Эффекты воздействия переменного магнитного поля на характеристики жизнедеятельности биообъектов

Рзянина, Анна Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эффекты воздействия переменного магнитного поля на характеристики жизнедеятельности биообъектов
ВАК РФ 03.01.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Эффекты воздействия переменного магнитного поля на характеристики жизнедеятельности биообъектов"

На правах рукописи

Рзянина Анна Владимировна

ЭФФЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ БИООБЪЕКТОВ

03.01.02 - биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 1 НОЯ 2010

Саратов - 2010

004612387

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» на кафедре физики твердого тела

Заслуженный деятель науки РФ,

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Усанов Дмитрий Александрович

Официальные оппоненты: д. ф.-м.н., профессор Ульянов С.С. (ГОУ

ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»), д.т.н., профессор Волков Ю.П. («Саратовский государственный технический университет»)

Ведущая организация: Институт биохимии и Физиологии

растений и микроорганизмов РАН (ИБФРМ РАН), г. Саратов

Защита состоится «16» ноября 2010г. в 15.30 на заседании диссертационного совета Д.212.243.05 в Саратовском государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке имени В.А. Артисевич ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского».

Автореферат разослан « (%> октября 2010 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

д.ф.-м.н., проф. Дербов В.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Процесс развития жизни на Земле был неразрывно связан с определенными внешними воздействиями, к которым, в частности, относятся слабые магнитные поля, в том числе являющиеся составляющими электромагнитного поля Земли. В процессе эволюции биологические объекты выработали определенные механизмы, позволяющие им существовать в условиях внешних магнитных полей.

Характерной особенностью этих механизмов является способность организмов избирательно реагировать на раздражители [1]. Вопросы, связанные с их чувствительностью к электромагнитным полям, в настоящее время активно изучаются. При этом часто остаются недостаточно детализированными факторы, связанные с мощностью, частотой и длительностью воздействия магнитных полей. Данные, полученные экспериментальным путем многочисленными исследователями, свидетельствуют о специфическом влиянии электромагнитных полей на биологические системы [2,3]. Немаловажной проблемой является действие магнитного поля на обитателей водной среды. На сегодняшний момент среди обилия информации о действии электромагнитного поля на биологические объекты, сравнительно мало сведений о влиянии этого фактора на гидробионтов и клетки млекопитающих.

Показано, что магнитное поле может действовать на биологические объекты опосредовано, путем изменения физических характеристик воды [4]. Отмечено наличие магнитного момента у молекулярных фрагментов воды, что может свидетельствовать об электронной природе взаимодействия воды с магнитным полем. В работах [5,6] исследовали пролиферативную способность растительных клеток сорго под действием переменного магнитного поля на примере изменения его митотической активности. Однако подобного рода исследования не были проведены для других биообъектов, средой обитания которых является вода, в частности для водорослей. Для этих целей удобным объектом исследования является одноклеточная водоросль Бсепедезтия. Во-первых, средой обитания этого объекта является вода, во-вторых, это одноклеточный организм, а значит можно исследовать действие магнитного поля, как на клеточном уровне, так и на уровне организма в целом.

Важным дополнением в изучении природы воздействия магнитного поля на живые объекты может быть изучение влияния магнитного поля на культуру клеток млекопитающих (которые также растут в жидкой питательной среде и являются частью более сложно организованных биообъектов).

Следует отметить, что до сих пор не существует общепризнанной теории действия магнитного поля на биологические объекты [7]. Большинство проведенных исследований посвящены изучению влияния магнитного поля с определенными параметрами на отдельные показатели жизнедеятельности различных биообъектов. Основываясь на ранее полученных данных [8] в настоящей диссертационной работе предпринята попытка изучить влияние низкочастотного магнитного поля с определенными характеристиками на

обитателей водной среды, которые являются участниками одной пищевой цепочки (одноклеточная водоросль является кормом для дафний и имеет общую с ней среду обитания - воду). В последнее время в распоряжении исследователей появились новые объекты - углеродные нанотрубки. Представляет интерес использование известных биотестов для выяснения проявления токсического эффекта от присутствия нанотрубок, в том числе, в условиях воздействия магнитного поля.

Культивирование клеток в среде с углеродными нанотрубками в присутствии переменного низкочастотного магнитного поля может дать ответ на вопрос: каким образом магнитное поле влияет на факторы, которые могут вызвать токсический эффект в клетках. Учитывая, что существуют работы, в которых показано токсическое действие углеродных нанотрубок на клетки [9,10], представляет интерес изучение действия углеродных нанотрубок на культуру клеток млекопитающих в присутствие переменного магнитного поля.

Цель и задачи исследования: выявление особенностей влияния низкочастотного переменного магнитного поля на основные параметры жизнедеятельности гидробионтов на примере тест - объекта водной среды, пресноводного рачка Daphnia magna Straus и одноклеточной водоросли Scenedesmus, а также культуру клеток млекопитающих линии V-79, МА-104 и А549.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование воздействия переменного магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц (близкой к средней частоте сердцебиения дафний) на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus;

2. Исследование влияния частоты и времени воздействия низкочастотного магнитного поля на скорость роста одноклеточной водоросли Scenedesmus;

3. Исследование биологической совместимости углеродных нанотрубок с клетками млекопитающих;

4. Исследование повреждающего действия углеродных нанотрубок на целостность клеток млекопитающих, а также изучение влияния переменного магнитного поля на культивирование клеток в присутствие нанотрубок. Новизна исследований, проведенных в ходе диссертационной работы,

состоит в следующем:

1. Впервые показана возможность повышения плодовитости пресноводного рачка Daphnia magna Straus под воздействием переменного магнитного поля с определенными параметрами;

2. Показана возможность увеличения скорости роста одноклеточной водоросли Scenedesmus под действием переменного магнитного поля с определенными параметрами;

3. Установлена биологическая совместимость исследованных углеродных наноструктур с клетками млекопитающих;

4. Установлено, что переменное магнитное поле оказывает влияние на качество монослоя клеток млекопитающих (клеточный монослой более плотный, ровный).

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена применением стандартной измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных с помощью современных методов с использованием ЭВМ.

Практическая значимость полученных результатов: Полученные данные могут быть использованы в биофизических исследованиях, при экологической оценке последствий действия электромагнитных полей на гидробионтов и клетки млекопитающих, для увеличения выхода биомассы одноклеточной водоросли Scenedesmus и повышения плодовитости пресноводного рачка Daphnia magna Straus.

Положения, выносимые на защиту:

1. Непрерывное действие переменного магнитного поля индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц не оказывает влияния на выживаемость дафний, однако увеличивает их плодовитость 2,2 раза по сравнению с контрольной группой.

2. Переменное магнитное поле с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц повышает скорость роста одноклеточной водоросли Scenedesmus до 2,5 раз по сравнению с контрольной группой. То есть, переменное магнитное поле с выбранными параметрами оказывает стимулирующее воздействие на рост одноклеточной водоросли Scenedesmus.

3. Не обнаружено токсического эффекта при культивировании клеток фибробластов китайского хомячка линии V-79 в присутствии углеродных наноструктур.

4. Углеродные нанотрубки, полученные способом газофазного химического осаждения, начинают оказывать влияние на процесс формирования клеточного монослоя лишь при скоростях центрифугирования более 10000 об/мин. При скоростях до 10000 об/мин клеточный монослой практически неотличим от контрольного, незначительное разряжение монослоя наблюдается, начиная со скоростей центрифугирования 10000 об/мин, на 4-й день культивирования.

5. Обработка суспензии клеток перед высокоскоростньм центрифугированием переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц в течение 60 минут не вызывает существенных изменений в способности клеток образовывать монослой, но существенно повышает его качество.

Апробации работы. Основные положения и достигнутые в ходе выполнения диссертационной работы результаты докладывались и обсуждались на:

1. Ежегодной Всероссийской научной школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2007». Саратов, 23-25 мая 2007 г.

2. Ежегодной Всероссийской научной школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2008». Саратов, 3-5 июля 2008

3. Ежегодной Всероссийской научной школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2009». Саратов, 1-3 июля 2009

По материалам исследований, опубликовано 9 научных работ, в том числе 5 статей в журналах из перечня, рекомендованного ВАК, и 3 тезисов докладов научных конференций.

Личный вклад. Автором выполнена экспериментальная часть работы, проведены статистическая обработка и анализ полученных результатов, а также проведен анализ литературных данных.

Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, пята разделов, имеющих подразделы, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 118 страниц машинописного текста, включая 16 рисунков и 3 таблицы. Список литературы содержит 194 наименования и изложен на 20 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулирована цель работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, описана структура и объем работы.

Глава 1. Анализ современного состояния исследований влияния магнитных полей на биологические объекты.

В первом разделе диссертации проведен критический анализ современных исследований в области изучения влияния переменных магнитных полей на биологические объекты.

Глава 2. Исследование влияния низкочастотного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка- DAFHNIA MAGNA STRAUS.

Во втором разделе представлены результаты экспериментальных исследований воздействия переменного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка Daphnia magna Straus, а также влияние низкочастотного магнитного поля на выживаемость Daphnia magna Straus в присутствии фенола. В результате проведенных экспериментов, было установлено, что длительное воздействие переменного магнитного поля (14-16 дней) не оказывает существенного воздействия на выживаемость дафний. Однако наблюдается достоверное изменение плодовитости особей, подвергшихся длительному культивированию в присутствии низкочастотного магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц. У дафний, обработанных магнитным полем, фиксировалась плодовитость, которая в среднем была в 2 раза выше, чем у контрольной группы. Это может свидетельствовать о том, что воздействие переменного магнитного поля влияет на регуляторные механизмы в живом организме.

На рис. 1 приведены результаты определения отношения (F) плодовитости дафний, подвергавшихся длительному воздействию низкочастотного магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц, к плодовитости для контрольной группы дафний, находящихся в тех же культивационных условиях. Как видно из результатов, приведенных на рис.1, во всех экспериментах наблюдается повышение плодовитости по сравнению с контрольной группой. Следует отметить, что эксперименты проводились в течение длительного времени: с сентября по июнь (за исключением января и мая). Именно с этим может быть связан существенный разброс в количестве выведенных мальков, который может быть обусловлен, в частности, сезонными

колебаниями температуры окружающей среды и освещенности. При этом во всех случаях наблюдалось преобладание плодовитости у дафний, находившихся под воздействием магнитного поля, в отличие от контрольной партии, не подвергавшихся такому воздействию, но находившихся в тех температурных условиях, с той же освещенностью, аэрацией и режимом кормления.

декабрь февраль март апрель июнь

Рис 1. Отношение (в относительных единицах) плодовитости Р при воздействии магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой б Гц к плодовитости для контрольной группы

В диссертационной работе было проведено исследование влияния переменного магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц (близкой к средней частоте сердцебиения дафний) на выживаемость дафний при помещении их в водные растворы фенола различных концентраций. Для определения выживаемости дафний использовался компьютерный комплекс для контроля размеров микро- и нанометровых структур (см. Приложение). Для проведения эксперимента дафнии помещались в два лабораторных стакана, в которых находился раствор фенола с концентрацией 114 мг/л. Концентрация фенола была подобрана таким образом, чтобы полная гибель рачков наступала в течение 1,5 часов с момента помещения их в раствор в отсутствии воздействия магнитного поля. Рачки разбивались на две группы по 18 особей: опытную и контрольную. В течение 2 часов проводилась видеосъемка изображения дафний. Полученная информация обрабатывалась при помощи компьютерного комплекса для контроля размеров микро- и нанометровых структур (см. Приложение). Компьютерный комплекс для контроля размеров микро- и нанометровых структур предназначен для анализа микроскопических изображений. С его помощью обеспечивается обработка видеоинформации на основе методов компьютерного анализа, получение гистограмм распределения микрообъекгов по размерам и цветам, хранение гистограмм в базе данных, воспроизведение гистограмм.

На рис.2 показана зависимость выживаемости дафний под действием фенола от времени. По оси У отложена фракция выживших дафний, которая вычислялась как отношение выживших в данный момент времени рачков к их первоначальному количеству. По оси X отложено время. Из рис.2 видно, что

дафнии, находящиеся в магнитном поле начинают гибнуть под действием фенола позднее, чем в контрольной группе.

В контрольной группе гибель дафний под действием фенола начиналась через 40 минут после начала эксперимента. Далее наблюдалось монотонное падение выживаемости дафний. Гибель дафний, находящихся в переменном магнитном поле, начиналась через 90 минут после начала эксперимента.

Из приведенных на рис.2 данных следует, что гибель дафний находившихся в переменном магнитном поле начинается на 50 минут позднее, чем в контрольной группе. К моменту 100% гибели дафний в контрольной группе, в пробе, обработанной магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц, остается ~ 50% выживших рачков (см. рис. 2).

Время, мин

Рис. 2. Зависимость выживаемости дафний под действием фенола от времени

Таким образом, в результате проведенных экспериментов можно считать установленным, что:

1. Магнитное поле с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц не оказывает существенного воздействия на выживаемость дафний. В то же время плодовитость особей, подвергшихся воздействию переменного магнитного поля, увеличивается в среднем в 2,2 раза по сравнению с контрольной группой.

2. Магнитное поле с указанными выше характеристиками снижает токсическое действие фенола на дафний. Гибель дафний, помещенных в растворе фенола в переменное магнитное пол, с указанными выше характеристиками, наступает значительно позднее (на 50 мин), чем в растворе фенола, не подвергнутого действию магнитного поля.

Обнаруженные эффекты могут быть использованы для анализа влияния переменного магнитного поля на живые организмы и водную среду и разработки методов защиты от вредного воздействия магнитных полей.

ГлаваЗ. Влияние низкочастотного магнитного поля на рост одноклеточной водоросли 8сепес1е$тт.

В третьем разделе приведены результаты исследования влияния переменного магнитного поля на рост одноклеточной водоросли 8сепес1е$тиз.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что в узком диапазоне частот наблюдается стимуляция роста клеток в результате действия

переменного магнитного поля. Как следует из результатов, представленных на рис. 3, набольший эффект наблюдался на частоте б Гц. В пробах, подвергшихся длительному культивированию (7-10 дней) в присутствии низкочастотного магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой б Гц, наблюдалось максимальное увеличение концентрации клеток водоросли (Ымп) в 2,5 раза по сравнению с концентрацией клеток в контрольной группе в отсутствие магнитного поля (№с).

0.5-------------------------------

5.3 в 6.5 7 7.5 В 8,5 9

Частота, Ги

Рис.З.Зависимость отношения концентрации клеток, обработанных магнитным полем (Nmii), к концентрации клеток в контроле в отсутствие магнитного поля (Nk) от частоты воздействующего магнитного поля

Отметим, что в экспериментах по изучению плодовитости пресноводного рачка Daphnia magna Straus было установлено, что под воздействием низкочастотного магнитного поля с указанными выше параметрами, плодовитость дафний повышалась в среднем в 2.2 раза.

На рис. 4 приведены результаты измерения NMn и Nk от времени воздействия, для культуры, обработанной магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц.

О -I-,-,-,-,-1-1-,-

1 2 S 4 5 6 7 8

Время, дни

* к - мл. -к

--м .п.

Рис.4. Кривые роста культуры одноклеточной водоросли Зсепес1е$ти$ при воздействии переменного магнитного поля с частотой 6 Гц и индукцией 25 мТл.

Из рис. 4 видно, что уже через трое суток культура, обработанная низкочастотным переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц, имела концентрацию выше, чем в контрольной суспензии, хотя изначальная концентрация клеток водоросли, подвергшихся обработке магнитным полем, была даже несколько ниже, чем в контрольной группе.

При воздействии переменного магнитного поля вначале наблюдался резкий рост №ш. К концу пятых суток скорость роста клеток в культуре, обработанной магнитным полем, замедлялась. Далее характер кривой роста клеток в контроле № был сходен с характером кривой роста клеток, обработанных магнитным полем, но кривая зависимости №га шла заметно выше, чем в №.

На основе характера эмпирической кривой роста (см. рис. 4) было сделано предположение о возможности использования логистической функции. Среди множества количественных моделей роста биологических популяций получила наибольшее распространение следующая логистическая функция:

1 + 10°

где ><(0 —концентрация клеток в культуре ; А —конечная концентрация клеток; I — время, прошедшее с начала роста; а, Ь — константы, определяющие изгиб и наклон логистической кривой; С — начальная концентрация клеток в культуре.

Для построения теоретической кривой роста необходимо было рассчитать коэффициенты а и Ь.

Формула логистической кривой после логарифмирования приобретает следующий вид:

1еГ—^--1 }=а + Ы

Обозначим выражение а + Ы через г. Порядок определения констант а и Ь следующий. Используя метод наименьших квадратов, решаем систему нормальных уравнений:

где п — число наблюдений в полностью заполненных строках табл. 1 и 2.

Результаты вычисления записаны в табл. 1 и 2, где через I обозначены дни, у — концентрация клеток (количество клеток в 1 мл суспензии, х 105). Тогда Ак = 14 ,Аып = 18, С = 4,55.

Таблица. 1 Построение логистического уравнения функции роста одноклеточной водоросли 8сепес1езти5 (для контроля).

а/(У№- А/(у(1)-С)-

1 Р2 У(Ч С) 1 г Ь

1 1 5,8 11,2000 10,2000 1,0086 1,0086

2 4 5,2 21,5385 20,5385 1,3126 2,6251

3 9 6 9,6552 8,6552 0,9373 2,8118

4 16 6,8 6,2222 5,2222 0,7179 2,8714

5 25 8,7 3,3735 2,3735 0,3754 1,8769

6 36 9,5 2,8283 1,8283 0,2620 1,5723

7 49 12 1,8792 0,8792 -0,0559 -0,3914

8 64 14 1,4815 0,4815 -0,3174 -2,5394

36 204 4,2404 9,8354

Таблица. 2 Построение логистического уравнения функции роста одноклеточной водоросли БсепеЛезтиз (для магнитного поля).

А/(у(П- А/(У Ш-С)-

1 Г2 У(0 С) 1 г £

1 1 3,3 14,4000 -15,4000 .

2 4 4,8 72,0000 71,0000 1,8513 3,7025

3 9 6,2 10,9091 9,9091 0,9960 2,9881

4 16 10 3,3028 2,3028 0,3622 1,4490

5 25 12,9 2,1557 1,1557 0,0628 0,3142

6 36 14 1,9048 0,9048 -0,0435 -0,2608

7 49 15 1,7225 0,7225 -0,1412 -0,9882

8 64 18 1,3383 0,3383 -0,4707 -3,7657

35 203 2,6170 3,4391

В нашем случае пк =8, пш,=7. Находя соответствующие суммы ^Г/. ^г. г, по таблицам 1 и 2, вычисляем коэффициенты а и Ь:

8о +366 = 4,2404

, для ко?ггроля

Збя + 2046 = 9,8354 1

7я +356 = 2,6170

, для магнитного поля

35я +2036 = 3,4391

Отсюда для контроля : а = 1,521, в = -0,2202; для магнитного поля: а=2,0967, в = -0,3446.

Тогда теоретическая кривая роста выражается формулой

>'(') = 1 + + 4,55, для контроля

■>'('> = 1 + Ш2,ш7-о.з44б, + 4'55 > ДО* магнитного поля

1Д

5 12

с. н 10

С-1 8

С «г, 6

£ о 4

с. 2

с.

Г|( К'ОИ I [><>. 11,

О М аг.по. 1с

2 3

номер экспсрплк1 н га

Применяя эту формулу, находим ординаты точек у(1) для построения теоретической кривой роста рис 3.

На рис. 4 можно заметить, что эмпирическая кривая хорошо аппроксимируется построенной теоретической кривой роста клеток.

На рис. 5 представлены данные нескольких экспериментов по воздействию переменного магнитного поля с частотой 6 Гц.

Из приведенных результатов измерений следует, что наблюдается некоторый разброс значений прироста концентрации клеток в различных экспериментах в пределах от 2,3 до 2,6 раз. В то же время, во всех пробах наблюдался существенный прирост концентрации клеток после обработки

магнитным полем по сравнению с контролем. Таким образом, в результате исследования воздействия низкочастотного магнитного поля на скорость роста одноклеточной водоросли $сепе(1е$тш, установлено, что длительное культивирование водоросли в переменном магнитном поле с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц повышает скорость роста тестируемой культуры до 2,5 раз по сравнению с контрольным опытом. То есть переменное магнитное поле с выбранными параметрами оказывает стимулирующее воздействие на рост одноклеточной водоросли Хсепескхтж

Глава4. Исследование влияния длительности воздействия низкочастотного магнитного поля на прирост одноклеточной водоросли Хсепес/е.чпш*.

В четвертом разделе приведены результаты исследования влияния длительности воздействия переменного магнитного поля на прирост одноклеточной

водоросли Зсетйешт.

В результате проведенных экспериментов была получена зависимость прироста клеток одноклеточной водоросли Scenedesmus от времени предварительного воздействия на культуру переменного низкочастотного магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц (рис.6).

Рис. 5. Значение прироста концентрации клеток одноклеточной водоросли йсепеЛе.чгтк в различных экспериментах при воздействие низкочастотного переменного магнитного поля с частотой б Гц и индукцией 25 мТл

Из результатов, приведенных на рис. 6, видно, что существенный прирост клеточной массы наблюдается, начиная с 23-х суток предварительного облучения. Т.е. для стимуляции роста клеток под действием переменного магнитного поля необязательно постоянно держать культуру в поле действия магнитов. Можно

предположить, что стимуляция произойдет, если дать предварительный «толчок» в виде воздействия на биосреду переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц, в течение определенного времени, что в дальнейшем приведет к существенному приросту биомассы клеток. На рис. 7 представлены данные о приросте клеточной массы в образцах, обработанных переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц, по сравнению с контролем. Видно, что более длительная обработка, дает большее увеличение выхода клеток.

- В г

□ ирпр' СГ в м;и пмтим п.ис

1 2 3 4 5 6

|!|>ОИ| 1ЩЛ1 ПГШН.ШИИ. О |к'М

Рис. 7. Прирост клеточной биомассы (отношение начальной и конечной концентрации клеток) в образцах подвергнутых воздействию магнитного поля по сравнению с контролем

На рис. 8 приведены результаты определения скорости прироста клеток в зависимости от кремени воздействия магнитного поля.

Г.[*'МИ 04:11 |Ш'1Ми:Н1ИМ.С>1К11

Рис. 6 Зависимости прироста клеточной массы (отношения начальной и конечной концентрации клеток) от врег^гни воздействия магнитного поля.

1.6

2 3 4 5 6

1} |к' и и ома! н и'шп ЦП им. су 1 кп

Рис. 8. Скорость прироста клеток одноклеточной водоросли йсепес/еятш

Из результатов, приведенных на рис. 8, видно, что кривая скорости прироста клеток в сутки для культур клеток, обработанных магнитным полем 2-е и более суток, идет значительно выше, чем для контрольной культуры и культуры, обработанной магнитным полем в течение 1 суток. Начиная с 3-х суточной обработки культуры клеток магнитным полем, наблюдается сначала рост кривой скорости прироста клеток с последующим выходом на плато. Следует также отметить, что, начиная с 2-х суточной обработки культуры клеток магнитным полем, кривые скорости прироста клеток идут выше, чем при менее длительной обработке. Начиная с 3-х суточной обработки, зависимости скорости прироста клеток от времени омагничивания отличаются • слабо. Следовательно, при использовании описанной технологии культивирования одноклеточной водоросли можно ограничить время воздействия магнитного поля тремя сутками.

Таким образом, в результате исследования воздействия низкочастотного магнитного поля с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц на скорость роста одноклеточной водоросли Scenedesnшs в зависимости от времени воздействия магнитного поля, установлено, что длительность культивирования водоросли в переменном магнитном поле можно сократить до 2-3 суток. Этого достаточно чтобы существенно повысить скорость роста тестируемой культуры и увеличить выход биомассы клеток.

Глава 5. Исследование биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками млекопитающих и влияния на этот процесс низкочастотного магнитного поля.

В пятом разделе приведены результаты исследования биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками млекопитающих и влияния на этот процесс переменного магнитного поля.

В результате проведенных экспериментов не было обнаружено выраженного токсического воздействия углеродных нанотрубок, полимера полиакрилонитрила (ПАН), углеродного нанокристаллического материала (УНМ) на основе пиролизованного полиакрилонитрила (ПЛАН) на фибробласты китайского хомячка. Из результатов приведенный на рис.9, видно, что культивирование клеток в присутствии низких концентраций ПАН,

УНМ и нанотрубок (0,003г и 0, 007 г на 5 мл среды) неотличимо от контроля. Клетки прикреплялись к субстрату, распластывались и формировали полный монослой на 4-й день, как и в контрольных флаконах. Отмечалась некоторая задержка при формировании монослоя при концентрациях 0,01; 0,03; 0,04; 0,05 г на 5 мл среды , но несмотря на это клетки так же хорошо, как и в контроле, прикреплялись к подложке и распластывались на ней.

0.05

12 3 4

Время формирования клеточного монослоя, дни

Рис. 9. Формирование конфлюэнтного монослоя в присутствии углеродных наноструктур

Исследовались также адсорбционные способности описанных углеродных соединений. Для контроля рН питательной среды в ней присутствует феноловый красный, который придает ей характерный томатно-красный цвет. При культивировании фибробластов с очищенными от примесей нанотрубками наблюдалось обесцвечивание питательной среды на следующий день после посева клеток. Причем, эффект наблюдался при всех концентрациях этого типа нанотрубок. Такое кардинальное изменение рН среды, вероятно, может быть связано с адсорбцией некоторых компонентов питательного раствора углеродньми нанотрубками.

Следует отметить, что при культивировании с ПАН и УНМ такого эффекта не наблюдалось. Задержка в формировании 100% монослоя при концентрациях 0,01; 0,03; 0,04; 0,05 г. на 5 мл среды, может быть связана понижением содержания в растворе компонентов питательной среды, вследствие адсорбции их на углеродных нанотрубках. Другой причиной отставания в формировании монослоя могут быть механические препятствия, создаваемые большими концентрациями ПАН, УНМ и нанотрубок на этапе прикрепления клеток к подложке.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов не обнаружено токсического эффекта при культивировании клеток фибробластов китайского хомячка линии У-79 в присутствии углеродных наноструктур, УНМ и ПАН. Клетки прикреплялись к подложке культурального флакона, вытягивались, росли и образовывали полный монослой, как и в контроле, что свидетельствует

в пользу того, что протестированные нами углеродные нанотрубки, УНМ и ПАН являются биосовместимыми материалами.

Также была проведена экспериментальная проверка повреждающего действия углеродных нанотрубок на клеточные линии МА-104 и А549. Установлено, что повреждающее действие углеродных нанотрубок начинает проявляться лишь на очень высоких скоростях центрифугирования. Клетки клеточных линий МА-104 и А549 хорошо переносили высокоскоростное центрифугирование при 500 - 8000 об/мин.

Незначительное разряжение монослоя можно было наблюдать в контрольной группе, лишь начиная с 10000 об/мин, при наблюдении на 4-й день культивирования.

На рис.10 приведены фотографии клеточного монослоя на 4-й день культивирования для скоростей центрифугирования от 10 000 - 25 000 об/мин. Из приведенных на этом рисунке результатов следует, что в контроле все группы клеток сформировали монослой, кроме групп, которые центрифугировались в присутствии нанотрубок. В них наблюдалось отсутствие полного монослоя на 4-й день культивирования. Причем, если при 10 000 и 15 000 об/мин еще наблюдались очаги роста клеток, хотя полностью сформированный монослой отсутствовал, то при 25000 об/мин были видны только единичные клетки.

Рис. 10. Клеточный монослой на 4-й день культивирования (черные грануляции справа - конгломераты нанотрубок) при различных скоростях центрифугированиям (об/мин): : А- 10 000, Б - 15 000, В- 25 000. Здесь обозначено цифрой 1 -изображение без углеродных нанотрубок; 2-е углеродными нанотрубками.

Таким образом, клетки, центрифугируемые в присутствие углеродных нанотрубок, не образовывали полного монослоя, начиная с 10 000 об/мин. Это может свидетельствовать о том, что углеродные наноструктуры при центрифугировании на больших скоростях препятствуют образованию клеточного монослоя.

На рис. 11 представлена диаграмма, показывающая количество клеток, прикрепившихся к подложке, видимых в поле зрения микроскопа на второй день культивирования. В контрольную группу входили пробы, не подвергавшиеся центрифугированию (К - контроль, К УНТ- контрольные клетки с добавлением углеродных нанотрубок). Представлены также результаты для двух категорий клеток, подвергнутых центрифугированию при скоростях 12000 об/мин и 17000 об/мин, когда наблюдается заметное разряжение клеточного монослоя после 4-го дня культивирования (12К- клетки, подвергнутые центрифугированию при 12 тыс. об/мин, 12 УНТ- клетки, подвергнутые центрифугированию при 12 тыс. об/мин с добавлением углеродных нанотрубок. Подобные обозначения приняты для 17 тыс. об/мин). Как видно из результатов, приведенных на рис.10, все категории клеток, включая контрольную, реагируют на добавление нанотрубок снижением числа клеток, прикрепившихся к подложке на второй день культивирования. Однако, на 4-день культивирования контрольная группа успевает сформировать плотный монослой, а клетки, отцентрифугированные при высоких скоростях, не формируют полного монослоя. Этот факт также свидетельствует в пользу того, что высокоскоростное центрифугирование, начиная с определенных скоростей, оказывает влияние на способность клеток образовывать монослой.

Рис.11. Среднее число клеток, видимых в поле зрения микроскопа, на второй день культивирования

Для сравнения на рис.12 приведены фотографии клеточного монослоя при центрифугировании на скоростях 6000 и 8000 об/мин. Видно, что если скорость меньше 10 000 об/мин, то центрифугирование в присутствии углеродных нанотрубок не оказывает существенного влияния на вид клеточного монослоя.

Рис. 12. Клеточный монослой на 4-й день культивирования (черные грануляции справа - конгломераты нанотрубок) при различных скоростях центрифугированиям (об/мин): А- 6 ООО, Б - 8 ООО. Здесь обозначено цифрой 1 -без углеродных нанотрубок; 2-е углеродными наногрубками

Обработка суспензии клеток перед высокоскоростным центрифугированием переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой б Гц в течение 60 минут, как можно видеть из рис. 13, существенно повышает качество монослоя. Монослой клеток, после обработки магнитным полем, более плотный, ровный, в нем наблюдается отсутствие грануляции. Последнее может быть связано с тем, что и для клеток млекопитающих наблюдается установленный ранее факт повышения митотической активности клеток [6] при воздействии магнитного поля с упомянутыми выше

Рис. 13. Сравнение качества монослоя: А) клеток, необработанных магнитным полем; и Б) клеток, обработанных магнитным полем

В результате экспериментального исследования способности углеродных нанотрубок оказывать влияние на процесс формирования монослоя у клеток млекопитающих, можно считать установленным, что нарушение этого процесса под действием углеродных нанотрубок начинает проявляться, в частности, на очень высоких скоростях центрифугирования после 10000 об/мин. При 500 -8000 об/мин клеточный монослой практически неотличим от контрольного, незначительное разряжение монослоя наблюдается, начиная со скоростей центрифугирования 10000 об/мин, на 4-й день культивирования.

В заключение сформулированы основные результаты и выводы, полученные в ходе выполнения диссертации:

1. Установлено влияние низкочастотного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus. Установлено, что магнитное поле с индукцией 25 мТл и частотой б Гц не оказывает существенного влияния на выживаемость дафний. В то же время плодовитость особей, подвергшихся воздействию переменного магнитного поля, увеличивается примерно в 2,2 раза по сравнению с контрольной группой.

2. Изучено воздействие низкочастотного магнитного поля на скорость роста одноклеточной водоросли Scenedesmus. Установлено, что длительное культивирование водоросли в переменном магнитном поле с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц повышает скорость роста тестируемой культуры до 2,5 раз по сравнению с контрольным опытом. То есть переменное магнитное поле с выбранными параметрами оказывает стимулирующее воздействие на рост одноклеточной водоросли Scenedesmus.

3. Показано, что длительность воздействия переменного магнитного поля влияет на конечный прирост водоросли. Установлено, что длительность культивирования водоросли в переменном магнитном поле можно сократить до 2-3 суток. Этого достаточно чтобы существенно повысить скорость роста тестируемой культуры и увеличить выход биомассы клеток.

4. Проведена оценка биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками млеопитающих. В результате проведенных экспериментов не обнаружено токсического эффекта при культивировании клеток фибробластов китайского хомячка линии V-79 в присутствии углеродных наноструктур.

5. В результате экспериментального исследования способности углеродных нанотрубок оказывать влияние на процесс формирования монослоя у клеток млекопитающих, можно считать установленным, что нарушение этого процесса под действием углеродных нанотрубок начинает проявляться лишь на очень высоких скоростях центрифугирования (после 10000 об/мин). При 500 -10000 об/мин клеточный монослой практически неотличим от контрольного, незначительное разряжение монослоя наблюдается, начиная со скоростей центрифугирования 10000 об/мин, на 4-й день культивирования.

6. Обработка суспензии клеток перед центрифугированием переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой б Гц в течение 60 минут не

влияет на способность клеток образовывать монослой, но существенно повышает его качество при не повреждающих скоростях.

В приложение описан компьютерный комплекс для контроля размеров микро-и нанометровых структур предназначеный для анализа микроскопических изображений. С его помощью обеспечивается обработка видеоинформации на основе методов компьютерного анализа, получение гистограмм распределения микрообъектов по размерам и цветам, хранение гистограмм в базе данных, воспроизведение гистограмм.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ * - публикации в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК РФ

1. *Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Усанов А.Д. РзянинаА.В. Влияние низкочастотного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2008. № 5, с. 51-53.

2. *Усанов Д.А., Скрипаль A.B., РзянинаА.В., Усанов А.Д. Воздействие переменного низкочастотного магнитного поля на рост одноклеточной водоросли Scenedesmus. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2009. №3, с. 39-43.

3. *Островский Н.В. Рзянина A.B. Скрипаль A.B. Усанов Д.А.и др.

Оценка биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками фибробластов китайского хомячка линии v-79 // Нано и микросистемная техника. 2008. № 6, с. 57-59.

4. *Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Рзянина A.B., УсановА.Д. Влияние длительности воздействия переменного магнитного поля на прирост одноклеточной водоросли Scenedesmus.ll Известия СГУ. Серия «Химия. Биология. Экология» 2010, №1, с.76-79.

5. *Рзянина A.B. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Усанов А.Д. Действие углеродных нанотрубок на клетки млекопитающих при центрифугировании. // Нано и микросистемная техника. 2010. № б, с. 43-46.

6. Усанов Д.А., Скрипаль Ан.В., Рзянина A.B., Усанов А.Д. Влияние низкочастотного переменного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus II Методы компьютерной диагностики в биологии и медицинеУчеб. Пособие для студ. Фак. Нано- и биомедицинских технологий, обучающихся по спец. 014000 «Медицинская физика» и направлению «Биомедицинская технология» / Д. А. Усанов, Ал.В. Скрипаль, Ан.В. Скрипаль и др.; Под ред. Д.А. Усанова. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2007. - 120 е.: ил.

7. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Рзянина A.B. Влияние низкочастотного переменного магнитного поля на скорость роста одноклеточной водоросли Scenedesmus // Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине -2007. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2007, с. 99-101.

8. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Рзянина A.B., Островский Н.В. и др. Исследование биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками фибробластов китайского хомячка линии v-79 // Материалы Ежегодной Всероссийской научной школы - семинара «Методы

компьютерной диагностики в биологии и медицине» 2008. Под ред. проф. Д.А. Усанова.Изд-во Сарат. ун-та, 2008. - 150 с.

9. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Рзянина A.B., Усанов А.Д. Влияние времени действия переменного магнитного шля на прирост одноклеточной водоросли Scenedesmus// Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2009: Материалы ежегод. Всерос. науч. школы-семинара / Под ред. проф. Д.А.Усанова. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2009, с. 181 - 184.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Аксенов С.И., Грунина Т.Ю., Горячев С.Н. О механизмах стимуляции и торможения при прорастании семян пшеницы в электромагнитном поле сверхнизкой частоты.// Биофизика, 2007, т. 52, №2, с.332-338.

2. Бецкий О.В., Девятков Н.Д. Механизмы взаимодействия электромагнитных волн с биологическими объектами.//Радиотехника 1996, т. 41, №9, с. 4-11.

3. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Усанов А.Д., Рытик А.П. Биофизические аспекты воздействия электромагнитных полей./Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2008.-136с.

4. Киселев В.Ф., Салецкий A.M., Семихина Л.П. Динамика жидкой воды и проблема слабых воздействий.// Биофизика, 1999, т. 44, №6, с. 1136-1144.

5. Беляченко Ю.А., Усанов А.Д., Тырнов B.C., Усанов Д.А. Влияние переменных магнитных полей на пролиферацию клеток апикальных корневых меристем двудольных растений.// Известия Саратовского университета. 2008. т. 8. Сер. Химия. Биология. Экология, №. 2, с 85-88.

6. Беляченко Ю.А., Усанов А.Д., Тырнов B.C., Усанов Д.А. Влияние переменного магнитного поля на митотическую активность апикальных меристем кукурузы. //Вестник СГАУ, 2008, № 1, с.5-6.

7. Бинги В.Н., Рубин А.Б. Фундаментальная проблема магнитобиологии.// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2007, № 2-4, с.63-76.

8. Усанов Д.А., Шишкин Г.Г., Скрипаль A.B., Усанов А.Д. Влияние внешнего переменного магнитного поля на частоту сердцебиений пресноводного рачка - дафнию.//Биомедицинская радиоэлектроника. 2001, №. 8, с.57-61.

9. Service, R.F. American Chemical Society meeting. Nanomaterials show signs of toxicity.// Science. 2003, 300: 243.43.

10. Shvedova, A.A., Castranova, V., Kisin, E.R., Schwegler-Berry, D., Murray, A.R. et al. Exposure to carbon nano tube material: assessment of nanotubecytotoxicity using human keratinocyte cells.// J.Toxicol.Environ.Health. 2003A, 66:1909-26.

Подписано в печать 6.10.2010. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл.-печ.л. 1.0 _Тираж 100 экз. Заказ №209_

Типография «Саратовский источник» 410012, Саратов, Университетская, 42.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Рзянина, Анна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

1.1. Действие магнитного поля на растительные объекты.

1.2. Действие магнитного поля на физиологические, биохимические и ферментативные процессы.

1.3. Действие магнитного поля на обитателей водной среды.

1.4. Действие магнитного поля на микроорганизмы.

1.5. Действие магнитного поля на клеточные линии млекопитающих.

1.6. Действие углеродных нанотрубок на клеточные линии млекопитающих

Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ И ПЛОДОВИТОСТЬ ПРЕСНОВОДНОГО РАЧКА - DAFHNIA MAGNA STRA US.

2.1. Методика эксперимента по исследованию влияния низкочастотного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus.

2.2. Влияние низкочастотного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus.

2.3 Влияние низкочастотного магнитного поля на выживаемость Daphnia magna Straus в присутствии фенола.

3. ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РОСТ ОДНОКЛЕТОЧНОЙ ВОДОРОСЛИ БСЕКЕВЕБМиБ.

3.1 Методика эксперимента по изучению влияния низкочастотного магнитного поля на рост одноклеточной водоросли БсепесЛезтш.

3.2. Влияния низкочастотного магнитного поля на рост одноклеточной водоросли Зсепейеятш.

Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРИРОСТ ОДНОКЛЕТОЧНОЙ ВОДОРОСЛИ ЗСЕЫЕЛЕХМиЗ.

4.1. Методика эксперимента по изучению влияния длительности воздействиянизкочастотного магнитного поля на одноклеточную водоросль БсепеЛеятш.

4.2. Влияние длительности воздействия низкочастотного магнитного поля на одноклеточную водоросль 8сепес1е81тт.

Выводы.

5. ИСС ЛЕВОВ АНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР С КЛЕТКАМИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ И ВЛИЯНИЯ НА ЭТОТ ПРОЦЕСС НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

5.1. Оценка биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками фибробластов китайского хомячка линии У-79.

5.2. Методика оценки биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками фибробластов китайского хомячка линии У-79.

5.3. Влияние углеродных наноструктур на процесс формирования клеточного монослоя фибробластами китайского хомячка линии У

5.4. Исследование действия углеродных нанотрубок на клетки млекопитающих при центрифугировании.

5.5. Методика эксперимента по изучению действия углеродных нанотрубок на клетки млекопитающих при центрифугировании.

5.6. Действие углеродных нанотрубок на клетки млекопитающих при центрифугировании и при обработке низкочастотным магнитным полем.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эффекты воздействия переменного магнитного поля на характеристики жизнедеятельности биообъектов"

Процесс развития жизни < на Земле был- неразрывно связан с определенными внешними воздействиями, к которым, в частности, относятся слабые магнитные поля, в том числе являющиеся составляющими электромагнитного поля Земли. Другими словами, магнитное поле-является важным экологическим фактором и имеет определенное значение в жизнедеятельности различных организмов. В процессе эволюции биологические объекты выработали определенные механизмы, позволяющие им существовать в условиях внешних магнитных полей [1,2].

Известны работы, показывающие, что экранирование природного магнитного поля приводит к нарушению нормального развития организмов. В [3], в частности, показано, что «нулевое » магнитного поле снижает адгезивные свойства и жизнеспособность первичных эмбриональных фибробластов мыши в культуре in vitro.

В конце XX века существенно увеличилась антропогенная составляющая электромагнитного фона, который действует на живые организмы. Как показано в работах [4,5] развитие технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения многих видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов привело к существенному (на 2-5 порядков) повышению природного фона электромагнитного поля. В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что электромагнитное поле искусственного происхождения является значимым, экологическим фактором, который может способствовать активному изменению хода биологических процессов. По мнению многих авторов [6-12] практически все системы организмов биообъектов реагируют на электромагнитные поля в широком диапазоне частот и напряженностей.

Анализ планов отраслей связи, передачи и обработки информации, транспорта и ряда современных технологий показывает, что в ближайшем будущем будет нарастать использование технических средств, генерирующих электромагнитную энергию в окружающую среду.

Кроме того, следует отметить, что помимо естественного характера воздействия антропогенных электромагнитных полей на организмы, в. последнее время биологические объекты- все* чаще- подвергаются действию магнитных полей целенаправленно: в-.частности, разработан широкий спектр биомедицинских процедур с использованием магнитного поля [13-15], показана возможность влияния магнитной обработки на митотическую активность и физические характеристики семян растений [16-18].

В процессе эволюции биосферы живые объекты выработали механизмы взаимодействия с внутренними и внешними факторами среды, а также способность к ответным реакциям на их изменение, в том числе и на антропогенные воздействия. Характерной особенностью этих механизмов является способность организмов избирательно реагировать на раздражители [19]. Вопросы, связанные с их чувствительностью к электромагнитным полям, в настоящее время активно изучаются. При этом часто остаются недостаточно детализированными факторы, связанные с мощностью, частотой и длительностью воздействия магнитных полей. Данные, полученные экспериментальным путем многочисленными исследователями, свидетельствуют о специфическом влиянии электромагнитных полей на биологические системы [20-21]. Установлены возможности при помощи электромагнитных излучений регулировать физиолого-биохимические функции организмов и повышать его резистентность. Показана избирательная чувствительность живых систем к определенным частотным диапазонам воздействующих электромагнитных полей. Изучение взаимодействия электромагнитных полей с биологическими системами дало практически ценные результаты в различных областях (медицине,, сельском хозяйстве И' т.д.). Однако известно и отрицательное влияние на организм человека электромагнитных полей различных частот и напряженностей (профессиональные заболевания работников электротранспорта, радио- и телевизионных станций, радарных установок и т.д.).

Все вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что проблема изучения механизмов- действия магнитных полей на биологические объекты становится все более актуальной. Немаловажной проблемой является действие магнитного поля? на* обитателей водной среды. На сегодняшний* момент среди обилия информации о действии электромагнитного поля на биологические объекты, сравнительно мало сведений о влиянии этого фактора на гидробионтов и клетки млекопитающих.

Известным и широко используемым тест-объектом для оценки качества воды является пресноводный рачок Daphnia magna Straus. Дафния чувствительна к различным факторам внешней среды, поэтому представляется весьма интересным изучение влияния переменного магнитного поля на морфо-биологические параметры жизнедеятельности этого рачка, как обитателя водной среды. В частности, в работах [22-23] продемонстрировано токсическое действие фенола на выживаемость инфузорий и пресноводных рачков дафний. Следует отметить, что авторы этих работ не рассматривали возможность влияния на этот процесс дополнительных внешних факторов; в частности, магнитного поля, а также специфики проявления токсического эффекта от действия фенола в результате таких внешних воздействий.

Действие магнитного поля на выживаемость и плодовитость дафний исследовалось в работах [24-25]. Описанные в этих работах эксперименты проводились с использованием магнитного поляке частотами 17 Гц, 50 Гц, 500 Гц, 5 кГц, 50 кГц и 200 кГц, воздействующего на Daphnia magna Straus. Суммарный« биологический эффект оказался максимальным в магнитном поле с частотой 500 Гц. Выживаемость дафний здесь была ниже, а созревание самок проходило медленнее, чем в контроле. Действие магнитного поля на дафнию во время ювенильного периода онтогенеза вызывало сбой в закладывающейся программе репродукции. Это выражалось в увеличении доли нежизнеспособного потомства и снижении размеров новорожденных особей. На более низких частотах, включая частоту 17 Гц, существенных изменений обнаружено: не .было., Отсутствие эффекта, при действии магнитного- поля в исследуемом ав торами диапазоне, частот подтверждается выводами, сделанными! в работах;, в которых говорится о существовании: верхнего предела: по частоте- (—16 Гц), при: котором: заметно проявление биологических эффектов; на; Daphnia magna Straus, связанных с действием магнитного поля.

Результаты такого рода исследований были приведены в работе [26], в которой был установлен характер влияния низкочастотного магнитного поля на частоту сердцебиения дафний, определен частотный диапазон, в котором проявляется этот эффект, подобраны временные рамки воздействия, достаточные для максимального проявления этого эффекта. Было показано, что на частотах воздействующего магнитного поля, близких к частоте сердцебиения дафнии, существенно увеличивается ее частота сердцебиения. Обнаружено также увеличение частоты сердцебиения^. если дафнию поместить в воду, на которую предварительно подействовали магнитным полем с частотой, близкой к частоте ее сердцебиения. Также показано практически полное исчезновение эффекта при воздействии на воду магнитного поля с существенно более высокой частотой (начиная с16 Гц).

В [27] исследовано действие магнитного поля в присутствии вредных внешних факторов, (на примере фенола); Авторы установили, что наличие переменного магнитного поля с заданными параметрами приводило к уменьшению влияния фенола, как патогенного фактора, на дафнию. Однако эти исследования касались, только частоты сердцебиения- [28]. Представляет интерес исследовать также влияние магнитного поля на такие важные параметры жизнедеятельности рачков как выживаемость и плодовитость при длительном воздействии низкочастотного магнитного поля с определенными характеристиками, а также влияние магнитного поля на биообъекты при действии на них вредных факторов.

Выше говорилось о том, что обнаружен эффект измененияг частоты сердцебиения дафний при «намагничивании» воды. То есть, магнитное поле может действовать на' биологические объекты^ опосредовано, путем изменения физических характеристик воды [29]. Отмечено наличие магнитного момента у молекулярных фрагментов воды, что может свидетельствовать об» электронной природе взаимодействия воды с магнитным полем. В работах [30-31] приведены-результаты исследований пролиферативной способности растительных, клеток сорго под действием переменного магнитного поля на примере изменения его митотической активности. Однако подобного рода исследования не были проведены для других биообъектов, в частности таких, у которых средой обитания является вода, например, для водорослей. Для этих целей удобным объектом исследования^ является одноклеточная водоросль ЗсепеЛеятш. Во-первых, средой обитания этого объекта является вода, во-вторых, это одноклеточный организм, а значит можно исследовать действие магнитного поля, как на клеточном уровне, так и на уровне организма в целом.

Известны, работы с использованием стимулирующего действия электромагнитного поля КВЧ диапазона на рост одноклеточных водорослей [32-33]. Известны также работы [34] по влиянию статического магнитного поля на прирост биомассы одноклеточных водорослей. Исследование влияния низкочастотного магнитного поля на скорость роста клеток ЗсепесЯезтт, как объекта, чувствительного к действию внешних факторов, в связи с вышесказанным, является актуальным. Тем самым, в частности, расширяется область исследования влияния низкочастотного магнитного поля с определенными характеристиками на жизнедеятельность гидробионтов. Следует отметить, что, основываясь на анализе литературных данных, можно сделать вывод о том, что особое внимание необходимо уделить исследованию влияния на обитателей водной среды именно низкочастотного магнитного поля с параметрами, при которых наиболее сильно проявляется эффект воздействия на саму водную среду [26,28]. Магнитное поле может существенным образом влиять на воду, являющуюся средой обитания ЗсепейеБтт, поэтому можно предположить, что это влияние окажет действие и на рост клеток этой водоросли. Также следует уделить внимание исследованию влияния магнитного поля на действие факторов, которые могут оказать токсическое воздействие на биологические объекты.

Важным* дополнением в изучении природы воздействия магнитного поля на живые объекты может быть изучение влияния магнитного поля на культуру клеток млекопитающих (которые также растут в жидкой питательной среде и являются частью более сложно организованных биообъектов). В этой области значительное внимание со стороны исследователей уделялось влиянию на биообъекты сверхслабых магнитных полей с характеристиками, близкими к геомагнитному полю [35], а также воздействию низко интенсивных электромагнитных волн СВЧ и КВЧ диапазона [36]. Таким образом, исследование влияния низкочастотного магнитного поля на пролиферативную активность клеток млекопитающих и влияния на этот процесс вредных факторов также является актуальным.

Следует отметить, что до сих пор не существует общепризнанной теории действия магнитного поля на биологические объекты [37]. Большинство проведенных исследований посвящены изучению влияния магнитного > поля- с определенными параметрами на отдельные показатели жизнедеятельности различных биообъектов. Основываясь на ранее полученных данных [26], в настоящей диссертационной работе предпринята попытка изучить влияние низкочастотного магнитного поля с определенными характеристиками на обитателей водной среды, которые являются участниками одной пищевой цепочки (одноклеточная водоросль является кормом для дафний и имеет общую с ней среду обитания - воду). В последнее время в распоряжении исследователей появились новые объекты — углеродные нанотрубки. Опубликованы работы, в которых утверждается, что они оказывают токсическое действие на биообъекты [38,39]. Углеродные нанотрубки могут вызывать развитие окислительного стресса в культуре кератиноцитов [4 0], увеличивать генерацию активных форм кислорода в эпителиальных клетках [41]. В [42] была: показана, генотоксичность нанотрубок в исследованиях, с использованием! эмбриональных стволовых клеток, мыши: Также: было? установлено, что ианотрубки способны« транспортироваться; в вакуоли [43], в дозозависимой манере ингибировать клеточную пролиферацию < и снижать адгезивную способность клеток [44]. Представляет интерес использование известных биотестов для выяснения проявления токсического эффекта от присутствия нанотрубок, в том числе, в условиях воздействия магнитного поля.

Культивирование клеток в среде с углеродными нанотрубками в присутствии переменного низкочастотного магнитного поля может дать ответ на вопрос: каким образом магнитное поле влияет на факторы, которые могут вызвать токсический эффект в клетках. Как уже отмечалось выше, подобного рода исследования были выполнены на дафниях [45]. Было исследовано действие фенола на сердцебиение дафнии с. последующей обработкой магнитным полем. Показано, что низкочастотное магнитное поле ослабляет токсический эффект от действия фенола. Однако такого рода исследований- не проводилось* на клетках млекопитающих. Учитывая;' что существуют работы, в которых показано токсическое действие углеродных нанотрубок- на клетки. [46,47], представляет интерес изучение: действия; углеродных нанотрубок на. культуру клеток млекопитающих в присутствие переменного магнитного поля.

Основываясь нашзложенных выше фактах,, была сформулирована цель диссертационной; работы: выявление . особенностей влияния низкочастотного магнитного поляг на основные параметры жизнедеятельности* гидробионтов на примере тест - объекта, водной среды, пресноводного рачка- Daphnia magna Straus и одноклеточной водоросли-' Scenedesmus, а также культуру клеток млекопитающих линии. V-79," МА-104 и А549.

Для достижения поставленной целирешались следующие задачи:

1. Исследование воздействия^ переменного магнитного поля с индукцией-25 мТл и частотой 6 Гц (близкой к средней частоте сердцебиения дафний) на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus.

2. Исследование влияния частоты и времени воздействия низкочастотного магнитного поля на скорость роста одноклеточной водоросли Scenedesmus.

3. Исследование биологической совместимости углеродных нанотрубок с клетками млекопитающих.

Новизна исследований, проведенных в ходе диссертационной работы, состоит в следующем:

4. Установлено, что переменное магнитное поле оказывает влияние на качество монослоя клеток млекопитающих.

Практическая значимость полученных результатов:

Полученные данные могут быть использованы в биофизических исследованиях, при экологической оценке последствий действия электромагнитных полей на гидробионтов и клетки млекопитающих, для увеличения выхода биомассы одноклеточной водоросли Scenedesmus и повышения плодовитости пресноводного рачка Daphnia magna Straus.

Положения, выносимые на защиту:

2. Переменное магнитное поле с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц повышает скорость роста одноклеточной водоросли Scenedesmus до 2,5 раз по сравнению с контрольной группой. То есть, переменное магнитное поле с выбранными параметрами-оказывает стимулирующее воздействие на рост одноклеточной водоросли Scenedesmus.

5. Обработка суспензии клеток перед высокоскоростным центрифугированием переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц в течение 60 минут не вызывает существенных изменений в способности клеток образовывать монослой, но существенно повышает его качество.

2. Ежегодной Всероссийской научной школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2008». Саратов, 35 июля 2008 г.

3. Ежегодной Всероссийской научной школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2009». Саратов, 13 июля 2009 г.

По материалам исследований, опубликовано 9 научных работ, в том числе 5 статей в центральных научно-технических журналах и 3 тезисов докладов научных конференций.

Личный вклад: Автором выполнена экспериментальная часть работы, проведены статистическая обработка и анализ полученных результатов, а также проведен анализ литературных данных.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, имеющих подразделы, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 118 страниц машинописного текста, включая* 16 рисунков и 3 таблицы. Список литературы содержит 194 наименования и изложен на 20 страницах.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Рзянина, Анна Владимировна

Основные результаты и выводы, полученные в ходе выполнения диссертации:

1. Установлено влияние низкочастотного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка - Daphnia magna Straus. Магнитное поле с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц не оказывает существенного влияния на выживаемость дафний. В то же время плодовитость особей, подвергшихся воздействию переменного магнитного поля, увеличивается примерно в 2,2 раза по сравнению с контрольной группой.

Магнитное поле с указанными выше характеристиками снижает токсическое действие фенола на дафний. Гибель дафний, помещенных в растворе фенола на установку для получения переменного магнитного поля, наступает значительно позднее (на 50 мин), чем в растворе фенола, не подвергнутого действию магнитного поля.

4. Проведена оценка биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками млекопитающих. В результате проведенных экспериментов не обнаружено токсического эффекта при культивировании клеток фибробластов китайского хомячка линии У-79 в присутствии углеродных наноструктур, УНМ и ПАН.

5. В результате экспериментального исследования способности углеродных нанотрубок оказывать влияние на процесс формирования монослоя у клеток млекопитающих, можно считать установленным, что нарушение этого процесса под действием углеродных нанотрубок начинает проявляться лишь на очень высоких скоростях центрифугирования (после 10000 об/мин). При 500 - 10000 об/мин клеточный монослой практически неотличим от контрольного, незначительное разряжение монослоя наблюдается, начиная со скоростей центрифугирования 10000 об/мин, на 4-й день культивирования.

6. Обработка суспензии клеток перед центрифугированием переменным магнитным полем с индукцией 25 мТл и частотой 6 Гц в течение 60 минут не влияет на способность клеток образовывать монослой, но существенно повышает его качество при не повреждающих скоростях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Рзянина, Анна Владимировна, Саратов

1. Биологические механизмы и механизм действия низкочастотных и статических электромагнитных полей на живые, системы.// Материалы всесоюзного симпозиума. / Под ред. Г.Ф. Плеханова. Томск: Изд-во Том. унта, 1984. 158с.

2. Владимирский Б.М., Кисловский А.Д. Солнечная активность и биосфера. М.: Знание, 1982. 62 с.

3. Осипенко М. А., Межевикина Л.М., Крастс И.В., Яшин В.А., Новиков В.В., Фесенко Е.Е. Влияние «нулевого» магнитного поля на рост эмбриональных клеток и ранних зародышей мыши в культуре in vitro.// Биофизика, 2008, т. 53, № 4, с. 705-712.

4. Григорьев Ю. Г., Степанов В. С., Григорьев О. А., Меркулов А. В. Электромагнитная безопасность человека. Справочно-информационное издание. Российский национальный комитет по защите от неионизирующего излучения. М., 1999. 145с.

5. Абдуллина З.М. Биологическое действие магнитных полей на живой организм. Фрунзе: Кыргыстан, 1975. 168 с.

6. Актуальные вопросы магнитобиологии и магнитотерапии: 46. работ республиканской научно-практической конференции./ Отв. ред. А. Ф. Муравьев и В. Н. Савельев. Ижевск: «Удмуртия», 1981. 199 с.

7. Биологическое действие электромагнитных полей: Тез. докл. на всесоюзном симпозиуме. Пущино, 1982. 167 с.

8. Влияние естественных и слабых искусственных магнитных полей на биологические объекты: Материалы Второго Всесоюзногосимпозиума./ Под ред. М.П. Травкина. Белгород, 1973. Т. 22 (115) (Научн. тр. Белгород, пед. ин-та). 173 с.

9. Бинги В.Н., Рубин А.Б. Фундаментальная проблема магнитобиологии.// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2007, № 2-4, с.63-76.

10. Григорьев Ю.Г. Отдаленные последствия биологического действия электромагнитных полей.// Радиационная биология. Радиоэкология. 2000, т.40, №2, с. 217-225.

11. Бучаченко А. Л., Кузнецов Д. А., Бердинский В. Л. Новые механизмы биологических эффектов электромагнитных полей.// Биофизика, 2006, т. 51, №3, с. 545-552.

12. Реакции биологических систем на магнитное поле: Сб. науч. тр./ Под.ред. Холодова Ю.А.М.: Наука, 1978.216 с.

13. Магнитное поле в медицине: Материалы к симпозиуму: Влияние искусственных магнитных полей на биологические объекты./ Под ред. Холодова Ю.А. и Абдулиной З.М. Фрунзе, 1974. № Ю0 (Сб. научн. тр./ Киргизский мед. ин-т). 172 с.

14. Магнитобиология и магнитотерапия в медицине: Тез. докл. всесоюзной науч.-практич. конф. (1-3 октября 1980 г.). Витебск, 1980. 249с.

15. Беляченко. Ю.А., Усанов А.Д., Тырнов. В.С., Усанов Д.А. Влияние низкочастотного магнитного поля на митотическую активность клеток сорго.// Биомедицинская радиоэлектроника. 2007. №11, с.57-60.

16. Калинин Л.Г., Бошкова И.Л., Панченко Г.И., Коломийчук С.Г. Влияние низкочастотного и высокочастотного электромагнитного поля на семена.//Биофизика, 2005, т. 50,*№2, с. 361-366.

17. Бецкий О.В., Девятков Н.Д. Механизмы? взаимодействия-электромагнитных волн с биологическими объектами.// Радиотехника; 1996, т. 41, №9, с. 4-11.

18. Усанов Д. А., Скрипаль A.B., Усанов А. Д., Рытик А.Н. Биофизические аспекты воздействия электромагнитных полей/Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2008. 136с.

19. Виноходов Д. О., Виноходов В. О., Гинак А. И. Биотестирование как метод научного исследования.// Инфузории в биотестировании: Тезисы докладов международной заочной научно-практической конференции. СПб, 1998, с. 40-43;

20. Крылов ;В:В. Непосредственный и продленный эффекты действия переменного: электромагнитного поля: низкой частоты на продукционные показатели, Daphnia magna.// Гидробиологический журнал. 2007, т. 43, № 4, с. 76-87.

21. Усанов Д.А., Шишкин Г.Г., Скрипаль A.B., Усанов А.Д. Влияние внешнего, переменного Магнитного поля . на частоту сердцебиений; пресноводного рачка — дафнию.// Биомедицинская радиоэлектроника. 200 Г, №. 8, с.57-61.

22. Усанов Д.А., Сучков С.Г., Усанов А.Д. Корреляция- между характером» влияния переменного магнитного поля на акустические свойства воды и сердцебиение дафнии.// Биомедицинские технологии- и радиоэлектроника. 2006, №. 1-2, с. 67-69.

23. Усанов А.Д. Исследование влияния переменного магнитного и электрического полей на живые организмы и водную среду с использованием дафнии в качестве биоиндикатора.// Диссерт. Саратов. 2004г. 103 с.

24. Киселев В.Ф., Салецкий A.M., Семихина Л.П. Динамика жидкой воды и проблема слабых воздействий.// Биофизика, 1999, т. 44, №6, с. 11361144.

25. Беляченко Ю.А., Усанов А.Д., Тырнов B.C., Усанов Д.А. Влияние переменного магнитного поля на митотическую активность апикальных меристем кукурузы. // Вестник СГАУ, 2008, № 1, с.5-6.

26. Тамбиев А.Х., Кирикова H.H., Лапшин О.М., Гусев М.В. Изменение ростовых характеристик при воздействие на микроводоросли электромагнитного излучения миллиметрового диапазона низкой интенсивности.// Вестник МГУ. Сер. Биология, 1990, № 2.

27. Миллиметровые волны и фотосинтезирующие организмы./ Под ред. Ю.В. Гуляева А.Х. Тамбиева. -М.: Радиотехника, 2003, 175 с.

28. Hunt R.W., Zavalin A.,Bhatnagar A.,Chinnasamy S., Das K.C. Electromagnetic bio stimulation of living cultures for biotechnology, biofiiel and bioenergy applications.// Jnt.J.Mol.Sci. 2009 Nov.20,10(10)4515-4558.

29. Бреус Т.К. Биологические эффекты солнечной активности.// Лекции БШФФ. 2006, с. 22-27.

30. Гапеев А.Б., Черемис Н.К. Механизмы биологического действия электромагнитного, излучения крайне высоких частот на клеточном уровне.// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2007, №3-4, с. 44-62 .

31. Бинги В.Н., Савин А.В. Физические проблемы действия'слабых магнитных полей на биологические системы. // УФН. 2003, т. 177, № 3*,. с. 265-300.

32. Колесниченко А.В., Тимофеев М.А., Протопопова М.В. Токсичность наноматериалов — 15 лет исследований.// Российские наотехнологии. 2008, т. 3, № 3-4, с. 54-61.

33. Lewinski N., Colvin V., Drezek R. Cytotoxicity of nanoparticles.// Small. 2008, v.4, № 1, p. 26-49.

34. Sharma, C.S., Sarkar, S., Periyakaruppan, A., Barr, J., Wise, K. et al. Single-walled carbon nanotubes induces oxidative stress in rat lung epithelial cells.//J.Nanosci.Nanotechnol. 2007. 7: 2466-72.

35. Zhu, Y., Zhao, Q., Li, Y., Cai, X., Li, W. The interaction and toxicityof multi-walled carbon nanotubes with Stylonychia mytilus.// J.Nanosci.Nanotechnol. 2006, 6: 1357-64.

36. Monteiro-Riviere, N.A., Inman, A.O., Wang; Y.Y., Nemanich, R.J. Surfactant effects on carbon nanotube interactions with human keratinocytes.// Nanomedicine. 2005a, 1: 293-99.

37. Gui, D., Tian, F., Ozkan, C.S., Wang, M., Gao, H. Effect of single wall carbon nanotubes on human HEK293 cells.// Toxicol.Lett. 2005, 155: 73-85.

38. Усанов Д.А., Шишкин Г.Г., Усанов А.Д., Скрипаль А.В. Воздействие переменных магнитных полей низкой интенсивности на частоту сердцебиений дафнии.// Биомедицинская радиоэлектроника.2003,№3,с.59-62.

39. Service, R.F. American Chemical Society meeting. Nanoinaterials show signs of toxicity.// Science. 2003, 300: 243.43.

40. Shvedova, A.A., Castranova, V., Kisin, E.R., Schwegler-Berry, D., Murray, A.R. et al. Exposure to carbon nanotube material: assessment of nanotubecytotoxicity using human keratinocyte cells.// J.Toxicol.Environ.Health. 2003A, 66:1909-26.

41. Семихина JI.П. Изменение показателя преломления воды после магнитной обработки.// Коллоидн. журнал. 1981, т. 43. № 2, с. 401-404.

42. Киселев В.Ф.,Салецкий A.M., Семихина Л.П. Динамика жидкой воды и проблема слабых воздействий.//Биофизика. 1999,т.44,№6,с. 1136-1144.

43. Петросян В.И., Синицин Н.И., Елкин В.А., Башкатов О.В. Взаимодействие водосодержащих сред с магнитными полями.// Биомедицинская радиоэлектроника. 2000, № 2, с. 10-18.

44. Кикнадзе Г.С., Есаков Б.П., Кузьминых С.Б., Комаров В.М. Опыт оценки степени загрязнения водной среды по изменениям периода биения сердца дафнии.// Научный центр биологических исследований АН СССР. Пущино, 1983, 13 с.

45. Зенин С.В., Тяглов Б.В. Природа гидрофобного взаимодействия Возникновение ориентационных полей в водных растворах.// Журн. физ. химии, 1994, т. 68, № 3, с. 500 503.

46. Усанов Д.А., Шишкин Г.Г., Скрипаль A.B., Панасенко В.И.,Усанов А.Д. Дафния как биоиндикатор электромагнитных воздействий на водную среду.// Петербургский журнал электроники. 2002, № 4, с. 38-42.

47. Thomson L. A., Law F. C., Rushton N., Franks J. Biocompatibility of diamond-like carbon coating. // Biomater. 1991, v. 12, p. 37—42.

48. Агаджанян H.A., Ораевский B.H., Макарова И.И., Канониди Х.Д. Медико-биологические эффекты геомагнитных возмущений. М., «Тровант».-2001.-136с.

49. Новицкий Ю.И. Действие постоянного магнитного поля на растения.// Вестник АН СССР, 1968, № 9, с. 92-99.

50. Новицкий Ю.И., Стрекова В.Ю., Тараканова Г.А., Прудникова В.П. О некоторых особенностях действия постоянного магнитного поля на прорастание семян. —В кн.: «Говорят молодые ученые». М., «Московский рабочий», 1966. с. 47.

51. Аксенов С.И., Булычев А.А., Грунина Т.Ю., Туровецкого В.Б. О механизмах воздействия низкочастотного магнитного поля на начальные стадии прорастания семян пшеницы.// Биофизика, 1996, т. 41, № 4, с. 931-937.

52. Аксенов С.И., Грунин Т.Ю., Горячев С.Н. О механизмах стимуляции и торможения при прорастании семян пшеницы в электромагнитном поле сверхнизкой частоты.// Биофизика, 2007, т.52, № 2, с. 332-338.

53. Novak J., Valek L. Attempt at demonstrating the effect of a weak magnetic field on Taraxacum officinale.// Biol, plantarum (Praha), 1965, v. 7, №.6, 469-477.

54. Сиротина Л.В., Сиротин A.A., Травкин М.П. Некоторые особенности биологического действия слабых магнитных полей.-В кн.: «Реакция биологических систем на слабые магнитные поля». М., 1971. 95с.

55. Савельев В. А. Магнитная и лазерная обработка семян.// Земледелие. 1983, № 4, с. 32-33.

56. Davies M.S. Effects of 60 Hz electromagnetic fields on early growth in threeplanti species and a replication of previous results.// Bioelectromagnetics 1996, v. 17, № 2, p. 154-161.

57. Bovelli R., Bennici A. Stimulation of germination,callus growth and» shoot regenerationof Nicotiana tabacum L.by Pulsing Electromagnetic Fields (PEMF).// Adv.Hort. Sci., 2000, v. 14, p. 3-6.

58. Lucchesini M., Sabatini A.M., Vitigliano C., Dario P. The. pulsed electromagneticfield stimulation effect on development of Prunus cerasifera in vitroderivedplantlets.// Acta Horticulturae. 1992, v. 310, p. 131-136.

59. Тишанькин В.Ф. Газообмен у мышей в постоянном магнитном поле.- Тр. Пермского мед. ин-та, 1950. вып. 24—25, с. 105.

60. Тараканова Г.А., Стрекова В.Ю., Прудникова В.П., Новицкий Ю.И; Некоторые физиологические и цитологические изменения у прорастающих семян» вПМП: II. Влияние однородного МГ поля» низкой напряженности.// Физиол. растений. 1965, т. 12, № 6, с. 1029 1034.

61. Reno V.R., Nutini L.G. Effect of magnetic fields on tissue respiration.//Nature. 1963, v. 198, №. 4876, p. 204-205.

62. Jitariu P. Et Hefco V. L influence du champ magnetique sur les phosphorylations oxydatives. -Ann. stiint. Univ. Iasi (ser. noua), Sect. 2a, Biol., 1964. 10, F. 1,13.

63. Jitariu P., Jitariu M., Lazar M., Topala N., Agrigoroaiei St., Marculescu C. Citevadate cu privire la actiunea cimpucolinergici si a ionilor de K, Mg, Ca, Na la ciini.-Communicare la Filiala Iasi a Academici R. P. R. 1961, 203.

64. Тарчевский И. А. Влияние засухи на усвоение углерода растениями.- Докт. дисс. Казань. 1964. 198с.

65. Заботин А.И., Назарова Т.Д. Влияние магнитных и электрических полей на интенсивность и направленность фотосинтеза. -Итоговая научная конференция Казанского гос. ун-та им. В.И. Ульянова-Ленина за 1963 год. Казань, 1964, с. 35.

66. Тараканова Г. А. Физиолого-биохимические изменения проростков бобов в постоянном магнитном поле.// Физиол. растений. 1968, т. 15, №3, с. 450-453.

67. Холодов Ю.А. Магнитное поле как раздражитель. В кн.: «Бионика», М.,«Наука», 1965. 278с.

68. Bamothy J.M. Growth-rate of mice in static magnetic fields.// Nature. 1963, v. 200, № 4901, p.86 93.

69. Савостин П.В. Исследование поведения ротирующей растительной плазмы в постоянном магнитном поле. -Изв. Томского гос. унта, 1928. 79, вып. 4, с.207-231.

70. Theorell Н:, Ehrenberg A. Magnetic properties of some peroxide compoundsof myoglobin, peroxidase and catalase.// Arch. Biochem. Biophys., 1952, v. 41, №. 2. p. 442-443.

71. Akoyunoglou G. Effect of a magnetic field on carboxydismutase.// Nature. 1964, 202, 4931, 452 454.

72. Haberditzl W. Enzyme activity in high magnetic fields.// Nature. 1967, 213, №.5071, 72-73.

73. Шишло M.A., Евсеев Л.П. Влияние магнитного поля на активность ферментов аспарагиназы и гистид азы.-Научные труды аспирантов и ординаторов. 1-ый Московский мед. ин-т. М., 1966. 90 с.

74. Шишло М.А., Шимкевич Л. Л. Активность окислительных ферментов в печени мышей при действии постоянного магнитного поля на интактный организм.// Патол. физиол. и эксперим. терапия. 1966, т. 10, № 3, с. 65-69.

75. Brown F.A. Response animals to pervasise geophysical factors and thebiological clock problem-Cold Spring Harbor Sympos.// Quant. Biol., 1960, v. 25, p. 57-71. '

76. Brown F.A. Responses of the planariam Dugesia and the protosoan Paramecium to very weak horizontal magnetic fields.// Biol. Bull., 1962, v. 123, № 2, p. 282-294.

77. Brown F.A., Barnwell F.H., Webb H.M. Adaptation of the magnetoreceptive mechanism of mud-snails to geomagnetic Strength.// Biol. Bull., 1964, v. 125, №2, p. 221-231. '

78. Brown F.A., Jr. A unified theory for biological rhythms.-In : Circadian clocks. Ed. J. Aschoff. Amsterdam, 1965, 231 h.

79. Brown F.A., Jr. A hypothesis for extrinsic timing of circadian rhythms.// Canad. J. Bot., 1969, v. 47, № 2, p. 287- 294.

80. Ходорковский B.A., Полонников Р.И. К вопросу об изучении сверхслбых магнитных рецепций у рыб—В кн.: «Вопросы поведения рыб». Калининград, 1971. 72 с.

81. Ходорковский В.А., Глейзер С.И. Влияние однородного магнитного поля на ориентацию молоди угря в лабиринте— В кн.: «Материалы Всес. симпозиума «Влияние искусственных магнитных полей на живые организмы»». Баку, 1972. 34 с.

82. Васильев А.С., Глейзер С.И. Изменение активности речного угря Anguillaanguilla L. в магнитных полях.// Вопросы ихтиологии. 1973, т. 13, № 2, с. 381-382.

83. Brown F. A. Gr., Park Y. H. Association formation between light and subtle geophysical fields.// Biol. Bull. 1976, v. 132, p. 311-319.

84. V.Y.Alexandrov. Environmental Electromagnetic Fields and Motional Activity of Aquatic Organisms.// Pro-ceedings 4th Congress of the European Bioelectromagnetics Association, Zagreb-Croatia, November 19-21, 1998, p. 103105.

85. Clarkson N., Davies M.S., Dixey R. Diatom motility and low frequency electromagnetic fields—a new technique in the search for independent replication of results.// Bioelectromagnetics. 1999, 20(2), p.94-100.

86. Павлович С. А. Магнитная восприимчивость организмов. Минск, 1985. 109 с.

87. Павлович С. А., Магниточувствительность и магнитовосприимчивость микроорганизмов: Минск: Беларусь, 1981. 172 с.

88. Balkwill D:, Maratea D., Blacemdre R. Ultrastructure of magnetotactic spirillum.// J. Bacterid: 1980, v. 141, p. 1399-1401.

89. Frankel R. В., Blakemore R. P. Navigation compass in magnetic bacteria.// J. Magn. Mater. 1980, v. 158, p. 1562-1564.

90. Frankel R. B:, Blakemore R. P., Aranjo F. F.Т., Magnetotactic bacteria at the geomagnetic equater.// Science. 1981. v. 212, p. 1269-1270.

91. Maratea D;, Blakemore R. P. Aquaspirillum magnetotactinum new species a magnetic spirillum.//Int. J; Syst. Bacteriol. 1981, v. 31, №4, p. 452-555.

92. Becker G. Magnetfeld-Orientierung von Dipteren.// Naturwissenschaften, Bd50, 1963 №21, p. 664-671.

93. Чуваев П.П.-Влияние-сверхслабого постоянного магнитного поля на ткани корнет проростков и на некоторые микроорганизмы. В кн.: «Материалы. II Всес. Совещания, по изучению влияния магнитного поля на биологические объекты». М., 1969. 252 с.

94. Белокрысенко С.С., Горшков М-.М:, Давыдова MiA. Уровень спонтанной продукции,фага как.тест солнечной активности.-В кн:: «Солнце-электричество,жизнь». М;,изд-во МГУ, 1972, 88 с.

95. Gretz M.R. Cellulose biogenesis in bacteria, and higher plants is disrupted bymagnetic fields.//Naturwissenschaften. 1989, v.76, № 8, p. 380-383.

96. Матрончик А.Ю., Алипов Е.Д., Беляев И.Я. Модель фазовой модуляции высокочастотных колебаний нуклеоида в реакции клеток Е. Coli на слабые постоянные и низкочастотные магнитные поля.// Биофизика . 1996, т. 41, № 3, с.642-649.

97. Алавердян Ж.Р., Акопян Л.Г., Чарян Л.М., Айрапетян С.Н. Влияние магнитных полей на фазы роста и кислотообразующую способность молочнокислых бактерий.//Микробиология. 1996, т.65, № 2. с. 241—244.

98. Kudo Kozo, Yoshida Yuko, Yoshimura Noboru, Ishida Nakao. Effect of an external magnetic flux on antitumor antibiotic neocarzinostatin yield by Streptomyces carzinostaticus var. F-41,// Jap. j. Appl. Phys. Pt. 1. 1993, v.32, № 11 A. p. 5180-5183.

99. Макаревич A.B. Влияние магнитных полей магнитопластов на процессы роста микроорганизмов.// Биофизика. 1999, т. 44, № 1, с. 70-74.

100. Aarholt Е., Flinn Е. A., Smith S. W. Effects of ilow-frequency magnetic fields on bacterial growth rate. // Phys med. and Biol. 1981, v. 26, № 4, p. 613-621.

101. Применение магнитных полей в медицине, биологии и сельском хозяйстве: Сб. тр. межвузовской тематич. конф. / Под ред. С.Н. Ивановой. Саратов: Из-во Саратов, ун-та, 1978. 198 с.

102. Актуальные вопросы медицинской магнитобиологии. Саранск, 1977. 168 с.

103. Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли: Сб. тр./Отв. ред. М.Н. Гневышев и А.И. Оль. М.: Наука, 1971. 224 с.

104. Russel D. N., Webb S. Y. Metabolic response of Danaus archippus and Saccharomyces cerevisiae to weak oscillatory magnetic fields.// Int. J. Biometeorol. 1981, v. 25. № 3, p. 257-262.

105. Применение магнитных полей в клинической медицине и эксперименте: Тез. докл. на второй Поволжской конф. Куйбышев, 1979.256 с.

106. Лехтлаан-Тыниссон'Н.П., Шапошникова Е.Б., Холмогоров В.Е. Действие магнитного поля низкой частоты на-культуру бактерий. Е. coli.// Вестник ВГУ. Серия Химия. Биология. Фармация. 2003, № 2, с. 145-147.

107. Биологические ритмы: Проблемы космической биологии: М.: Наука, 1980.319 с.

108. Владимирский Б.М., Кисловский А.Д. Солнечная активность и биосфера. М.: Знание, 1982. 62 с.

109. Дубов А.П. Геомагнитное поле и жизнь. Геомагнитобиология. -М., 1984. 74с.

110. Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли: Сб. тр./Отв. ред. М.Н. Гневышев и А.И. Оль. М.: Наука, 1971.

111. Опалинская А. М., Агулова Л. П. Влияние естественных и искусственных электромагнитных полей на физико-химическую и элементарную биологическую системы (Экспериментальные исследования). Томск: Изд-во Том. ун-та, 1984. 190 с.

112. Материалы II межвузовского семинара по актуальным вопросам магнитобиологии (27-30 мая 1979 г.). Симферополь, 1979, с. 24-25.

113. Плеханов Г. Ф., Орлов В. М., Карташев А. Г. Изучение влияния электрического поля высоковольтных установок на некоторые компоненты биогеоценоза.// Экология. 1988, № 2, с. 78-80.

114. Lusbigman В. К, Isquith J. R. The enhanced lethality of Paramecuim in dyes under the influence of magnetic fields.// Acta Protozoologica. 1975, v. 13, p. 257-266.

115. Аносова M. Г. Влияние медленно меняющихся во времени о линейному закону магнитных полей малой напряженности на продукцию фага в лизогенной системе Е. coli К-12: Автореф. дис. канд. мед. наук. М., 1975. 22 с.

116. Червинец В. М. Характеристика изменчивости бактерий в условиях моделирования пульсации геомагнитного поля: Автореф. дис. канд. мед. наук. Л., 1981. 21 с.

117. Moulder J.E. Power-frequency Fields and Gancer.// Crit. Rev. Biomed. Eng. 1998, 26:1-116.

118. Adair R.K. Constraints on Biological Effects of Weak Extremely-lowfrequency Electromagnetic Fields.// Phys. Rev. 1991, A 43:1039-1048.

119. Adair R.K. Criticism of Lednev's Mechanism for the Influence of Weak MagneticFields on Biological Systems.//Bioelectromag. 1992, 13:231-235.

120. Liboff A.R., et al. Ca2+ 45 Ciclotron Resonance in Human Lymphocytes.//J.Bioelectricity, 1987, 6 (1): 13-22.

121. Parkinson W.C., Hanks C.T. Experiments on the Interaction of ElectromagneticFields with Mammalian Systems.// Biol Bull, 1989, 176(S):170-178.

122. Stevens R.G. et al. Electric Power, Pineal Function, and the Risk of Breast Cancer.//FASEB J. 1992, 6:853-860.

123. Graham C., et al. Nocturnal Melatonin Levels in Human Volunteers Exposedto Intermittent 60 Hz Magnetic Fields.// Bioelectromag. 1996. 17:263-273.

124. Влияние солнечной активности на биосферу: Проблемы космической биологии. М.: Наука, 1982. Т. 43. 233 с.

125. Электромагнитные поля в биосфере: В 2 т. / Под ред. Н. В. Красногорской. М.: Наука, 1984. Т. 1: Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение. 375 е.; Т. 2: Биологическое действие электромагнитных полей. 326 с.

126. Litovitz Т.А., Montrose C.J:, Goodman R., Elson E.C. Amplitude windows and transiently augmented transcription from exposure to electromagnetic fields.// Bioelectromagnetics. 1990, 11 (4):297-312.

127. Lai H., SinglrN.P. Acute low intensity microwave exposure increases DNA single-strand breaks in rat brain cells.// Bioelectromagnetics. 1995, 16:207210.

128. Lai H., Singh N.P. Acute exposure to a 60 Hz magnetic field increases DNA strand breaks in rat brain cells.// Bioelectromagnetics. 1997,18,(2):156-165.

129. Blank M., Goodman R. Do electromagnetic fields interact directly with DNA.//Bioelectromagnetics. 1997, 18: 111-115.

130. Adair R.K. Extremely low frequency electromagnetic fields do not interact directlywith DNA.//Bioelectromagnetics. 1998, 19,(2): 136-137.

131. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon.// Nature. 1991,354 (4):p.56-58.

132. Thomson L. A., LawF. C., RushtonN., Franks J. Biocompatibility of diamond-like carbon coating.//Biomater. 1991, v. 12, p. 37-—42.

133. Manna, S.K., Sarkar, S., Barr, J., Wise, K., Barrera, E.V. et al. Singlewalled carbon nanotube induces oxidative stress and activates nuclear transcription factor-kappaB in human keratinocytes.//Nano.Lett. 2005, 5: 1676-84.

134. Davoren, M., Herzog, E., Casey, A., Cottineau, B., Chambers, G. et al. In vitro toxicity evaluation of single walled carbon nanotubes on human A549 lung cells.// Toxicol. In Vitro. 2007, 21: 438-48.

135. Witzmann, F.A., Monteiro-Riviere, N.A. Multi-walled carbon nanotube exposure alters protein expression in human keratinocytes.// Nanomedicine. 2006, 2:158-68.

136. Sarkar, S., Sharma, C., Yog, R., Periakaruppan, A., Jejelowo, O. et al.Analysis of stress responsive genes induced by single-walled carbon nanotubes inBJ Foreskin cells.// J.Nanosci.Nanotechnol. 2007, 7: 584-92.

137. Jia, G;, Wang, H., Yan, L., Wang, X., Pei, R. et aK Cytotoxicity of carbonnanomaterials: single-wall nanotube, multi-wall nanotube, and full.erene.// Environ. Sci.Technol. 2005, 39: 1378-83.

138. Bottini, M., Bruckner, S., Nika, K., Bottini,,N., Bellucci, S. et al. Multi-walled carbon nanotubes induce T lymphocyte apoptosis.// Toxicol.Lett. 2006, 160: 121-26.

139. Zhang, L.W., Zeng, L., Barron, A.R., Monteiro-Riviere, N.A. Biological interactions of functionalized single-wall carbon nanotubes in human epidermalkeratinocytes.//Int.J.Toxicol: 2007, 26: 103-13.

140. Kagan; V.E., Tyurina, Y.Y., Tyurin, V.A., Konduru, N.V., Potapovich, А.Г. et al. Direct and indirect effects of single walled carbon nanotubes onRAW264.7 macrophages: role of iron.// ToxicoMett. 2006, 165: 88-100.

141. Pulskamp, K., Diabate, S., Krug, H.F. Carbon nanotubes show no sign of acute toxicity but induce intracellular reactive oxygen, species, in dependence on contaminants.//Toxicol.Lett. 2007, 168: 58-74. ; : / .

142. Пресман A.C. Электромагнитные поляшшроцессы регулирования в биологии.//Вопросьгбионики. M : Наука, 1967. 596 с.

143. У санов Д.Л., Скрппаль Ал.В., Скрипаль Ан.В. Эффект синхронизации внешним^ электрическим полем частоты сердцебиений дафнии.//Письма в ЖТФ. 1999, Т.25, №.4, с.74-78.

144. У санов Д. А., Скрипаль Ал.В., Вагарин А.Ю. Лазерная автодинная интерферометрия динамических параметров биообъектов.// Письма в ЖТФ. 1998. Т.24. № 5, с. 39-43.

145. Музафаров. А. М., Таубаев. Т.Т. Культивирование и применение микроводорослей./Ташкент, «Фан» УзССР, 1984, 136 с.

146. Дебабов В.Г. Биотопливо.// Биотехнологияю 2008у № 1, с. 3-14

147. Калюжный C.B. Энергетический потенциал анаэробного сбраживания отходов с получением биогаза и использованием микробных топливных элементов в условии России.// Биотехнология. 2008, № 3, с. 3-12

148. Рокосов Ю. В. Геохимия процессов образования , и гидротермального разложения сапропелитового керогена : Дис. д-ра геол.-минерал. наук : 25.00.09 : Кемерово, 2004, 334 с.

149. Казначеев» В.П., Михайлова А.Н. Биоинформационная функция естественных электромагнитных полей. /Новосибирск: Наука, 1985, 184 с.

150. Fesenko Е. Е. Gluvstein A.Ya. Changes in the state of water induced by radiofrequency electromagnetic fields.// FEBS Letters. 1995, v.367, p.53-55.

151. Фесенко E.E, Новиков В .В., Кувичкин ВВ., Яблокова E.B. Действие обработанных слабыми магнитными полями водно-солевых растворов на собственную флуоресценцию БСА.// Биофизика. 2000, т.45, с.232-239.

152. Усанов-. Д.А., Скрипаль Ал.В:, Скрипаль Ан.В;, Абрамов * A.B. Видеотехнологии автоматизированного; контроля./ Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2001. 96 с.

153. Успенская В.И. Экология и физиология питания пресноводных водорослей. / М.: МГУ. 1966. 124 с.

154. Методическое руководство по биотестированию воды РД 118-0290, М. 1991. 48 с.

155. Кожитов JI.B., Косушкин В.Г., Крапухин В.В., Пархоменко Ю.Н. / Технология материалов микро- и наноэлектроники. М.: МИСиС.2007, 544 с.

156. Козлов В.В., Королев Ю.М., Карпачева Г.П. Структурные превращения композита на основе полиакрилонитрила и фуллерена Сбо под воздействием ИК-излучения.// Высокомолекулярные соединения. 1999, т.41, №5, с.836-840.

157. Шмакова H.JL, Фадеева Т.А. Красавин Е.А. Действие малых доз облучения на клетки китайского хомячка.// Радиационная биология. Радиоэкология 1998, т. 38, № 6, с. 841-847.

158. Герасимов И.Г., Попандопуло А.Г. Оценка жизнеспособности клеток по их морфометрическим параметрам на примере культивируемых фибробластов.// Цитология. 2007, т.49, №'3, с. 204-209.

159. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Eklund P.C. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes./Academic Press, Inc. 1996. 965 P.

160. Saito R., Dresselhaus M.S., Dresselhaus G. Physical properties of carbon nanotubes. / Imperial College Press.1999. 251 P.

161. Елецкий A.B. Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода.// Успехи физических наук. 1995, т. 165, № 9, с. 977 1009.

162. Островский H.B. Рзянина A.B. Скрипаль A.B. Усанов Д.А. и др. Оценка биологической совместимости углеродных наноструктур с клетками фибробластов китайского хомячка линии v-79.fi Нано и микросистемная техника. 2008, № 6, с. 57-59.

163. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Усанов А.Д. Рзянина A.B. Влияние низкочастотного магнитного поля на выживаемость и плодовитость пресноводного рачка — Daphnia magna Straus. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2008, № 5, с. 51-53.

164. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., РзянинаА.В., Усанов А.Д. Воздействие переменного низкочастотного магнитного поля на рост одноклеточной водоросли Scenedesmus. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2009, № 3, с. 39-43.

Информация о работе

Рзянина, Анна Владимировна
кандидата физико-математических наук
Саратов, 2010
ВАК 03.01.02

Диссертация

Эффекты воздействия переменного магнитного поля на характеристики жизнедеятельности биообъектов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы