Эффекты воздействия терагерцового излучения на биологические объекты

Рытик, Андрей Петрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эффекты воздействия терагерцового излучения на биологические объекты
ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Эффекты воздействия терагерцового излучения на биологические объекты"

РЫТИК АНДРЕЙ ПЕТРОВИЧ

ЭФФЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

03.00.02 — Биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

САРАТОВ —2006

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, профес-

сор, доктор физико-математических наук Усанов Дмитрий Александрович

Официальные оппоненты: Профессор, доктор физико-

математических наук .Ульянов Сергей Сергеевич

Заслуженный работник высшей школы РФ, профессор, доктор медицинских наук Моррисон Виталий Викторович

Ведущая организация: Институт радиотехники и электроники

РАН (г. Москва)

Защита диссертации состоится 3 июля 2006 г. в 10ю часов 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 научной библиотеке СГУ.

Автореферат разослан 2 июня 2006 г. Ученый секретарь диссертационного совета

д.ф.-м.н., профессор ^¿р/? В.л. Дербов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Воздействие миллиметровых электромагнитных волн (ММ ЭМВ) на физические и биологические среды в последние 30 лет изучается особенно активно. За это время появилось новое направление физиотерапии — КВЧ-терапия, экспериментально были установлены частоты, на которых наблюдался эффект влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) на клеточный метаболизм, а также частоты, на которых фиксировалось неблагоприятное воздействие ЭМИ на лабораторных животных. Последнее стимулировало появление нового аспекта исследований - экологического.

Значительный интерес специалистов, занимающихся биомедицинскими технологиями, привлекает излучение в терагерцовом диапазоне частот (ТГц-диапазон), который охватывает частоты от 100 ГГц до 10 ТГц (от 3 мм до 30 мкм). Это связано, прежде всего, с характерной для них спецификой взаимодействия с различными веществами, в том числе с биологическими средами. Термин «ТГц-диапазон» является удобным, поскольку объединяет большую часть диапазона частот, на которых проявляется отклик физических и биологических сред, рассматриваемых в работе. Этот диапазон включает в себя коротковолновую часть ММ-диапазона, весь субмиллиметровый и дальний (длинноволновый) ИК-диапазоны длин волн. Также следует отметить, что энергия кванта в терагерцовом диапазоне частот будет на порядок больше, чем в КВЧ-диапазоне. Следовательно, можно ожидать, что в терагерцовом диапазоне реакционная способность молекул на воздействие излучения может быть существенно выше, чем в КВЧ-диапазоне.

Известно, что вода является сильным поглотителем коротковолнового ЭМИ, причем поглощение растет с увеличением частоты. На кривой частотной зависимости ослабления плоского водного капилляра в диапазоне 0,4-0,5 ТГц наблюдаются резонансные окна «прозрачности» с уменьшением ослабления на 10-15 дБ. Излучение терагерцового диапазона частот свободно проходит через бумагу, дерево, некоторые строительные конструкции, пластики, керамику, а также через верхние слои кожи и одежду человека. В ряде европейских стран «экологически чистые» ТГц-волны уже используются для просвечивания пассажиров и груза в аэропортах, вместо вредных для здоровья рентгеновских волн. Приведенные выше свойства ТГц-волн делают их привлекательными и для ряда других областей применения. В связи с этим можно лишь отметить, что сейчас наблюдается повышенный интерес специалистов к освоению и применению волн этого диапазона в биомедицинской физике, радиолокации, не-разрушающем контроле.

К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал по исследованию влияния терагерцового электромагнитного излучения на биологические объекты. Методики измерений, подтверждающие влияние ТГц-излучения на биологические объекты, как правило, характеризуются достаточно высоким уровнем сложности, поэтому может представлять интерес изучение влияния воздействия электромагнитного излучения терагерцового диапазона на наиболее часто используемые в экспериментах биообъекты, в том числе на био-

тест-объекты. К таким биообъектам можно отнести бактерии кишечной палочки Е.соП, пресноводного рачка Daphnia magna Straus, форменные элементы крови (тромбоциты, эритроциты).

Целью диссертационной работы явилось исследование воздействия излучения на частотах терагерцового диапазона на наиболее часто используемые в экспериментах биообъекты, в том числе на биотест-объекты. В задачи исследования входило следующее:

1. Обоснование выбора биологических и физических объектов исследований.

2. Определение наиболее эффективной совокупности параметров излучения по результативности его воздействия на среду.

3. Разработка аппаратуры для воздействия ЭМИ ТГц-диапазона на среды.

4. Исследование влияния ЭМИ терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии, используемой в качестве биотест-объекга.

5. Исследование влияния водной среды, а также атмосферного воздуха, на которые предварительно воздействовало ЭМИ ТГц-диапазона, на частоту сердечного ритма дафнии.

6. Исследование ростовых кривых кишечной палочки (E.coli К-12) в условиях аэрации и при воздействии низкоинтенсивного ЭМИ ТГц-диапазона на частотах спектра молекулярного кислорода.

7. Исследование агрегационной способности форменных элементов крови больных нестабильной стенокардией при воздействии ЭМИ ТГц-диапазона.

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

• Впервые экспериментально исследовано влияние электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот на частоту сердцебиения дафнии. Впервые на дафнии как биотест-объекте показана возможность наблюдать «лечебный» эффект КВЧ-терапии.

• Исследована зависимость сдвига частоты сердечных сокращений дафнии от времени, мощности и частоты воздействия ТГц-излучения. Показано, что наибольший эффект влияния достигается на частотах газов-метаболитов (NO, 02).

• Впервые выявлено опосредованное воздействие ЭМИ ТГц-диапазона на частоту сердцебиения дафнии через водную среду и приповерхностную атмосферу.

• Впервые выявлен эффект, аналогичный аэрации культивируемой среды кишечной палочки Е.соП К-12 при облучении ее на частоте, характерной для линии спектра молекулярного кислорода.

• Обнаружен эффект антиагрегационного воздействия ЭМИ ТГц-диапазона на эритроциты крови больных нестабильной стенокардией.

• Предложена экранированная квазиоптическая согласованная нагрузка для проведения исследований воздействия излучения ТГц-диапазона на физические и биологические среды.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена применением стандартной измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных с помощью современных методов с использованием ЭВМ. Практическая значимость полученных результатов: предложен универсальный подход, объясняющий общий механизм воздействия электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот, характерного для спектров метаболитов, на биологические объекты. Положения, выносимые на защиту:

1. При воздействии электромагнитного излучения на частоте линии спектра поглощения оксида азота 150 ГГц мощностью 3 мВт на форменные элементы крови (эритроциты и тромбоциты) происходит уменьшение их агрегаци-онной способности.

2. Воздействие электромагнитного излучения на частоте, характерной для линии спектра поглощения атмосферного кислорода — 129 ГТц, мощностью 3 мВт и продолжительностью 30 минут на кишечную палочку приводит к изменению ростовой кривой, аналогичному наблюдаемому при аэрации культивируемой культуры. При отстройке частоты на ±1 ГГц проявление этого эффекта не наблюдается.

3. При воздействии электромагнитного излучения на частоте одной из линий спектра поглощения атмосферного кислорода - 129 ГГц мощностью 3 мВт на дафнию, предварительно помещенную в водную среду с небольшим содержанием фенола, наблюдается частичное или полное восстановление ритма сердцебиения, в то время как частота сердцебиения контрольной группы не восстанавливалась.

Апробации работы. Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Саратовского государственного университета в 2004-2006 гг. Часть диссертационной работы была выполнена в соответствии с федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы, НИР «Исследование влияния переменного магнитного и электрического полей на живые организмы и водную среду», № РИ-19.0/002/226.

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

1. Международной конференции «The 3th International Conference on Computational Electromagnetics and Its Applications», 1-4 ноября, 2004, Бейджинг (Beijing), Китай.

2. VI Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», 3-9 октября, 2005, Нижний Новгород.

3. Научно-технической конференции молодых специалистов ФГУП НПП «Контакт», Саратов, 17-18 февраля 2004.

4. III Всемирном конгрессе по клинической патологии и реабилитации в медицине, Паттайя, Таиланд, 4-11 февраля, 2005.

5. Международной конференции «IRMMW-THZ Conference 2005 —The Joint 30th International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 13th Inters

national Conference on Terahertz Electronics», Уильямсбург (Williamsburg), Вирджиния (Virginia), США, 19-23 сентября, 2005.

Личный вклад соискателя выразился в постановке основных задач исследований, обосновании методов их решения, разработке алгоритмов и проведении экспериментальных измерений, участии в формулировании научных выводов. Третий раздел диссертационной работы выполнен совместно с доктором медицинских наук, профессором, заведующем кафедры нормальной физиологии Саратовского медицинского университета В.Ф. Киричуком и его сотрудниками. Четвертый раздел диссертационной работы выполнен совместно с доктором медицинским наук, профессором, заведующем кафедры микробиологии Саратовского медицинского университета Г.М. Шубом и его сотрудниками. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований проводилось в ОАО Центральный научно- исследовательский институт измерительной аппаратуры (г, Саратов) под руководством к.ф.-м.н. А.П. Креницкого.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 13 научных работ, в том числе 7 статей в центральных научно-технических журналах и 6 тезисов докладов на республиканских и международных научных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, имеющих подразделы, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 154 страницы машинописного текста, включая 22 рисунка. Список литературы содержит 134 наименования и изложен на 14 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе диссертации описана специфика терагерцового диапазона, связанная с генерацией и передачей излучения, а также проведен критический анализ современных исследований, посвященных изучению влияния электромагнитного излучения терагерцового диапазона на биообъекты. Здесь же определены основные проблемы, изученные недостаточно и требующие дальнейших исследований.

Во втором разделе приведены параметры и описание панорамно-спектрометрического комплекса, разработанного для использования в ТГц-диапазоне и применявшегося для исследований. Отдельно приведены сведения о программном обеспечении, необходимом для решения задачи автоматизации управления выходным сигналом ТГц-генератора. Разработанная программа позволяет оператору:

• устанавливать любые дискретные значения частоты в пределах рабочего диапазона генератора, что необходимо при калибровке генератора по частотомеру;

• управлять запуском автоматического цикла (сеанса) и осуществлять при необходимости его экстренную остановку;

• инициировать процедуры распечатки на принтере графиков и параметров проведенного эксперимента или сеанса;

• индицировать прохождение автоматических процессов и результаты их выполнения.

Специальной функцией программы является моделирование регулярного потока случайных событий, распределенных по заданному закону (Пуассона, Гаусса и фрактального 1/5).

В разделе также приведены структурная схема квазиоптического тракта (Рис. 1) и результаты расчета контактных устройств для исследований воздействия на исследуемые объекты электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот. Весь квазиоптический тракт был экранирован для исключения влияния внешних электромагнитных полей.

С 1 2 3

11 12

Инн н>4г€н 1

8 9 10

-1Ю11- ®

С) 14

>-*—о-18

-снмс

Рис. 1. Квазиоптический панорамно-спектрометрический комплекс: 1—компьютер; 2- контроллер; 3- коннектор; 4— генераторы качающейся частоты (ГКЧ) 170-270 ГГц, 118-170 ГГц, 78-118 ГГц, 53,7-78 ГГц; 5- направленный ответви-тель ГКЧ; 6,18,19- детекторная головка в диапазонах 53,7-270 ГГц; 7- возбудители типов волн и поляризаций; 8, 10,12,14— лучевод; 9- модулятор; 11- поляризатор; 13—вращатель плоскости поляризации; 15-направленный ответви-тель; 16,17- волноводно-лучевые переходы; 20- нагрузка согласованная

В третьем разделе приведены результаты экспериментального исследования влияния низкоинтенсивного ТГц-излучения на частотах линий спектра газов метаболитов — кислорода и оксида азота на функциональную активность форменных элементов крови. Показано, что при воздействии излучения происходит угнетение функциональной активности тромбоцитов (агрегации), рассмотрены несколько возможных механизмов объясняющих такое воздействие..

В качестве объекта для исследования воздействия изучения на частотах спектров газов-метаболитов были выбраны тромбоциты больных стенокардией, т.к. известно, что тромбоциты человека являются удобной моделью для изучения обмена биологически активных веществ. Другой причиной выбора объекта послужило одно из положений КВЧ-терапии, что организм относительно здорового человека менее чувствителен к КВЧ-воздействию, нежели организм

больного. Также ранее экспериментально выявлено, что тромбоциты достаточно выражено реагируют на внешнее воздействие ЭМИ. В настоящее время, существует ряд работ, посвященных изучению роли обмена NO и связанных с ' ним метаболитов в регуляции функциональной активности кровяных пластинок — тромбоцитов, поэтому главной причиной выбора данного объекта, послужило активное участие оксида азота в функциональной активности тромбоцитов.

В результате проведенных исследований обнаружено поглощение биосредой (обогащенной тромбоцитами плазмой) электромагнитного излучения в некоторых участках терагерцового диапазона, в том числе и на частотах молекулярного спектра поглощения и излучения оксида азота (149,5151 ГГц). На этих частотах измеренный коэффициент стоячей волны (КСВН) при возбуждении в лучеводе волны с круговой поляризацией вектора Е составил 1,06, что свидетельствует о поглощении ЭМИ биосредой.

Установлено, что 5,10,15,30-минутное воздействие ЭМИ на частотах молекулярных спектров поглощения и излучения оксида азота в режиме непрерывной генерации в условиях in vitro вызывает по сравнению с контролем угнетение функциональной активности тромбоцитов. Это сопровождается снижением активации кровяных пластинок и падением их способности к агрегации.

В четвертом разделе приведены результаты исследований воздействия терагерцовых колебаний на рост прокариотических клеток кишечной палочки E.coli. Показано, что воздействие на культивируемую среду излучения на частоте линии спектра атмосферного кислорода аналогично аэрации. Приведена блок-схема разработанной установки, позволяющей облучать культуру в условиях термостатирования.

Поскольку наличие кислорода в питательной среде кишечной палочки является необходимым условием роста культуры, то в связи с этим нами было изучено влияние воздействия ЭМИ на одной из частот спектра молекулярного поглощения атмосферного кислорода (129 ГГц) на развитие популяций прокариотов E.coli - К-12 ABl 157.

Важнейшим регулятором биологических процессов является кислород, в его так называемых реактивных формах (РФК). Именно РФК рассматривается как одна из систем внутриклеточных и межклеточных мессенджеров. В этой связи было изучено влияние воздействия ЭМИ на одной из частот второй спектральной области молекулярного поглощения атмосферного кислорода (129 ГГц) на развитие популяций прокариотов E.coli К-12 штамм ABl 157 в условиях термостатирования эксперимента.

По результатам измерения величины оптической плотности культуры в питательной среде были зафиксированы ростовые кривые культур E.coli К-12 (рис. 2), которые культивировались в условиях термостата; культура подвергавшаяся воздействию излучения (кривая "облучение"); культура в условиях аэрации на качалке (кривая "аэрация"); культура не подвергавшаяся воздействию — контрольная (кривая "контроль").

Время контроля светопоглощения, ч аэрация -о—облучение -о- контроль Рис. 2. Ростовые кривые культур кишечной палочки E.coli К-12

Известно, что аэрация среды культивирования микроорганизмов приводит к усилению метаболических процессов, сокращению времени генерации и повышению накопления биомассы за счет насыщения питательной среды атмосферным кислородом, постоянно вводимым в нее. Таким образом, нами было предположено, что облучение ЭМИ на частоте поглощения атмосферного кислорода активизирует не только и не столько кислород, содержащийся в питательной среде, но главное повышает реакционную способность не только атмосферного кислорода, диффундируемого в биомассу, но и внутриклеточного кислорода за счет образования его реактивных форм. Об этом свидетельствует близость точек в ростовых кривых, измеренных на б часу развития аэрируемой культуры и культуры, подвергнутой облучению на четвертом часе развития.

В пятом разделе приведены результаты экспериментального исследования влияния электромагнитного излучения терагерцового диапазона, характерного для спектров газов - метаболитов, на функциональное состояние пресноводного рачка Daphnia magna Straus. Показано, что воздействие ТГц-излучения на одной из частот спектра поглощения атмосферного кислорода замедляет ритм сердцебиений здоровой дафнии, который через некоторое время вновь восстанавливается. В случае воздействия ТГц-излучения на дафнию, предварительно помещенную на 1 минуту в раствор фенола с концентрацией (50 мг/л), происходит восстановление сердечного ритма дафнии в отличие от ситуации, когда такое воздействие отсутствует, что подтверждает одно из положений КВЧ-терапии о проявлении лечебного эффекта, связанного с ТГц-излучением. Приведены также результаты исследований влияния атмосферного воздуха, предварительно подвергнутого воздействию ЭМИ ТГц-излучения, а также совместного действия переменного магнитного поля и ТГц-излучения.

Фундаментальной основой функционирования сложных биологических систем являются молекулы — метаболиты, стабильные и строго воспроизводимые молекулярные структуры биосреды. Кислород, как важнейший биологический и экологический фактор, оказал большое влияние на выработку различных приспособительных механизмов дыхания. Известно, что при дефиците кислорода моллюски и бокоплавы резко снижают свою двигательную активность, что приводит к снижению энергозатрат и к уменьшению кислородного запроса. В то же время у дафнии, в силу того, что ее нормальный образ жизни предполагает непрерывное "парение" в воде, такой механизм регулирования энергозатрат затруднен. Соответственно эти рачки, в отличие от моллюсков и бокопла-вов, всегда нуждаются в определенной энергии; они не могут в значительной степени снизить потребности в кислороде. Также известно, что дафния используется в качестве биологического индикатора и является своего рода модельным объектом при экологических исследованиях, в частности, при определении степени загрязнения воды. Таким образом, используя модельный эксперимент с дафнией, можно, в частности, уточнить предельно допустимые уровни мощности ТГц-излучения, воздействующего на живые объекты, исследовать воздействие излучения в зависимости от частоты, мощности и времени воздействия и, тем самым, получить данные, необходимые для построения адекватной модели взаимодействия ТГц излучения с биообъектами. Последнее говорит об актуальности разработки методов и средств исследования взаимодействия терагерцо-вых волн с физическими и биологическими средами. В связи с этим была поставлена задача исследовать воздействие ЭМИ в окрестности частоты 129 ГГц на функциональное состояние пресноводного рачка Daphnia magna straus.

Приведенная на рис. 3 зависимость частоты сердцебиений дафнии от времени воздействия ТГц-излучения (кривая "ТГц-излучение") свидетельствует о том, что после воздействия на водную среду с дафнией ТГц-излучсния, сдвиг частоты сердцебиений, по мере увеличения времени воздействия, уменьшается приблизительно на 0,8 Гц, достигая при этом минимальной величины, а затем частота сердечного ритма дафнии возвращается к исходному значению (кривая "ТГц-излучение"). Было исследовано также влияние ТГц-излучения на дафний, находящихся в водной среде, предварительно подвергнутых воздействию фенола. Для этого каждую дафнию помещали в раствор фенола концентрацией 50 мг/л на две минуты, т.е. подвергали стрессовому воздействию, измеряли частоту сердечного ритма, а затем возвращали в водную среду их обитания. Зависимость частоты сердечного ритма дафнии от времени приведены на рис. 3 (кривая "фенол"). Приведенная зависимость свидетельствует о том, что подавленное состояние сердечного ритма дафнии, явившееся следствием воздействия на нее фенола, после помещения дафнии в водную среду ее обитания (уже без фенола) сохраняется. На том же рисунке приведена зависимость частоты сердечного ритма дафний, которых после воздействия фенола облучили ТГц-излучением в течение 15 минут (кривая "фенол+ТГц-излучение"). Результаты этих измерений свидетельствуют о том, что такое воздействие приводит к восстановлению ее сердечного ритма.

- фенал+ТГц-

излучсние -ТГц-излучегие

-фенол

О 10 20 30 40 50

время контроля при непрерывном облучении, мин

Рис. 3. Зависимость частоты сердцебиений дафнии от времени воздействия ТГц-излучения

Таким образом, из приведенных результатов экспериментов следует, что воздействие ТГц-излучения на одной из частот спектра поглощения атмосферного кислорода замедляет ритм сердцебиений здоровой дафнии, который через некоторое время вновь восстанавливается. В случае воздействия ТГц-излучения на дафнию, предварительно помещенную в раствор фенола, происходит восстановление сердечного ритма дафнии, в отличие от ситуации, когда такое воздействие отсутствует, что подтверждает одно их положений КВЧ-терапии о проявлении лечебного эффекта, связанного с ТГц-излучением. Полученные результаты могут быть положены в основу исследований механизмов действия ТГц-излучений на биообъекты.

Сравнительный анализ экспериментальных исследований биологических эффектов при воздействии миллиметровых волн на экзогенный и эндогенный кислород фотосинтетиков S.platensis и прокариотов E.coli К-12 ABl 157, показал, что в жизнедеятельности живых организмов может принимать участие как эндогенный, так и экзогенный кислород, активизируемый воздействием электромагнитного излучения на частотах как первой (-50-70 ГГц), так и второй (-118-132 ГГц) полосы молекулярного поглощения атмосферного кислорода. Нами были проведены исследования изменения частоты сердечных сокращений пресноводного рачка - дафнии при воздействии на водную среду их обитания потока атмосферного воздуха, предварительно подвергнутого воздействию электромагнитного излучения, на одной из частот второй полосы молекулярного поглощения атмосферного кислорода (рис. 4). Предварительно подвергнутые отравляющему действию фенола дафнии на 10 минуте в трех группах имели частоту сердцебиения 1,2 Гц. Уже на 15 минуте дафнии, которые подвергались воздействию потока атмосферного воздуха как облученного, так и не облученного, отличалась от контрольной группы по частоте сердцебиений на 0,6 Гц (рис.4), а на 40 и 45 минуте, соответственно, восстанавливали исходный уровень сердцебиения. При этом процесс восстановления сердечного рит-

ма у дафний, подвергнутых воздействию "облученного" воздуха, происходил наиболее интенсивно. В то же время для контрольной группы восстановление сердечного ритма происходило наиболее медленно, а именно для достижения восстановления требовалось 85 минут.

время, минут

—облученный воздух -»— не облученный воздух А контроль

Рис. 4. Зависимость частоты сердцебиений дафнии от времени воздействия ТГц-излучения

Результаты приведенных исследований открывают возможность для проведения исследований воздействия различных газов, аэрозолей, лекарственных сред на живые объекты, а также отработки новых направлений в биомедицинских технологиях, в частности, терагерцовой аэротерапии.

Были проведены также исследования изменения частоты сердечных сокращений дафнии при одновременном воздействии переменного магнитного поля и низкоинтенсивного электромагнитного поля (рис. 5).

Из приведенных результатов экспериментов следует, что одновременное воздействие ТГц-излучения на частоте поглощения атмосферного кислорода 129 ГГц и магнитного поля практически полностью восстанавливают ЧСС дафний, предварительно помещенных в раствор фенола за 60 минут, в отличие от ситуации, когда воздействует только один фактор — магнитное поле или ТГц-излучение.

6,9 Ф-

5,9

К01ГГр0ЛЬ

Частота , _ 4,9 -сердечных ■

сокращений

дафнии, Гц 3,9 -

-*- ЭМИ ТГц

—А— магнитное поле

2,9

ЭМИ ТГц совместно с магнитным полем

1,9

О 20 40 60 80

время, минут

Рис. 5. Зависимость частоты сердечных сокращений (ЧСС) дафнии, предварительно помещенной в 10 мг/л раствор фенола, от времени воздействия

Полученные результаты могут быть положены в основу при выработке рекомендаций для использования воздействия излучения различной природы в качестве лечебных процедур.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, и выводы.

В приложении приведен текст программы для управления выходным спектром излучения генератора.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Таким образом, основные результаты, полученные в ходе выполнения

диссертации, сводятся к следующему:

1. Разработано программное математическое обеспечение для управления параметрами выходного сигнала терагерцового генератора частот, предложены и использованы новые типы квазиоптических устройств для проведения исследований воздействия ЭМИ ТГц на физические и биологические среды: рефлектометр и нагрузка, рупор с круговой поляризацией излучения на выходе.

2. Показана эффективность воздействия на биологические объекты излучения на частотах, характерных для спектров газов метаболитов, в частности, на частотах, соответствующих линиям спектра молекулярного атмосферного кислорода 02 (129 ГГц) и оксида азота NO (150 ГГц).

3. Показано, что при воздействии электромагнитного излучения мощностью 3 мВт на частоте 129 ГГц, характерной для линии спектра молекулярного кислорода, и продолжительностью 30 минут на кишечную палочку (E.coli) наблюдается изменение ростовой кривой, аналогичное происходящему при ее аэрации. При перестройке частоты в пределах ±1 ГГц проявления такого эффекта не наблюдалось.

4. Обнаружен эффект антиагрегационного воздействия ЭМИ ТГц на форменные элементы крови (тромбоциты и эритроциты). При воздействии электромагнитного излучения на частоте линии спектра поглощения оксида азота (150 ГГц) мощностью 3 мВт и продолжительностью 5 минут на форменные элементы крови (эритроциты и тромбоциты) происходит уменьшение агрег-ционной способности.

5. Показано, что при одновременном воздействии ЭМИ ТГц и фенола, как отравляющего фактора, происходит частичное или полное восстановление сердцебиения рачка. Воздействие электромагнитного излучения на частоте линии спектра поглощения атмосферного кислорода 0,129 ТГц мощностью 3 мВт и продолжительностью 60 минут на дафнию, предварительно помещенную на 1 минуту в водную среду с концентрацией фенола 50 мг/л, наблюдалось частичное или полное восстановление ритма сердцебиения за 30 минут, в то время как у контрольной группы частота сердцебиения не восстанавливалась на протяжении часа.

6. Показано, что процесс восстановления ритма сердцебиения дафний, предварительно подвергнутых воздействию фенола, при аэрации атмосферным воздухом, «облученным» на частотах, характерных для полос молекулярного поглощения кислорода, происходит быстрее, чем «не облученным».

7. Установлено, что наибольшего уровня восстановления частоты сердечного ритма дафнии, предварительно подвергнутой воздействию фенола, можно достичь при одновременном воздействии терагерцового излучения на частоте 129 ГГц и магнитного поля.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Шуб Г.М., Пронина Е.А., Креницкий А.П., Майбородин A.B., Тупикин В.Д., Рытик А.П., Бецкий О.В., Гуляев Ю.В. Воздействие электромагнитного излучения спектра поглощения молекулярного кислорода на рост прокариоти-ческих клеток // Матер, докл. 13 Росс. симп. «Миллиметровые волны в медицине и биологии». —1-3 декабря 2003. Москва, с.102-105.

2. Киричук В.Ф., Креницкий А.П., Майбородин A.B., Тупикин В.Д., Рытик

A.П., Бецкий О.В. КВЧ-индуцированное взаимодействие в системе форменных элементов крови // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2004. №1(33). С. 34-39.

3. Креницкий А.П., Майбородин A.B., Рытик А.П. Измеритель параметров электромагнитной совместимости СВЧ-усилителей // Электронная промышленность. 2004, №1. С.49-50.

4. Krenitskiy А.Р., Majborodin A.V., Rytik А.Р. The quasioptical terahertz molecular spectra generator of atmospheric gases radiation — The 3th International Conference on Computational Electromagnetics and Its Applications, Nov. 1-4, 2004, Beijing, China, Paper ID: B14-003. P.321.

5. Киричук В.Ф., Креницкий А.П., Майбородин A.B., Рытик А.П., Тупикин

B.Д., Бецкий O.B. Исследование КВЧ-индуцированного межклеточного взаимодействия в системе форменных элементов крови // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. № 1-2. С. 3-8.

6. Шуб Г.М., Пронина Е.А., Креницкий А.П., Майбородин A.B., Тупикин В.Д., Рытик А.П., Бецкий О.В. Влияние электромагнитного излучения на частоте молекулярного спектра поглощения кислорода на динамику роста прокарио-тических клеток // Аллергология и иммунология. 2005. том 6. №2. С. 208209.

7. Креницкий А.П., Майбородин A.B., Тупикин В.Д., Рытик А.П., Усанов Д.А. Терагерцовые волны и перспективы развития терагерцовых биомедицинских технологий // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2005. Том 8. №1. С.61-68.

8. Креницкий А.П., Усанов Д.А., Майбородин A.B., Усанов А.Д., Рытик А.П. Воздействие излучения терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. № 8. С.54-58.

9. Усанов Д.А., Креницкий А.П., Майбородин A.B., Усанов А.Д., Рытик А.П., Бецкий О.В. Воздействие излучения терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии И Тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» / Под ред. В.А. Неганова и Г.П. Ярового - 3-9 октября 2005г., Нижний Новгород - с.278.

Ю.Рытик А.П. Воздействие электромагнитного излучения на частоте молекулярного поглощения атмосферного кислорода на прокариотические клетки в условиях термостатирования эксперимента // Труды научно-технической

конференции молодых специалистов. - г.Саратов ФГУП НПП «Контакт» 1718 февраля 2004г., с. 186-189.

ll.O.V. Betskyi, V.V. Kislov, А.Р. Krenitskiy, A.V. Maiborodin, A.P. Rytik, V.D. Tupikin, D.A. Usanov Terahertz waves and perspectives of development of terahertz biomedical technologies - IRMMW-THZ Conference 2005 - The Joint 30th International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 13th International Conference on Terahertz Electronics, September 19-23,2005, Crowne Plaza Williamsburg at Fort Magruder Hotel Williamsburg, Virginia, Virginia USA, Paper ID: TC5-3. P.134.

12.Бецкий O.B., Усанов Д.А., Майбородин A.B., Креницкий А.П., Усанов А.Д., Рытик А.П. Изменение функционального состояния дафнии при воздействии потока атмосферного воздуха, возбужденного электромагнитным терагерцо-вым излучением И Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 5-6. С. 50-55.

13.Усанов Д.А., Майбородин А.В., Креницкий А.П., Усанов А.Д., Рытик А.П. Воздействие переменного магнитного поля и электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии // Миллиметровые волны в медицине и биологии. 2006. № 4. С.32-34.

БЛАГОДАРНОСТИ

Выражаю искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору Усанову Дмитрию Александровичу, генеральному директору ОАО ЦНИИИА Креницкому Александру Павловичу, за внимание и многочисленные полезные советы Майбородину Анатолию Викторовичу. Выражаю свою признательность научным сотрудникам Саратовского государственного медицинского университета профессору Вячеславу Федоровичу Киричуку и профессору Геннадию Марковичу Шубу.

РЫТИК АНДРЕЙ ПЕТРОВИЧ

ЭФФЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

03.00.02 — Биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 26.05.2006. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл.-печ. л. 1.0 Тираж 100 экз. Заказ №

Издательство Саратовского университета 410012, Саратов, Астраханская, 83, Типография Издательства Саратовского университета 410012, Саратов, Астраханская, 83,

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Рытик, Андрей Петрович

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ТЕРАГЕРЦОВОМ ДИАПАЗОНЕ

1.1 Специфика терагерцового диапазона частот

1.2 Техника и приборы терагерцового диапазона

1.3 Применение электромагнитного излучения терагерцового диапазона

1.3.1 Радиолокация

1.3.2 Радиосвязь

1.3.3 Радиоастрономия

1.3.4 Радиоспектроскопия

1.3.5 Диагностика плазмы

1.3.6 Неразрушающий контроль на основе применения волн терагерцового диапазона

1.4 Воздействие электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот на биологические объекты и области его применение в медицине

РАЗДЕЛ 2. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ НА ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДЫ

2.1 Панорамно-спектрометрический комплекс

2.1.1 Программное обеспечение для управления выходным спектром генератора

2.2 Квазиоптические устройства для исследования воздействия на биосреды

2.2.1 Рупорная антенна

2.2.2 Делитель луча

2.2.3 Экранированная согласующая нагрузка

РАЗДЕЛ 3.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ НА ФОРМЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРОВИ

Исследование изменений функциональной активности тромбоцитов при воздействии электромагнитного излучения на частотах спектра газов метаболитов

Исследование влияния электромагнитного излучения на частотах спектра поглощения газа-метаболита -оксида азота на функциональную активность эритроцитов

Исследование терагерцового индуцированного межклеточного взаимодействия в системе форменных элементов крови

Изменение метаболических процессов в крови при воздействии электромагнитного излучения на частотах молекулярного спектра поглощения и излучения атмосферного кислорода

Выводы

РАЗДЕЛ 4.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИИ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ НА РОСТ ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ E.COLI

Воздействие электромагнитного излучения на частотах из области спектра поглощения молекулярного кислорода на рост прокариотических клеток

Аппаратура и методы исследования

Результаты экспериментов и выводы

РАЗДЕЛ 5. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ДАФНИИ

5.1 Обоснование выбора объекта: дафния - экологический биотест-объект

5.2 Воздействие излучения терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии

5.3 Изменение функционального состояния дафнии при воздействии потока атмосферного воздуха, возбужденного электромагнитным терагерцовым излучением

5.4 Воздействие переменного магнитного поля и электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии

5.5 Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эффекты воздействия терагерцового излучения на биологические объекты"

1], экспериментально были установлены частоты, на которых наблюдался эффект влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) на клеточный метаболизм

2], а также частоты, на которых фиксировалось неблагоприятное воздействие ЭМИ на лабораторных животных [3]. Последнее стимулировало появление нового аспекта исследований - экологического.

Значительный интерес специалистов, занимающихся биомедицинскими технологиями, привлекает излучение в терагерцовом диапазоне частот (ТГц-диапазон) [1-6], который охватывает частоты от 100 ГГц до 10 ТГц (от 3 мм до 30 мкм). Это связано, прежде всего, с характерной для них спецификой взаимодействия с различными веществами, в том числе, с биологическими средами. Термин «ТГц-диапазон» является удобным, поскольку объединяет большую часть диапазона частот, на которых проявляется отклик физических и биологических сред, рассматриваемых в работе. Этот диапазон включает в себя коротковолновую часть ММ-диапазона, весь субмиллиметровый и дальний (длинноволновый) ИК-диапазоны длин волн [7,8]. Также следует отметить, что энергия кванта в терагерцовом диапазоне частот будет на порядок больше, чем в КВЧ-диапазоне. Следовательно, можно ожидать, что в терагерцовом диапазоне реакционная способность молекул на воздействие излучения может быть существенно выше, чем в КВЧ-диапазоне [1,2,9].

Известно, что вода является сильным поглотителем коротковолнового ЭМИ, причем поглощение растет с увеличением частоты [2]. В работе [10] сообщается, что на кривой частотной зависимости ослабления плоского водного 5 капилляра в диапазоне 0,4.0,5 ТГц наблюдаются резонансные окна «прозрачности» с уменьшением ослабления на 10. 15 дБ. Излучение терагерцового диапазона частот свободно проходит через бумагу, дерево, некоторые строительные конструкции, пластики, керамику, а также через верхние слои кожи и одежду человека. В ряде европейских стран «экологически чистые» ТГц-волны уже используются для просвечивания пассажиров и груза в аэропортах, вместо вредных для здоровья рентгеновских волн [8,11]. Приведенные выше свойства ТГц-волн делают их привлекательными и для ряда других областей применений. В связи с этим можно лишь отметить, что сейчас наблюдается повышенный интерес (настоящий бум) специалистов к освоению и применению волн этого диапазона в биомедицинской физике, радиолокации, неразрушающем контроле.

К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал по исследованию влияния терагерцового электромагнитного излучения на биологические объекты. Методики измерений, подтверждающих влияние ТГц-излучения на биологические объекты, как правило, характеризуются достаточно высоким уровнем сложности, поэтому может представлять интерес изучение влияния воздействия электромагнитного излучения терагерцового диапазона на наиболее часто используемые в экспериментах биообъекты, в том числе на биотест-объекты. К таким биообъектам можно отнести бактерии кишечной палочки E.coli, пресноводного рачка Daphnia magna Straus, форменные элементы крови (тромбоциты, эритроциты).

На основе вышесказанного была сформулирована цель диссертационной работы: исследование воздействия излучения на частотах терагерцового диапазона на наиболее часто используемые в экспериментах биообъекты, в том числе на биотест-объекты.

В задачи исследования входило следующее: 1. Обоснование выбора биологических и физических объектов исследований;

2. Определение наиболее эффективной совокупности параметров излучения по его результативности воздействия на среду;

3. Разработка аппаратуры для воздействия ЭМИ ТГц-диаиазона на среды;

4. Исследование влияния ЭМИ терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии, используемой в качестве биотест-объекта;

5. Исследование влияния водной среды, а также атмосферного воздуха, на которые предварительно воздействовало ЭМИ ТГц-диапазона, на частоту сердечного ритма дафнии;

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

• Впервые экспериментально исследовано влияние электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот на частоту сердцебиения дафнии. Впервые, на дафнии как биотест-объекте, показана возможность наблюдать «лечебный» эффект КВЧ-терапии.

• Впервые выявлен эффект, аналогичный аэрации культивируемой среды кишечной палочки E.coli К-12 при облучении ее на частоте, характерной для линии спектра молекулярного кислорода.

2. Воздействие электромагнитного излучения на частоте, характерной для линии спектра поглощения атмосферного кислорода - 129 ГГц, мощностью 3 мВт и продолжительностью 30 минут на кишечную палочку приводит к изменению ростовой кривой, аналогичному наблюдаемому при аэрации культивируемой культуры. При отстройке частоты на ±1 ГГц проявление этого эффекта не наблюдается.

Исследования выполнялись в соответствии с федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы, НИР «Исследование влияния переменного магнитного и электрического полей на живые организмы и водную среду», № РИ-19.0/002/226.

Апробации работы. Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Саратовского государственного университета в 2004-2006 гг. Основные положения и достигнутые в ходе выполнения диссертационной работы результаты докладывались и обсуждались на:

3. Научно-технической конференции молодых специалистов ФГУП НПП «Контакт», Саратов, 17-18 февраля 2004.

4. III Всемирном конгрессе по клинической патологии и реабилитации в медицине, Паттайя, Таиланд, 4-11 февраля, 2005.

5. Международной конференции «IRMMW-THZ Conference 2005 -The Joint 30th International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 13th International Conference on Terahertz Electronics», Уильямсбург (Williamsburg), Вирджиния (Virginia), США, 19-23 сентября, 2005.

По материалам исследований опубликовано 13 научных работ, в том числе 7 статей в центральных научно-технических журналах и 6 тезисов докладов на республиканских и международных научных конференциях.

Личный вклад соискателя выразился в постановке основных задач исследований, обосновании методов их решения, разработке алгоритмов, проведении экспериментальных измерений, участии в формулировании научных выводов.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, имеющих подразделы, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 154 страниц машинописного текста, включая 22 рисунка. Список литературы содержит 134 наименований и изложен на 14 страницах.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Рытик, Андрей Петрович

Основные результаты и выводы, полученные в ходе выполнения диссертации сводятся к следующему:

2. Показана эффективность воздействия на биологические объекты излучения на частотах, характерных для спектров газов метаболитов, в частности на частотах, соответствующих линиям спектра молекулярного атмосферного кислорода О2 (129 ГГц) и оксида азота N0 (150 ГГц).

3. Показано, что при воздействии электромагнитного излучения мощностью 3мВт на частоте 129 ГГц, характерной для линии спектра молекулярного кислорода и продолжительностью 30 минут на кишечную палочку (E.coli) наблюдается изменение ростовой кривой, аналогичное происходящему при ее аэрации. При перестройке частоты в пределах ±1 ГГц проявления такого эффекта не наблюдалось.

4. Обнаружен эффект антиагрегационного воздействия ЭМИ ТГц на форменные элементы крови (тромбоциты и эритроциты). При воздействии электромагнитного излучения на частоте линии спектра поглощения оксида азота (150 ГГц) мощностью 3 мВт и продолжительностью 5 минут на форменные элементы крови - эритроциты и тромбоциты, происходит уменьшение агрегционной способности.

5. Показано, что при одновременном воздействии ЭМИ ТГц и фенола как отравляющего фактора, происходит частичное или полное восстановление сердцебиения рачка. Воздействии электромагнитного излучения на частоте линии спектра поглощения атмосферного кислорода 129 ГГц мощностью 3 мВт и продолжительностью 60 минут на дафнию, предварительно помещенную на 1 минуту в водную среду с концентрацией фенола 50 мг/л, наблюдалось частичное или полное восстановление ритма сердцебиения за 30 минут, в то время как у контрольной группы частота сердцебиения не восстанавливалась на протяжении часа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Рытик, Андрей Петрович, Саратов

1. Бецкий О.В. Девятков Н.Д. Механизмы взаимодействия электромагнитных волн с биологическими объектами // Радиотехника. 1996. т. 41, № 9. с. 411.

2. Мериакри В.В. Состояние и перспективы развития линий передачи субмиллиметрового диапазона волн и устройств на их основе // Успехи современной радиоэлектроники. 2002. № 12. с. 15-26.

3. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Special Issue on Terahertz Electronics). 2000. vol. 48, No. 4.

4. Майбородин A.B., Креницкий А.П., Бецкий О.В. Электродинамическая модель взаимодействия КВЧ-волн и атмосферного воздуха в дыхательной системе // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. №4. с.15-26.

5. Sillas Hardjiloucas, Lucas S. Karatzas and John W. Bowen Measurements of Leaf Water Content Using Terahertz Radiation // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1999. vol. 47, No. 2. p.5-23.

6. Mickan S., Abbott D., Munch J., Zhang X. C. and T. van Doom Analysis of system trade-offs for terahertz imaging // Microelectronics Journal. 2000. vol 31. p.503-514.

8. Бецкий О.В., Яременко Ю.Г. Миллиметровые волны и перспективные области их применения // Зарубежная радиоэлектроника. 2002. № 5. с. 19-28.

9. Справочник Физические величины / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мей-лихова. М.; Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.

10. Жевакин СЛ., Наумов А.П. Расчет коэффициента поглощения сантиметровых и миллиметровых волн в атмосферном кислороде // Радиотехника и электроника. 1965. №6. с.987-995.

11. Майбородин А.В., Креницкий А.П., Бецкий О.В. Электродинамическая модель взаимодействия КВЧ-волн и атмосферного воздуха в дыхательной системе // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. № 5-6. с. 15-26.

12. Креницкий А.П., Майбородин А.В. КВЧ-аэротерапия новый, природный, естественный, экологически чистый метод лечения // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2002. № 4(28). с.15-26.

13. Гершензон Е.М., Голант М.Б., Негирев А.А., Савельев К.С. Лампы обратной волны миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн / Под ред. Н.Д. Девяткова. М.: Радио и связь, 1985. 135с.

14. Гершензон Е.М. Субмиллиметровая спектроскопия // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. №4. с.78-85.

15. Гольцман Г.Н. Горячие электроны в резистивном состоянии сверхпроводника новое физическое явление, новая техника в электронике, радиофизике и оптике // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. №4. с.90-96.

16. Ирисова Н.А. Метрика субмиллиметровых волн // Вестник АН СССР. 1968. №10. с. 63-71.

17. Никольский В.В., Никольская Т.Н. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. Пособие для вузов,- 3-е изд., переработанное и дополненное М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. Лит., 1989. 544с.

18. Электроника и радиофизика миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн / А.Я. Усиков, Э.А. Канер, Н.Д. Трутень Киев: Наукова думка, 1986. 368с.

19. Clancy P.F. Spase applications and technology in the 100-1000 GHz frequency range. The Radio and Electronic Engineer. 1979. v. 49, №7/8, p. 395-402.

20. Крупенко H.H. Радиофизические исследования планет. M.: Наука, 1978. 183с.

21. Креницкий А.П., Майбородин А.В., Рытик А.П. Измеритель параметров электромагнитной совместимости СВЧ-усилителей // Электронная промышленность. 2004. №1. с.49-50.

22. Саломонович А.Е. Субмиллиметровый телескоп для орбитальной пилотируемой станции «Салют-6». // Радиотехника. 1979. № 5. с.33-40.

23. Длинноволновая ИК спектроскопия. Сб. статей. Пер. с англ. М.: Мир. 1966.

24. Волков А.А. Субмиллиметровый спектрометр «Эпсилон» на основе ЛОВ. В кн. «Электроника миллиметровых и субмиллиметровых диапазонов», Сб. н. трудов, Киев: Hayкова думка. 1988. с.95-103.

25. Мериакри В.В. Субмиллиметровая лучеводная спектроскопия и ее применение. В кн. «Проблемы современной радиотехники и электроники». М.: Наука. 1980. с.164-180.

26. Гершензон Е.М. Наблюдение электронного парамагнитного резонанса в п InSb на субмиллиметровых волнах. В кн. Ill Вс. симп. по миллиметровым и субмиллиметровым волнам. 22-24 сентября 1980, г.Горький. Тез. докл. т. 1. 1980. С.229-230.

27. Гершензон Е.М. Субмиллиметровый автодинный радиоспектрометр на резонансной лампе обратной волны // ПТЭ. 1975. №3. с. 148-149.

28. Науменко В.М. Импульсный спектрометр миллиметровых и субмиллиметровых диапазонов//ПТЭ. 1981. №4. с.159-162.

29. Button K.J. and Lax В. The molecular gas laser in submillimeter spectroscopy // Proc. Sympos. Submm. Wave. 1970. New Jork. p. 401-416.

30. Bean B.L. and Perkowitz S. Submilliter-far-infrared spectroscopy in the liquid and solid states with a tunable optically pumped laser. JOSA. 1977. v.67. №7. p.911-914.

31. Багдасаров А.А. Дсвятиканальный интерферометр субмиллиметрового диапазона для измерения концентрации электронов на установке «Тока-мак-10». В кн. «Диагностика плазмы», под. ред. М.И. Пергамента. М.: Энергоиздат, 1981. вып. 4. с. 141-146.

32. Горошко А.И. Квазиоптический фазометр 1 мм диапазона для термоядерных исследований. В сб. докл. «III Всесоюзн. Совещания по диагностике высокотемпературной плазмы. Дубна, 12-16 сентября 1983». Дубна. 1983. с.117.

33. Горбунов Е.П. HCN-лазерный интерферометр для измерения плотности плазмы на установке «Токамак-10». В сб. докл. «III Всесоюзн. Совещания по диагностике высокотемпературной плазмы. Дубна, 12-16 сентября 1983». Дубна. 1983. с.91.

34. Горбунов Е.П. Девятиканальный лазерный интерферометр субмиллиметровый диапазона для установки Т-15. В кн. «Диагностика плазмы» под ред. М.И. Пергамента. М.: Энергоатомиздат, 1989. вып.6. с. 135-139.

35. Разработка и изготовление лазерного супергетеродинного интерферометра с оптической накачкой на длину волны 119 мкм (заключительный отчет), шифр: «Фрегат», Кулешов Е.М., Харьков. 1987. 67с.

36. Багдасаров А.А. Супергетеродинный радиометр поляризационного типа для измерения электронной температуры плазмы на установке «Т-10». В кн. «Диагностика плазмы», под. ред. М.И. Пергамента. М.: Энергоиздат, 1986. вып. 5. с.113-117.

37. В.И. Безбородов Измерительный комплекс миллиметрового диапазона «Луч-85» для определения профиля электронной температуры плазмы в токамаке «Т-15». Тез. докл. IV Всесоюзн. Симп. по миллиметровым и субмиллиметровым волнам. 27-29 ноября 1984. т.2. с. 7-8.

38. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн.1/ под ред. В.В. Клюева,-М.: Машиностроение, 1986. -488 с.

39. Рабодзей И.Д. Телевизионный СВЧ дефектоскоп ДТМ-2 // Электронная промышленность. 1972. вып. 7. с. 35-38.

40. Конев В.А. Радиоволновая эллипсометрия. Минск: Наука и техника. 1985.- 104с.

41. Конев В.А. Радиоволновая эллипсометрия диэлектрических структур. -Минск: Наука и техника, 1989. 133с.

42. Виноградов Е.А. Установка радиовидения металлических и диэлектрических объектов // ПТЭ. 1987. №5. с.237.

43. Кутовой В.Д. Исследование ансамблей частиц размерами в сотни микрон рассеянием субмиллиметрового излучения. В кн. «Исследования в области радиотехнических измерений». - Тр. ВНИИФТРИ, 1979. в.40 (70). с.85-88.

44. Cantor A.J. et al. Application of submin wave lasers to high voltage cable inspection//IEEE. 1981. v.17, №4. p. 477-489.

45. Meinel H., Rembold B. Commercial and Scientific applications of millimetric and sub-millimetric waves // The Radio and Electronic Engineer. 1979. v. 49, №7/8. p.351-360.

46. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов / Под ред. Е.С. Кричевского М.: Энергия, 1980 -240с.

47. Переонов С.А. Перспективы массового применения СВЧ-устройств // Электронная техника., сер. Электроника СВЧ. 1987. вып.9. с.55-59.

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

49. Поцелуева М.М., Пустовидко А.В., Евдотиенко Ю.В., Храмов Р.Н., Чайла-хян J1.M. Образование реактивных форм кислорода в водных растворах под действием электромагнитного излучения КВЧ-диапазона // Доклады академии наук. 1998. т.359. №3. с.415-418.

50. Belyaev I, Ya., Alipov Y.D., Shcheglov V.S. et al. Cooperative response of Esh-erichia coli to the resonance effect of millimeter waves at super low intensivity //Electro Magnetobiol. 1994. v.13. p.14-56.

51. Шуб Г.М., Лунева И.О., Денисова С.Г., Островский Н.В. Действие миллиметровых волн на бактерии в экспериментах in vivo и in vitro. Сб. докл.

52. Росс. Симп. С междунар. Участ. «Миллиметровые волны в медицине и биологии». -М.: ИРЭ РАН, 1995. с.28-32.

53. Бережанская Л.Ю., Белоплотова О.Ю., Бережанский В.Н. Влияние электромагнитного излучения КВЧ-диапазона на биолюминесценцию бактерий // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 1993. №2. с.25-30.

54. Бережанская Л.Ю., Белоплотова О.Ю., Бережанский В.Н. Влияние электромагнитных полей на активность биолюминисценции у бактерий // Биофизика. 1995. т.40. с.35-38.

55. Алексеенко А.А., Манкевич Л.Б., Голант М.Б. Применение КВЧ терапии в комбинированном лечении ортопедических больных // Миллиметровые волны в медицине. Сборник статей. Под ред. акад. Н.Д. Девяткова и проф.ф О.В. Бецкого. Том 1. Москва, 1991. с. 120-124.

56. Алисов А.П., Алисова О.В., I ригорина-Рябова Т.В. и др. Миллиметровые волны в лечении гастродуоденальных язв // Миллиметровые волны в медицине. Сборник статей. Под ред. акад. Н.Д. Девяткова и проф. О.В. Бецкого. Том 1. Москва, 1991. - с. 5-15.

57. Андреев Е. А., Белый М. У., Ситько С. П. Проявление собственных характеристических частот человеческого организма. Заявка на открытие № 32-ОТ-10609 от 22 мая 1982 г. в Комитет по делам изобретений и открытий СССР.

58. Кузьменко А.П., Соловьев И.Е., Тофан А.В. Микроволновая резонанснаятерапия в профилактике и лечении парезов желудочно-кишечного тракта после операций на толстой кишке // Physics of the Alive. 2000. v. 8, №1. p.104-108.

59. Грубник Б.П., Ситько С.П., Шалимов А.А. Опыт применения технологии "Ситько-МРТ" для реабилитации онкологических больных III-IV стадии // Physics of the Alive. 1998. v.6, №1. p.97-102.

60. Радиационная медицина, т. 4. Гигиенические проблемы неионизирующих излучений / Под ред. Ю.Г. Григорьева и B.C. Степанова. М.; Изд. AT, 1999, 304 с.

61. Григорьев О.А., Меркулов А.В., Темников А.Г. Оценка электромагнитной обстановки в районах размещения базовых станций системы сотовой связи // Материалы 2-й международной конференции "Электромагнитные поля и здоровье человека". М., 1999. с. 114-115.

62. Григорьев Ю.Г., Степанов B.C., Григорьев О.А., Меркулов А.В. Электромагнитная безопасность человека. Москва, 1999. 145 с.

63. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 "Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи".

64. Griindler W., Keilmann F., Frohlich H. Resonator growth rate responses of yeast cells irradiated by weak microwaves // Physical Letters. 1977. v.62. p.213-222.

65. Бецкий О.В., Кислов В.В., Лебедева Н.Н. Миллиметровые волны и живые системы,- М.: САЙНС-ПРЕСС, 2004.-^272 с.

66. Майбородин А.В., Креницкий А.П., Тупикин В.Д. и др. Панорамно-спектрометрический комплекс для исследования тонких структур молекулярных спектров физических и биологических сред // Биомедицинская радиоэлектроника. 2001. № 8. с.6-15.

67. Маляренко A.M., Фомин В.В. Индуцированные столкновениями спектры поглощения простейших молекулярных систем / Спектральные проявления межмолекулярных взаимодействий в газах. Новосибирск: Наука, 1982. с.100-127.

68. Люиселл Уильям Излучение и шумы в квантовой электронике. Перевод с англ. М., Изд. Наука, 1972.

69. Зилов В.Г., Судаков К.В., Эпштейн О.И. Элементы информационной биологии и медицины: М.: МГУЛ, 2000. 248 с.

70. Hadjiloucas S., Karatzas L.S., Bowen J.W. Measurements of Leaf Water Content Using Terahertz Radiation // IEEE Trans, on microwave theory and techniques. 1999. v.47, № 2. p.15-26.

71. Б.И. Колупаев Дыхание гидробионтов в норме и паталогии. Изд. Казанского университета, 1989г., 190с.

72. Быстров М.В., Заславский Г.Э., Кока Г.И. Способ создания стимулирующего воздействия. Авторское свидетельство № 1650148, кп. А61 № 5/00, 1991.

73. Быстров M.B. Гармония техносферы и быта на основе универсальных "1/f флуктуаций" // Научное приборостроение. 2001. том 11. № 4. с.88-89.

74. Дж. Бендат. Основы теории случайных шумов и ее применение. Пер. с англ. 10.П. Леонова и др. М.: Наука, 1965.

75. Пул Ч. Техника ЭПР Спектроскопии. Перевод с англ. / Под ред. Л.Л. Де-кабруна, М., Изд. Мир, 1970.

76. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств / Под ред. В.Н. Дулина, М.С. Жука, М., Энергия, 1977.

77. Яновский М.С. и др. Поляризационные аттенюаторы для квазиоптического тракта//Изв. ВУЗ СССР, сер. «Радиоэлектроника», 1974. т.17, №9. с.49-54.

78. Креницкий А.П., Курчатов Ю.А., Майбородин А.В. и др. Функциональные устройства СВЧ-, КВЧ-, и субмиллиметрового диапазона // Радиотехника. 2003. №2. с.79-93.

79. Князьков Б.Н., Яновский М.С. Делитель луча для квазиоптической линии передачи. Авторское свидетельство №3400352, 1970.

80. Афсар М.Н., Батон К.Дж. Измерение диэлектрических характеристик материалов в диапазоне миллиметровых волн // ТИИЭР. 1985. т.73, №1. с.143-167.

81. Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. М.: Сов. Радио, 1965.

82. Девятков Н.Д., Голант Н.Б., Бецкий О.В. ММ-волны и их роль в процессах жизнедеятельности. М., 1991, Радио и связь, 168 с.

83. Бецкий О.В. Механизмы воздействия низкоинтенсивных миллиметровых волн на биологические объекты (биофизический подход) // Миллиметровые волны в медицине и биологии: Материалы XI Российского симпоз. с междунар. участием. М., 1997. с. 135-137.

84. Северина И.С. Растворимая форма гуанилатциклазы в молекулярном механизме физиологических эффектов окиси азота и в регуляции процесса агрегации тромбоцитов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1995. №3. с.230-235.

85. Габбасов В.А., Попов Е.Г., Гаврилов И.Ю., Позин Е.Я., Маркосян Р.А. Новый высокочувствительный метод анализа агрегации тромбоцитов // Лабораторное дело. 1989. № 10. с. 15-18.

86. Сергеев П.В., Духанин А.С., Губаева Ф.Р. Ранние этапы механизма действия глюкокортикоидов на тромбоциты человека. Влияние гидрокортизона на агрегацию тромбоцитов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 1997. т. 123, №1. с.54-57.

87. Мазуров А.В., Идельсон Г.Л., Хачикян М.В., Домогатский С.П. Взаимодействие тромбоцитов с 1251-меченым коллагеном III типа. Необходимость образования фибриллярных структур // Биохимия. 1989. т.54, №8. с.1280-1289.

88. Furchgott R.F., Jothianandan D. Endothelium-dependent and independent vasodilatation involving cyclic GMP: relaxation induced by nitric oxide, carbon monoxide and light // Blood Vessels. 1991. v.28. p. 52-61.

89. Ignarro L.J., Wood K.S. Activation of purified soluble guanylate cyclase by arachidonic acid requires absence of enzyme-bound heme // Biochem. Bio-phys. Acta. 1987. v.928. P.160-170.

90. Волин M.C., Дэвидсон К.А., Каминска П.М., Фейнгерш Р.П., Мохаззаб Х.К.М. Механизмы передачи сигнала оксидант-оксид азота в сосудистой ткани // Биохимия. 1998. №63(7). с.958-965.

91. Реутов В.П. Биохимическое предопределение NO-синтазной и нитрит-редуктазной компонент цикла оксида азота // Биохимия. 1999. №64(5). с.634-651.

92. Реутов В.П., Сорокина Е.Г. NO-синтазная и нитритредуктазная компоненты цикла оксида азота // Биохимия. 1998. №63(7). с. 1029-1040.

93. Ignarro L.J., Buga G.M., Wood K.S., Byrns R.E., Chaudhuri G. Endothelium-derived relaxing factor produced and released from artery and vein is nitric oxide//Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1987. v.84. P.9265-9269.

94. Kirichuk V.F., Volin M.V. The specialties of inhibiting effect of electromagnetic irradiation of millimetre diapason on platelet aggregation by patients with unstable angina pectoris // Haemostasis, (suppl.l). 2000. p.83.

95. Северина И.С. Растворимая гуанилатциклаза в молекулярном механизме физиологических эффектов окиси азота // Биохимия. 1998. т.63, №7. с.939-997.

96. Киричук В.Ф., Головачева Т.В., Чиж А.Г. КВЧ-терапия. Саратов, 1999, изд-во СГМУ, 360 с.

97. Киричук В.Ф., Креницкий А.П., Майбородин А.В., Тупикин В.Д., Рытик А.П., Бецкий О.В. КВЧ-индуцированное взаимодействие в системе форменных элементов крови // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2004. №1(33). с.34-39.

98. Пешков МЛ. Цитология бактерий. :М. — Д., 1955. с. 14-56.

99. Гамалей И.А., Клюбин И.В. // Цитология. 1996. т.38, №12. с. 1233-1247.

100. Рассудов С.М. Влияние возраста культуры на биологические свойства брюшнотифозных бактерий. Автореферат канд. дисс. Саратов, 1954.

101. Belyaev I.Y, Shcheglov V.C., Alipov E.D. IEEE transactions on microwave theory ad techniques. 2000. v.48, №11.

102. 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 в Пущине. 1983. 13с.

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

104. Усанов А.Д. Воздействие переменного электрического поля на колебательные движения глаза дафнии // Материалы научной школы конференции. «Нелинейные дни в Саратове для Молодых 2000», Саратов, Изд-во ГосУНЦ "Колледж", 2001. с.162-168.

105. Усанов Д.А., Креницкий А.П., Майбородин А.В., Усанов А.Д., Рытик А.П. Воздействие излучения терагерцового диапазона частот на функциональное состояние дафнии // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. №8. с. 54-58.

106. Усанов Д.А., Скрипаль Ап.В., Скрипаль Ан.В. Эффект синхронизации внешним электрическим полем частоты сердцебиений дафнии // Письма в ЖТФ. 1999. т.25. Вып.4. с.74-78.

107. Усанов Д.А., Шишкин Г.Г., Скрипаль А.В., Усанов А.Д. Влияние внешнего переменного магнитного поля на частоту сердцебиений пресноводного рачка дафнии // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2001. №8. с.57-61.

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

109. Креницкий А.П., Майбородин А.В., Бецкий О.В. Метод и устройство ингаляционной терагерцовой акустической NO-терапии // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. №1-2. с.46-49.

Информация о работе

Рытик, Андрей Петрович
кандидата физико-математических наук
Саратов, 2006
ВАК 03.00.02

Диссертация

Эффекты воздействия терагерцового излучения на биологические объекты - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы