим экспериментам и наблюдениям за белковыми растворами, находящимися в двойном электрическом слое в переменном электрическом поле, что может найти широкое применение в биологии, экологии, медицине и др.
В результате исследований проведенных в России и за рубежом в последние 20 лет было установлено, что в жидкостях, содержащих макромолекулы и имеющих способность образовывать водородные связи создаются образования, размеры которых лежат в пределах от нано- до микрообъектов, которые могут изменяться с помощью электрической или магнитной составляющей физического поля. В связи с этим возникает задача проведения экспериментов, позволяющих получить информацию об этих изменениях.
Из доступных источников информации нам не известны сведения об устройствах для проведения экспериментов над белковыми растворами в переменном электрическом поле в двойном диэлектрическом слое.
Технической задачей решения является создание устройства, позволяющего проводить эксперименты над белковыми растворами при воздействии на них электрического поля с целью изучения их свойств.
Эта задача решается за счет того, что устройство для проведения экспериментов над белковыми растворами в переменном электрическом поле включает емкость из диамагнитного материала, куда помещают белковые растворы на основе веществ, имеющих водородные связи. В емкости перпендикулярно друг к другу расположены две пары электродов и одна пара электродов, служащая для создания электрического поля, подключена к генератору, а вторая, предназначенная для регистрации колебаний - к осциллографу. В качестве диамагнитного материала емкости могут быть использованы пластик или стекло, а в качестве белковых растворов - их водные или водно-спиртовые растворы.
Техническим результатом заявляемого решения является получение возможности проведения экспериментов с белковыми растворами, позволяющих изучать их свойства, в частности, возможность генерации в них электромагнитных колебаний и осуществлять оценку параметров этих колебаний.
На фиг.1 схематично изображено устройство для генерирования электрических колебаний.
Оно состоит из емкости 1, с погруженными в нее электродами 2, соединенными с осциллографом 3, и электродами 4, соединенными с генератором 5.
Устройство работает следующим образом.
В емкость 1 заливают белковый раствор на основе веществ, имеющих водородные связи, выделенные из биологических объектов.
Раствор белка уреаза (сои), например, экстрагировался следующим способом. В цилиндр емкостью 250 мл наливали 100 мл воды, добавляли 10 г соевой муки и 5 мл 0,1 Н соляной кислоты. Полученный раствор перемешивали и доводили общий объем до 150 мл дистиллированной водой. Образец получался разбавленным в 15 раз. Экстракция длилась в течение 15 часов в холодильной камере при периодическом перемешивании. Затем взвесь отфильтровывалась в пробирку через фильтровальную бумагу на средней воронке диаметром ≤10 см.
С генератора 5 на электроды 4 подаются гармонические электрические колебания частоты выбранной из диапазона 1-90 Гц, в результате чего создается переменное электрическое поле напряженностью от 10 до 100 В/м, которое воздействует на раствор, находящийся в емкости 1. В результате с помощью осциллографа 3 можно наблюдать широкополосные электрические колебания и измерять их параметры.
Авторами был проведен ряд экспериментов с некоторыми белковыми растворами животного и растительного происхождения в двойном электрическом слое и переменном электрическом поле.
Пример 1. Водный белковый раствор сои уреаза помещался в емкость 1. Температура раствора соответствовала температуре окружающей среды (+22°С). С генератора 5 типа Г3-118 на электроды 4 подаются гармонические электрические колебания с частотой 1 Гц, в результате чего создается переменное электрическое поле напряженностью 10 В/м, которое воздействует на раствор, находящийся в емкости 1. На осциллографе 3 наблюдали широкополосные электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляет 30 мВ, а частота от 1 кГц до 300 МГц. Этот эффект наблюдался в течение 5 секунд. При включенном поле с сохраненными параметрами периодичность повторения эффекта варьировалась от 30 до 180 с. При выключении электрического поля сразу после прекращения генерации электрических колебаний и повторном его включении через 10 с вновь наблюдался эффект возникновения колебаний с аналогичными параметрами первичному включению.
Пример 2. Аналогичен примеру 1 кроме того, что частота гармонических электрических колебаний, подаваемых на электроды 4, составляла 18 Гц, а напряженность создаваемого электрического поля была 50 В/м. В результате на осциллографе 3 наблюдали широкополосные электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляет 30 мВ, а частота от 1 кГц до 300 МГц. Этот эффект наблюдался в течение 3 секунд. При включенном поле с сохраненными параметрами периодичность повторения эффекта варьировалась от 30 до 200 с.
Пример 3. Аналогичен примерам 1 и 2 кроме того, что частота гармонических электрических колебаний, подаваемых на электроды 4 составляла 37 Гц, а напряженность создаваемого электрического поля была 100 В/м. В результате на осциллографе 3 наблюдали широкополосные электрические колебаний, максимальная амплитуда которых составляет 30 мВ, а частота от 1 кГц до 300 МГц. Этот эффект наблюдался в течение 2 с. При включенном поле с сохраненными параметрами периодичность повторения эффекта варьировалась от 30 до 160 с.
Пример 4. Аналогичен примеру 1, кроме того, что использовался водно-спиртовый (2% спирта) белковый раствор и частота электрического поля составляла 42 Гц.
Пример 5. Аналогичен примеру 2, кроме того, что использовался водно-спиртовый (5% спирта) белковый раствор и частота электрического поля составляла 64 Гц.
Пример 6. Аналогичен примеру 3, кроме того, что использовался водно-спиртовый (7% спирта) белковый раствор и частота электрического поля составляла 71 Гц.
Пример 7. Аналогичен примеру 1, кроме того, что использовался водный раствор интерферона (содержание белка 30%). В результате на экране осциллографа 4 наблюдали широкополосные электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляет 20 мВ, а частота лежала в пределах от 1 кГц до 200 МГц.
Примеры 8 и 9 аналогичны примерам 2 и 3, кроме того, что использовался 30% водный раствор интерферона и частота электрического поля составляла 90 Гц.
Данные примеров приведены в таблице 1
Таблица 1
№
Белковый раствор
Действ. поле
Результат
Вид белка
растворитель
Напряженность поля, В/м.
Частота, Гц.
Диапазон генерируемых колебаний, МГц.
Максимальная амплитуда колебаний, мВ
Продолжительн.. генерации, с.
Периодичность генерации, с.
Период изменен действ. поля, с.
1
уреаза
вода
10
1
0,001-300
30
5
30-180
10
2
уреаза
вода
50
18
0,001-300
30
3
30-200
10
3
уреаза
вода
100
37
0,001-300
30
2
30-160
10
4
уреаза
вода-спирт 2%
10
42
0,001-300
30
5
30-180
10
5
уреаза
вода-спирт 5%
50
64
0,001-300
30
3
30-200
10
6
уреаза
вода-спирт 7%
100
71
0,001-300
30
2
30-160
10
7
интер-ферон
вода
10
1
0,001-200
20
5
30-180
10
8
интер-ферон
вода
50
90
0,001-300
30
3
30-200
10
9
интер-ферон
вода
100
90
0,001-300
30
2
30-160
10
Из приведенных примеров видно, что с помощью предлагаемого устройства путем простого воздействия на органическое вещество природного происхождения можно проводить эксперименты над белковыми растворами, в результате которых нами наблюдались электрические колебания, максимальная амплитуда которых составляла 30 мВ, а частота колебалась от 1 кГц до 300 МГц. При проведении экспериментов также осуществлялось наблюдение за наводкой электромагнитного фона и ее измерение. Было установлено, что генерируемые сигналы, представленные в таблице 1, не являются результатом наводки техногенного характера и их источником являются белковые растворы. Экспериментально установленные сигналы белковых растворов также не являются следствием происходящих в указанных растворах химических реакций т.к. модельные растворы не состоят из химически активных веществ, а представляют собой только многокомпонентные системы (смотри Справочник химика. Москва. 1963, Т.Т.Березов, Б.Ф.Коровкин Биологическая химия, Москва, 1983; Биохимия. Москва. 1964). Т.е. эксперименты с использованием предлагаемого устройства являются чистыми.
Вышеприведенные эксперименты дали возможность заметить возникновение в белковых растворах под воздействием переменного магнитного поля электрических колебаний. Это дает предпосылки к возникновению дополнительной информации о макромолекулах.
Таким образом, заявляемое устройство дает возможность проводить эксперименты над такими объектами, как белковые растворы, результаты которых позволят более глубоко изучать свойства белковых растворов и открывать новые возможности для их использования.