Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Комплексный оптический анализ биологических дисперсных систем

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Комплексный оптический анализ биологических дисперсных систем"

од

На правах рукописи

БЕЗРУКОВА Александра Геннадиевна

КОМПЛЕКСНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

специальность 03.00.02 - биофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 1996

Рабата выполнена на кафедре биофизики физико - механического факультета Санкт-Петербургского Государственного Технического Университета

Официальные оппоненты :

доктор физико-математических наук, профессор ФРЕНКЕЛЬ Сергей Яковлевич ;

доктор физико-математических наук, профессор СЛУЦКЕР Александр Ильич ;

доктор химических наук, профессор ЧЕРНОБЕРЕНСШ Юрий Митрофанович ,

Ведуцая организация : Санкт-Петербургский Государственный

Университет

Защита диссертации состоится " " £ 1996 года в

часов на заседании Диссертационного совета Д 003.38.23, при Санкт-Петербургском Государственном Техническом Университете по адресу: 195 251 Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.29.

С диссертацией мокко ознакомиться в библиотеке СПОГТУ. Автореферат разослан " /^ " <>~~ 1996 г.

Учений секретарь Диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

0.Л.ВЛАСОВА

ОБШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТК

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМ«

В природе широко распространен класс объектов, называемых дисперсными системами (/1С), для которых дисперсионной средой чаще всего является вода или воздух, а дисперсной фазой -частицы различного происхоядения. Под биологическими ДС понимаются ДС, дисперсной фазой которых являются частицы биологического происховдения или назначения. Это - белки, нуклеиновые кислоты, липидн , нуклеопротеидн, липопротеидн, вирусы, клетки, липосомы, кровезаменители, вировые эмульсии, и т.д. С биологическими ДС тесно связаны природные ДС. Большинство ДС являются поликомпонентными (ПК) и полимодальными (ПИ) : кровь-биологическая ПК ПИ ДС, природная вода - биоминеральнал ПК ПИ ДС. В ДС происходят процессы агрегации, седиментации, флотации, флокуляции, коалесценции. гетсроагрегации и т.д. Так как ДС могут реагировать на лнбые изменения физико-химических условий, то - с одной стороны, их моано рассматривать как датчики, чувствительные к состоянию онрухаюцей среди, а с другой стороны, сами ДС необходимо постоянно контролировать.

Разработка методов экспресс-контроля состояния

биологических дисперсных систем является актуальной задачей биофизики, как мендисци'плинарной науки, а такяе сменных наук : экологии, биотехнологии, клеточной биологии, медицины, иммунологии, фармакологии и т.д.

Оптические методы, позволяющие автоматизировать

измерение и обработку данных, являются наиболее удобными для контроля ДС. Это связано с применением лазеров, развитием волоконной оптики и оптических методов исследования потоков газовых и конденсированных сред.

Проблема понимания поведения и контроля слокных ДС, таких как окрукающие нас воздух и вода . актуальна и с экологической точки зрения. 0 природных ДС происходят взаимодействия меяду компонентами, приводящие к появлению новых свойств . Зти вопросы требуют ' фундаментальных исследований на модельных систем,гг. Так, закономерности поведения воды с различными примесями и в различных физико-химических условиях остаются практически не изученный.

В настоящее время существует значительная теоретическая и. экспериментальная основа оптического исследования ДС.

в том числе биологических [ Кифрин 1951, 1956, 1983 ; Волькенштейн 1951, 1975; Розенберг, 1955, 1967 ; Фрив, Тиморева, 195?; Слоним, 1960; Левин, 1960; Ван де Хюлст, 1961; Дерягин и др., 1961; Слуцкер, Нарихин, 1961; Вифрин, Раскин ,1961; Цветков и др., 1964; Френкель и др., 1965; Верклифф, 1965; Петухов, 1965; Фихман ,1967; Теренин, 1967; Перельман, 1967,1994; Плученничак и др., 1971; Паркер, 1972; Бреслер, 1973; Печатников, 1973; Иванов, 1975,1991 ; Остаиевский и др., 1975; Вавилов,1976; Кадыиевич и др.,1976; Любовцева, Плахина, 1976; Буритейн, 1977; Вукс, 1977; Кленин и др., 1977; Байвель, Лагунов, 1977; Рвачев, 1978 ; Тихоненко, Добров. 1978; Благой и др.,1980, 1981; Владимиров, Добрецов, 1980; Ерлов, 1980; Еськов, Арефьев, 1980; Исимард. 1961 ; Фрисиан и др.,1981; Чернобереяский и др.,1981 , 1987; Зуев, Наац, 1982; Фролов, 1982; Туроверов, Кузнецова,1983; Иоффе, 1983; Александров и др., 1983; Андреева, 1984; Болыааков и др.,1984; Науменко, 1984; Пришивалко и др., 1984; Фридрихсберг, 1S84 ; Щеголев, Хлебцов. 1984 ; Хайруллина, 1985, 1991 ; Сивухин,1985; Сунгуров, 1985; Брагинская, Клюбин, 1986; Борен , Хафиен, 1 986; Лакович.Шб; Эскин.1986; Карякин, Грибовская, 1987; .Кутузов, 1987; Лебедев и др., 1937; Леянев, 1987; Толстой и др., 1987 ; йварцбурд, 1987; Барский. 1988; Верхотуров, Рубин.1988; Кошевой, 1988; Лопатин, Сидько, 1988; Ощепков, Сорокина, 1988; Петрянов-Соколов,1988; Франк, 1988; Приезяев и др., 1989; Сидько и др.,1990; фарафонов,1990; Додонова и др.,1991, Зеге.1ЭЭ1 ; Клюбин, 1991; Копелевич,1991 ; Кузьмин,1991;Малеев и др.,1991, Рамы и др., 1991; Рапопорт, 1993; Хлебцов, 1993; Дубнищев, 1994; Зимон, Леценко.1995; Кленин, 1995; и т.д.].

В последнее время значительно возросло число оптических исследований ДС в области биофизики [ например : Stelnke , Shepherd, 1988 ; Sloot et al. ,1989; Черников, 1990; Демидов. Чернявская 1991; Какорин и др.,1991; Назарян и др.,1991; Bronk et al.,1932; Broglla, 1993; Durkín et al.,1933; Lopatln et al..1993; Королевич и др.,1994 ; Лобышев и др., 1994; Парамонов , 1994; Тесёлкин. 1934; Якайкина, Черницкий. 1994; Muller et al., 1994. Ramsey ,';"<,ink ,1994; Streekstra, 1994; и др.], коллоидной химии 1напрш:<г', Stub 1 саг et al., 1989 ; Zemb et al.,1990 ; Zana. Lang, 1990; Rosta. Uon bunten, 1990; Накоед, Сорокина,1991 ; Cortl et al.,1991; Schnablegger . Glatter, 1991; Spalla, Cabane. 1993; Кеггог et al.,1994 ; Chou , Zukoskl, 1994; Uon Berlepsh, Strey. 1994; Thonas et. al., 1994; Карпов и др.. 1995; и др. ].

астрофизики [ Foeke Kuik et al.. 1991 ; Hest , 1991 Mlshchenko, Travis, 1994; и др. ), оптики атмосферы ( Torina Shifrln, 1992 ; Васильев 0., Васильев А., 1994; Hanel. 1994 Hess, Hteener, 1994 ; и др.] и оптики океана [ Lofftus, 1992 Spinrad. Broun, 1993; Глуиков и др., Г994; Крекова и др.,1994 Kachel et al., 1994; Stramski, Sedlak, 1994; Ulloa et al., 1994 и др.]. Использование оптических методов для контроля ДС представляется перспективным, так как при этом не оказывается разруоакщего действия на систему, возможен дистанционный контроль и осуществление измерения в экстремальных условиях, например, при действии ионизирующей радиации, при спекании сверхпроводящих керамических порошков ICharalaiapopoulos, 1993 ] или для анализа сажи при сгорании [Sorensen et. al. ; 19923. Имеется большое количество методов решения обратной физической задачи оптики ДС. Появляются также и работы, посвященные анализу смеоанных ДС [например, Rochon et al., 1908; Graaf et al., 1992; и др 1. Однако, сложность биологических и природных ДС указывает на необходимость перехода на новый уровень их исследования. Помимо автоматизации эксперимента существенным аспектом является разработка методологии анализа оптических данных. Следует отметить, что в области оптики биологических ДС образовался некоторый разрыв меяду бурным развитием теоретических исследований и их использованием. Это можно объяснить, трудностями экспериментального воплощения

теоретических разработок, сочетания теоретических и экспериментальных исследований, необходимость!!) тщательной оценки всех деталей эксперимента и т.д.. Данная работа в значительной мере направлена на преодоление этих трудностей.

Исследования проводились в рамках госбвдяетной тематики: "Разработка методик анализа дисперсных систем биологического происхождения" и " Многопараметрический невозмущающий оптический анализ сложных дисперсных систем для экспресс-контроля их состава и состояния ".

ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель работы - разработка методологии оптического анализа состояния биологических и природных ПК ПИ ЛС.

Общей задачей работы является характеристика ДС с диаметрами частиц меньше 10 микрометров .

- б -

Для разработки методологии необходимо было исследовать физико-хикические особенности и оптические характеристики различных классов ДС : биологических ДС ; органических ДС искусственного или природного происхождения ( например, дисперсии жидких кристаллов, аиров, нефти ); неорганических ДС ( металлы, минералы ); технологических смешанных ДС ( липосимы с различными добавками, вирусосодержащие аллантоисные видкости, дисперсии «идких кристаллов с поверхностно-активными веществами и т.д. ); модельных смешанных ДС ; образцов слокных ДС ( кровь, плазма и сыворотка крови, природные воды и т.п.). Для кавдой конкретной ДС необходимо было провести специальное изучение методических особенностей и ограничений того или иного метода с учетом исходного состояния ДС ( концентрированная или разбавленная ), коллоидного-химического поведения , размеров частиц, их структуры и т.д., а такае попытаться ревить обратную оптическуи задачу с целью получения характеристики состояния ДС.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Впервые получены экспериментальные данные:

а) о главных оптических параметрах интегрального и дифференциального ."бокового" статического светорассеяния -приведенных ( в расчете на одну частицу) оптической плотности и интенсивности светорассеяния под углом ЭО градусов для биологических частиц в интервале средних диаметров 0.09 - 12 мкм ; б) о сравнении данных статического и динамического светорассеяния для ряда слонных биологических и других ДС: в) об изменении комплекса оптических параметров биологических и других ДС при изменении физико-химических условий.

2. Впервые предложено представление оптической характеристики ДС в виде многомерного вектора в бесконечномерном пространстве оптических параметров второго класса, не зависящих от концентрации частиц и полученных в результате соответствушцей обработки экспериментальных данных. Такое представление открывав^ возможности использования аппарата многомерного статистического анализа для изучения ДС.

3. Для анализа смеванных ДС. состояких из клеток кишечной палочки и частиц глины, впервые применен иногоальтернативный классификационный принцип инооркационно-статистической

теории для ренения обратной задачи компонентного состава ДС при полимодальности распределения частиц по размерам.

Использование методологии информационно-статистической теории предполагает создание банка знаний по соответствующей тематике. Собственный экспериментальный материал по оптическим исследованиям нескольких десятков биологических, минеральных, смененных и природных ДС полокен в основу Банка Оптических Данных о Дисперсных Системах и дополняется экспериментальными и тепретическимии данными мировой литературы по различным научный направлениям .

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ КЙ ЗАЩИТУ :

1. Сравнительный анализ экспериментальных и теоретических оптических данных для ряда биологических и природных ДС, полученных с помощью комплекса невозмущавцих совместимых спектральных и поляризационных оптических методоп, оключапщего рефрактометрии, спектроскопию поглощения света и флуоресценции, интегральное и дифференциальное ( статическое и динамическое ) сзеторассеяние.

2. Применение подходов информационно-статистической теории для решения обратной физической задачи многопаранетрического оптического анализа дисперсных систем.

3. Концепция и методология многопараметрического оптического одновременного спектрального и поляризационного анализа ДС (МООСПА ДС), включапцая : а) представление характеристики ДС в виде п-мерного вектора в пространстве оптических параметров второго класса (в основном, не зависящих от концентрации частиц); б) иетодологию поиска оптимального набора оптических параметров, характеризующих ДС ; в) создание информационной базы многопараметрического оптического анализа ДС - Банка Оптических Данных о Дисперсных Системах (БОДДС).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

Работы представляется значимой для : фундаментальных исследований закономерностей существования биологичесмкия и природных ДС; разработки методов идентификации компонентов в сложных ДС; оптимизации разработки принципиальных схем приборов и датчиков как на основе ДС, так и для контроля их. состояния.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты работы были представлены на :

- II, III, IY, Y, YI. YII Всесоюзных конференциях по спектроскопии биополимеров, Харьков, 1974, 197?, 1981, 1984, 1988, 1991 :

- 1 Всесоюзном симпозиуме "Фотобиология кипой клетки", Ленинград 19?? ;

- Всесоюзных семинарах "Молекулярная физика и биофизика водных систем", Ленинград , 1979. 1981, 1992 ;

- I Всесоюзном Биофизическом Сьезде, Москва, 1982 ;

- I Всесоюзной конференции "Хроматография в биологии и медицине", Москва, 1983 ;

- научной конференции "Направленный транспорт и иммобилизация биологически активных препаратов для клинической практики", Киев, 1984;

- III Всесоюзной конференции по спектроскопии рассеивающих сред, Батуми, 1985;

- III Всесоюзной конференции "Проблемы создания аппаратуры для медицинских лабораторных исследований".Ленинград,1986;

- YI1I Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях", Ленинград, 1986;

- Всесоюзном симпозиуме "Механизмы действия ионизируюцего излучения на структуру и функции белков", Львив, 1986;

- Международной конференции "Хроматография в биологии' и медицине", Москва, 1986 ;

- Y111 Всесоюзной конференции "Измерения в медицине и их метрологическое обеспечение", Москва, 1986;

- X и XI Пленумах рабочей группы по оптике океана Комиссии по проблемам Мирового Океана ЙН СССР, Ростов на Дону 1988, Красноярск 1990;

- Ленинградской городской конференции молодых ученых и специалистов "Механизмы регуляции физиологических функций", Ленинград, 1988;

- заседании секции биологической физики Ленинградского общества естествоиспытателей, Ленинград, 1988;

- IX ИекКународной конференции по поверхностным силам, Москва. 1990 ;

- XI Европейской конференции по химии межфазных явлений, Берлин. Германия, 1990;

- IV Всесоюзной конференции "Научные основы технологии

промышленного производства ветеринарных биологических препаратов", Москва. 1901 :

- У1 конференции Европейского Общества по исследованию коллоидных и мекфазных явлений, Грац, Австрия, 1992 ;

- научно-методической конференции "Высокие интеллектуальные технологии образования и науки", Санкт-Петербург, 1994 :

- IV Путинском совещании "Культивирование клеток животных и человека. Проблемы цитотехнологии", Пущино, 1994 ;

- Европейской исследовательской конференции "Новые материалы", Страсбург, Франция, 1994;

- Российской научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии для России", Санкт-Петербург, 1995 ;

- 1У Санкт-Петербургской Международной конференции "Региональная информатика - 95", Санкт-Петербург, 1995.

- Российской конференции по мембранам и мембранным технологиям "МЕМБРПНУ-Э5". Москва, 1995.

ПУБЛИКАЦИЙ И ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА

По теме диссертации оформлено около 100 научных публикаций . Перечень основных 65 работ приведен в' конце автореферата.

В комплексе исследований автор принимала непосредственное участие в постановке задачи. измерениях, обработке и интерпретации полученных результатов.

Обобщения результатов и положения, вынесенные на защиту, отракаит личный вклад автора.

СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения,

библиографии и приложений. Общий обьем работы : 214 страниц, включая 59 рисунков и 18 таблиц .

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во ВВЕДЕНИИ на основе краткого аналитического обзора современного состояния исследований обоснована актуальПость темы, ставится цель работы, . отмечается научная новизна и значимость полученных результатов, формулируются^, основные положения, выносимые на защиту, приводятся данные об апробации, работы, публикациях и личном вкладе автора.

ПЕРВАЯ ГЛАВА является кратким обзорон литературы об объектах и методах исследования. Биологические ДС или биодисперсии, обладая специфичностью, подчиняются и общин законам существования дисперсных систем - гетерогенных систем из двух или более фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними. Такие системы широко распространены в природе и являются междисциплинарными обьектами. Кратко рассмотрены типи ДС : процессы, происходящие в ДС; параметры, характеризующие состояние ДС, используемые в данной работе.

Одной из важных проблем, возникающих при работе с биологическими дисперсными системами, является характеристика ' их состояния, так как процессы4 взаимодействия между частицами дисперсной фазы (агрегация, дезагрегация и т.п.) существенно зависят от физико-химических условий. Поэтому для исследования состояния агрегации биодисперсий необходимо использовать методы, не возмущающие систему. Этими достоинствами обладают оптические методы, основанные на законах поглощения, излучения и рассеяния света. В обзоре рассмотрены : оптические методы исследования состояния дисперсных систем, вопросы решения обратной физической задачи оптики дисперсных систем , матрица светорассеяния как перспективная характеристика дисперсных систем и основные понятия распределений вероятности величины параметров.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Обьекты исследования. Как правило, различные биологические ДС были получены под руководством соответствующих специалистов, совместно с которыми велись исследования. Это отражено в списке работ и в диссрртации. Исследовались ДС как в концентрированном, так и в разбавленном состоянии.

2.2. Методы исследования. Рефрактометрические измерения проводились на рефрактометрах Hllger и РЛ9. Спектры флуоресценции измерялись на флуоресцентном спектрофотометре ИРР-4А HITACHI. Спектры ослабления света (интегральное светорассеяние) и малоугловое светорассеяние регистрировались на спектрофотометре СФ-25 (íliíaü) с диафрагмами в интервале длин волн 200 - 1200 нм. Статическое дифференциальное светорассеяние в интервале углог 60-120 градусов и при длине волны 633 нм измерялось на специально собранной установке [Кузнецова и др.,19881 и на спектрофотометре HPF-4A HITACHI под углом 90 градусов при

разных длинах волн. Интенсивности света, . рассеянного полидисперсннии системами частиц. рассчитывались

С.С.Котельниковнм по классическому алгоритму Ми [ Бореи, Хафмсн, 1380 1. Динамическое рассеяние ( ДР ) света измерялось под углом 90 градусов на соответствующей установке f Клюпин и др., 19КЯ ] и на приборе Фирмы C0IJLTRONICS. Решение обратной задачи ДР осуществлялось методом регуляризации [ брагинская, Клюбик, 1986].

Глава 3. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСПЕРСИЙ РАЗЛИЧИЯХ КЛЕТОК И ЧАСТИЦ ВИРУСА ГРИППА В главе 3 прослежена зависимость оптической плотногш -(меры интегрального светорассеяния) и интенсивности светорассеяния при угле 90 градусов ( два наиболее часто измеряемые параметра статического светорассеяния ) от диаметра биологических частиц в интервале от 0.09 до 12 микрометров. Тзкяе проведено сравнение экспериментальных и теоретических даннчк Iйифрин,1951,1355, 1983;Ван де Хюлст,13Ь1; Кленин и др., 19?/; PereJwn, 1978; Борен.Хафмен 1986 : Лопатин, Сильно. 1988; Сильно и др., 1390; Кленин . 1995 L В расчетах предполагалось : частицы имеют сферическую форму ; г, d - радиус и диаметр эквивалентной по обьему сферы ; Г(г) -нормированная функция • распределения частиц по размерам, представлена в виде гамма -распределения : /1 - параметр пплидисперсности распределения; и - вещественный показатель преломления относительно дисперсионной среды; интенсивность света, рассеянного полидисперсной системой частиц под углом 0 -

со

1(0)= j f( г ). Q ( г. 9 ) dr о

где Q ( г, 9 ) - интенсивность света, рассеянного

мпнодисперсной системой, расчитанная по классическому алгоритму Ми I Бореи, Хафмен. 1985 1.

Исследовались ДС, для которых были известны из литературы или измерены нами распределения частиц по размерам и показатели преломления ( табл.1 ). Число частиц определялось с пой..иья оптических, биологических или химических методов (камера Горяева, оптический анализатор изображений, £ электроная микроскопия, титрование , химический метод определения, концентрации белка - метод Лоури-Петерсона ). Исследовались следующие дисперсии ;

1) Клетки асцитной карциномы Эрлиха - ( Ehrlich ascite carcinosaa - EflC ) являются одним из поверочных средств проточных цитофлуориметров f Ягунов, Балыкин,1980 ]. F.flC - крупные клетки, имеющие шарообразную форму, хорошо различимы в световом микроскопе, поэтому их концентрация в камере Горяева определяется с наименьшей погрешностью. В связи с этим в сравнительных исслрдованиях приведенные параметры светорассеяния (в расчете на одну клетку) для EflC принимались за единицу.

2) Тимоциты ( Thymus lymphocytes - TL ) - клетки, выполняющие иммунологические Функции. Тимоциты выделялись из гомогената гимуса крыс и помещались в физиологический раствор [ Владимирская, 1984 1,

3) Эритроцитарные диагностикумы ( Erythrocyte diagnosticum - ED ). Использовались коммерческие лиофилизованные препараты, в которые добавлялся физиологический раствор. ED можно также рассматривать как пове^чный обьект для счетчиков частиц типа Коултера ( Панина и др., 1986 1. ED, как и эритроциты, обычно аппроксимируются сплюснутыми эллипсоидами вращения с соотношением осей - 3.

4) Тромбоциты ( Blood platelets - BP ) выделялись из периферической крови крыс по стандартной методике. Число клеток определялось с помощью камеры Горяева. BP аппроксимируются сплюснутыми эллипсоидами вращения с соотношением осей - 2.5 .

5) Клетки кишечной палочки ( Escherichia со 1i - Ее ) выращивались в аминопептиде и отмывались физраствором. Число клеток определялось титрованием. Ее обычно аппроксимируются вытянутыми эллипсоидами вращения с соотношением осей 0.3.

6) Вирусы гриппа ( Influenza Uirus - IU ) - препараты были получены коллективом под руководством проф. В.М.Коликова [Безрукова и др., 1983, 1984, 1992 ; Ефимов и др., 1986, 1987, 1989 ].

Основные результаты ( табл.1 ) свидетельствуют о хорошем соответствии экспериментальных и теоретических данных, которые позволяют оценить вклад изменений размера частиц и в ряде случаев - изменений показателя преломления, параметра полидисперсности и гетерогенности внутренней структуры - в изменение основных параметров светорассеяния.

В частности, усиление сигнала светорассеяния в расчете на одну клетку для лимфоцитов тимуса после облучения мышей [ Остаиевский и др.,1978; Владимирская, 1980, 1961; Sungurov,

Табл.1. Экспериментальные и теоретические данные для биологических ДС о приведенной интенсивности светорассеяния ( в расчете на одну клетку ) под углом 90 при вертикальной поляризации падающего света и длине волны 633 нм и приведенной оптической плотности при той же длине волны.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ДИСПЕРС1ШЕ СИСТЕМЫ

ПАРАМЕТРЫ 10 Ее ВР ЕС ТЬ ЕЙС

(1 (мкм) 0.09 1.40 2.20 3.80 5.60 12.00

£ 1.0 0.3 2.5 3.0 1.0 1.0

и 1.170 1.050 . 1.050 1.070 1.035 1.030

0.60 9.30 14.60 25.20 37.10 79.51

$ 0.20 0.93 1.46 3.53 2.60 4.77

/* 55 20 5 200 273 77

1(90,633)/«

эксперимент 2.0*10**-4 0.01 0.20 0.30 0.70 1.0

теория 1.2*10**-4 0.03 0.17 0.97 0.22 1.0

□С 633 )/Н

эксперимент 3*10**-8 0.002 0.005 0.10 0.22 1.0

теория 9*10**-8 0.002 0.016 0.12 0.22 1.0

Сокращения : 10 - вирус гриппа. Ее - кишечная палочка, ВР -тромбоциты. Ей - зритроцитарные диагностикумы, ТЬ - тимоциты, ЕЙС - клетки асцитной карциномы Зрлиха.

Примечания: При расчете все частицы аппроксимировались сферами, й - диаметр эквивалентной по обьему сферы, в - асферичность, ш - относительный показатель преломления частицы, о^ = ТГА,Н0'\К - дифракционный параметр частицы, показатель преломления

дисперсионной среды (физиологического раствора - 1.335) ; .

\ - длина волны ; д - 2с<.( в-1 ) - фазовый сдвиг;^ - параметр полидисперсности экспериментальных распределений ^частиц по размерам. Расчет такие производился: для 10 и И - п^! и -1.05; для ЕЙС - при ш: 1.02 , 1.025, 1.03, 1.04, 1.05 : для ВР - при' /4 -- .59.

Zliarkova , 1981; Резункова. 1993 1 , сопровождающееся появлением так называемых апоптозных клеток, позволяет количественно оценить множественные изменения клеточной морфологии. Пмоптоз описывается как морфологическое состояние гибнущих клеток, характеризующееся сьеминаниим клетки, смирщинанием mimop-iiüj и конденсацией хроматина, что в итоге прииодит к Фрагментации клеток. Увеличение "бокиьиго сиеторассеяшы" наблюдается тиыи« доля апоптчзннх тимицитчн после активации клетик иммобилю^кншыни антителами [ Ulircst, ut al.. 19УЗ 1.

Глава 4. KOMilllF.KCHU« ОИйЛИН AíülÜUX ОПТИЧЕ! Ш МЕТОДОВ О СОСТОЯНИЯ ДтШ'СНЫХ СИСТЕМ

В предыдущей главе рассматривались биологические ДС, в которых распределения частиц по размерам и и л и. в основном, одиомодалышни. Одиакп, исследование более иирикого круга ДС, в том числе природных, показало, что эти сшьекты милуются слокными ооликоишокеитиими системами с ни/.имодалышм распределением частиц по размерам.

Различные физические методы анализа размерив частиц дают, как правило, некую среднюю характеристику системы. При этим вклады от крупных и мелких частиц одновременно присутствующих в дисперсии оказываются неодинаковыми для разных методов. Более того, порог фиксации агрегатов может оказаться различным, что ведет к несовпадающим значениям измеряемого среднего размера.

Это следует учитывать при выборе метода анализа, при построении мидели на основании данных только одного из методов и при решении обратных задач. Последнее особенно важно, так как при исследовании природных ДС существует априорная неопределенность знаний об обьекте, что требует выработки новых подходов к интерпретации данных. Экспериментальный материал главы 4 иллюстрирует эти общие положения.

4.1. Сравнение данных динамического и статического светорассеяния. На рис. 1 представлены распределения числа частиц по размерам, полученные в результате математической обработки спектров ¿f для дисперсии липопротеидов низкой плотности (ЛИШЬ при разных сроках хранения в запаянных ампулах. Появление осадка в системе на 90-е сутки хранения ( измерялась только надосадочная дисперсия ) было зарегистрировано в методе ДР по уменьшению среднего гидродинамического диаметра и по ассиметрии распределения

■/О ZO 30 4О 2С00 е:СйО

Pi'.c.l. Г'агпределепии относительного числа частиц липс.протемдсв низкой плотное« ; ыШ ) пи р.ю^роя, по.'ученнкм в результате кзте::*тичвск'.!'. оСработ.::: сп;итроз дкшгкичвсксгз р»сгеяния срета ( Л? ). г;.: р.. 5г?ер'.глх хранена« - t (о сутках; а> t - ' ' '¡! l - h; г) «. - 25 : г) t r sc: ÄJ i =

£C хранились я зап^юых «лядла1:, ьогог>ые вс.\, ..лись перед измерение!:. Пс оси adctwcc отлонсн диаметр ь ни. пи осп прдикат - относительное число частаи. Левам часть рисунков -распределения исходных частиц. дкакетри которых состввляят десятки нанометров, правая часть - агрегатов исходных частиц. Пунктире;.! о9означенн данные спектротдрбадметрии ( CT ) о средних эффектиеннх диаметрах частиц в ДС ЛПВП при аг-рокекмацик полимодадьной ДС мономодальной существенно полидисперсной ДС.-

частиц по размерам, а в методе СТ - по увеличению волнового экспонента и, следовательно, по уменьшению среднего эффективного диаметра частиц. Таким образом, направленность процесса агрегации но данным обоих методов совпадает. Этот эксперимент иллюстрирует возможности ДР. Били охарактеризованы исходные частицы и их агрегаты, диаметры которых в сотни раз больше, а концентрация составляет около 10**-? от числа исходных частиц по данным ДР. В то яе время СТ является хорошим методом для первичного анализа ДС при их получении, хранении, изменении физико-химических условий. Экспериментальный материал для эмульсиий иидкокристаллического соединения с поверхностноактивной добавкой, дисперсий каолина, нуклеопротеидов, частиц окиси рутения и отстоя водопроводной воды свидетельствует о полимодальности исследованных ДС .

Следует такие отметить, что сущестьенное влияние на результаты различных методов регистрации сигнала от полииодальных систем имеет взаимное расположение мод для однокомпонентной систем« и компонент С в зависимости от показателя преломления ) для поликомпонентных систем.

4.2. Сравнение данных комплекса оптических методов. В работе изучались распределения по размерам массы частиц каолина, полученные по данным различных методов. Это : 1) СТ+СД -оптический анализ, сочетающий спектротурбидиметрию ( СТ ) и седиментацию, 2) СД - седиментация, 3) СИ - световая микроскопия, 4) СК - счетчик Коултера, 5) ДР - динамическое рассеяние света. Кетод ДР и сочетание СТ и СД позволяет различить фракции ( моды ) в бимодальной каолиновой ДС. Возможности анализа с помоцы) светового микроскопа, метода СД и СК, использованного в экспериментах, ограничены размерами больше 1 - 3 микрон.

Представлены такяе данные о состоянии бимодальной дисперсии липосом с рентгеноконтрастным веществом - верографином, полученные с помощью трех методов: СТ, СТ+СД и ДР. Показано, что при использовании сочетания методов СТ и СД оказалось возмокным анализировать по отдельности фракции частиц. При этом наблюдает1"-« хорошее совпадение с данными ДР как для размеров,так и для концентрации частиц во фракциях.

В научных кругах давно обсуидается вопрос о возмояности создания идеально устойчивой ДС. Этот вопрос тесно связан с вопросом о методах регистрации состояния ДС. Как правило, все биологические ДС, изменяются при изменении Физико-химических

условий: времени и условий хранения, рН и состава дисперсионной среды, температуры и т.д. Так, например, в наших исследованиях было замечено, что облучение ионизирующей радиацией препятствует агрегации химотрипсиноподобних белков, но стимулирует агрегацию альбуминов. Ряд фактов токсического эффекта при введении в организм кровезаменителей может быть также обьяснен изменением состояния этих ДС при хранении или транспортировке.

Следует отметить, что некоторые оптические параметры ДС могут изменяться незначительно, в пределах погрешности, например, волновой экспонент или положение максимума спектра флуоресценции, оптическая плотность при определенных длинах волн или полуширина спектра флуоресценции, но при совместном рассмотрении ряда параметров, можно достоверно зарегистрировать даже небольшие изменения состояния ДС. В работе приведен пример комплексного многопараметрического анализа агрегации частиц вируса гриппа [Безрукова и др., 1932].

Одним из результатов исследования агрегации ДС с помощью оптических методов является возможность определения фрактальной размерности агрегации, сопровождающейся образованием фрактальных структур, топология которых подчиняется иерархической организации по принципу самоподобия [ например. НеэЬ, 1991; Кузьмин, 1991; 5огепзеп е1 а1 ., 1992.; БЬсЬуово 1 су, ШеЫБОУ, 1992; Хлебцов, 1993; Божокин, 1994; Урицкий, Музалевская, 1995; и др.]. Наши данные. рассчитанные по результатам разных методов, свидетельствуют, что определение фрактальной размерности может дать дополнительную информации. В тех случаях, когда Фрактальная размерность близка к 3, можно предполагать шарообразность процесса агрегации [ Кленин, 1966 1. Величина фрактальной размерности равная 1.6, полученная для, липопротеидов промежуточной плотности С ЛППП ), позволяет предполагать двухмерную структуру агрегатов, а на электронно-микроскопической фотографии агрегатов частиц ЛППП видны нитевидные образования из частиц разного размера, составляющих эту фракцию липопротеидов.

4.3. Сравнение оптических данных для смешанных систем и составляющих их компонентов. В работе проведены исследования оптических параметров ряда смешанных ДС , в том числе смеси тромбоцитов и лимфоцитов ( модель лимфоцитарной фрак^и крови ) и смеси дисперсий каолина и клеток кишечной палочки ( модель, природных вод ). В смешанной дисперсии каолина и клеток присутствуют по крайней мере три моды [ Власова и др.,1990.

- iO -

1941. 13S4 1, при учете всел ьогзохннх взаимодействий число под нижет достигать' i!, а если ьзаииодейстиввиа частицы i ь тон числи агрегаты и reí «рч.чгреготы ) рассматривать как новые компонент)«, то число компонент полет достигнуть U. Эту смешанную /II, и-ieiio !•• К'лить как тштиипоцеигиую СI.K> пчпикпдлльнум (1)М) - ¡r¡-''j дС. l!;it'ü'¡t.Mí'. ¡(¿аеиг-я oñpan'.oft иенчесьий задачи для Tdbiix CH-.'j.'iiüUíx lü'i íi/í ДС Híicu-iífua r.J"ÍÍ,..•..;^ ¡W.ÜJ.

Г лапа 5. n¡-!!«KIIEII!tF йвГОГИШВ UíMflí'ünUHri-JJU-СТШИСТЙЧВСКйИ TbUi-USit /! 1¡S f'hEHHlia OEPfil'ÜÜÍÍ üliUWLKM dfi/lfi'íH № СШШ ДШШ'ШХ UCTri!

Ь настоящее время для многих ризде;,пв науки актуальны вощшги создания и использования методов многомерного анализа данных, способных к совместной рассмотрению большого числа переменных параметров ( конплексирование признаков ). Так, для классификации клеток крови в проточных питометрах используется наглядный метод трехмерного анализа сигналов I Приездов и др., 1989; и т.д. 1.

Одним из перспективных направлений представляется метод, основанный на статистической теории оптимального комплектовании I Гольцман, 1971 . 1982; Гильцман, Калинина, 19'Jl, 1 993; Калинина, Гольцман, 1994 1.

Особенность задания входных данных состоит в том, что вместо значений параметров задаются вероятности присутствия той или иной компоненты ДС, которые определяются по экспериментальному значению параметра неизвестной ДС. Для определения этих вероятностей необходимо наличие представительных, так называемых "тренировочных, данных в банке знаний для кандой из возможных компонент сломной ДС.

Под признаком ( параметром ) понимается измерение какой-либо величины . Количественному признаку соответствует некоторая икала возможных значений этого параметра. Икала разбивается на интервалы произвольной длины. определяющие состояния признака.

Во многих случаях альтернативные состояния обьекта могут быть приставлены в виде моделей, позволяющих путем решения прямых задач ( для оптических параметров смеианних ДС реаение прямой задачи иэиет Сыть как теоретическое, таи и экспериментальное ) пр&дсказааать значения иабльдегхая количественных признаков.

Грома алгоритмов ^в^хальтернативноЛ задаем з ::агто?.%ее :.рсня такае разработан пакет програа аногоальтернатквного ч'Г.сси.лчкационного анализа " «ШЬТЙЬТ " С Гпгьциан К.-1ЛЯНИНЗ, 1995 1. который использовался з данной пийоте.

Опробование статистического подхода к рекешш обратной :мд<<лч определения компонентного спстака слотах ¿1С проводилось на примере гисперииентальнпй г ¡«'ванной я'»дельной системы

п<?.цей из частиц глины и клеток кииечиой гллочки. »¡^пользовались оптические признаки из методов интегрального, дк.сх'рештального и динамического светорассеяния. 3 общем случае число признаков не лимитируется, но с помощью предлагаемой методологии оно может быть сведени до оптимального количества. Следует также отметить, что в качестве оптических признаков использовались ■ параметры, не зависящие от концентрации частиц и полученные из измерений ДС в одинаковых условиях без использования модельных представлений о ДС. Результаты анализа по одному признаку можно представить на плоскости в трехмерном пространстве и сравнивать эти плоскости для любого количества признаков, располагая их друг над другом ( как этажи в здании ). Цветная визуализация решений и их вероятностей способствует восприятии результатов. Учет априорной неопределенности сведений об изучаемой природной ДС в результате анализа методами информационно-статистической теории приводит к получению набора эквивалентных решений, что повышает эффективность истолкования результатов интерпретации и дает возможность прогнозирования наиболее информативных параметров. Можно проводить анализ эффективности алгоритмов на фоне сильных взаимодействий компонентов в смешанных ДС и при различных физико-химических воздействиях на систему.

При увеличении числа компонентов в сложной системе число кохплексируеных параметров должно увеличиваться. Полимодальность ДС не является препятствием для решения задач классификации. С пс:'оцыз этих алгоритмов :;онно такзе анализировать угловые зависимости элементов матрицы светорассеяния.

Глаза 3. лНОГСПАРПИЕТРЧЧЕСИНЯ С1ШЧЕСШ (ШДПЗ ДНСГ.ЕРСНЗХ

с.хтеп

Пси сг,:;сэрг:!сн:$оЛ рсг:гстрс.цлм ссстсг» игл .'.С с п.-о:.;;.-; ::с:':иекса нсгоз-^е::^;}; :.■;: с тлопь^ :;

- 20 -

класса параметров, характеризующих ДС:

1 ) измеряемые экспериментальные величины, например, значения интенсивности флуоресценции или светорассеяния, полученные при определенных условиях, которые должны фиксироваться (длина волны падающего света, условия измерения ДС и т.п.);

2) параметры, которые могут быть рассчитаны из экспериментальных данных и с помощью которых ыокно такве охарактеризовать ДС и сравнивать состояния различных ДС, например, волновой экспонент в методе 'спектротурбидиметрии или относительный квантовый выход флуоресценции;

3) параметры, которые могут быть рассчитаны из экспериментальных данных с помощью различных методов решения обратной задачи - d, m, N, M, N(d), Med), процентное содержание того или иного компонента и т.д.

Перспективность методологии, основанной на статистической теории оптимального комплексирования определяется тем, что набор оптических параметров второго класса ( полученных в результате обработки экспериментальных данных без привлечения дополнительной информации о ДС) для каждой ДС является,уникальным и отражает б неявном виде характеристику ДС, то есть параметры состояния системы: Функцию распределения частиц по размерам, показатель преломления, форму и внутреннюю структуру частиц.

Иными словами оптическую характеристику любой ДС можно представить в виде многомерного вектора в бесконечномерном пространстве оптических параметров второго класса. Опыт изучения сложных ДС приводит к выводу, что качественно новой ступенью в автоматизации и информатизации оптических исследований ДС является включение набора параметров в банк знаний и создание комплекса интерпретационных средств для решения прямых и обратных задач. При этом главной целью должно быть максимальное сохранение фактического материала и обеспечение возможности его использования для последующей обработки с новыми данными. Такая база данных является открытой системой и позволяет включать дополнительные программы обработки и интерпретации.

В настоящий момент ряд разрозненных данных ( собственных и литературных, экспериментальных и теоретических) собирается в Банке Оптических Данных о Дисперсных Системах (БОДДС). структура и цели создания которого представлены на схеме (рис.2).

Интерпретация экспериментальных . оптических данных и • - =1че обратной физической задачи благодаря БОДДС может

;',4;?'сст:;./.1:тьгг, р."¡u::i: 11vri :; с no;:^!" кгтсг:., копо^-зук^-л: регцлнрг.зацкк, кйто^акя, ¡¡СПОЛЬ^У.--..:;..",

«нооркакгсг.тю - статистически:. тьеры или сравнеккс:: 3Kcnoi!i!::onTai:biit:!; гдтж с теоретически««.

На р;;с.З. к^сястаадека скека организации результатов CbCCTLCiiu;:;; гсслодо^.зг;;;^ о о G j IЛ С. Зга скег:а ио?:гт Сыь

Задача ССк.СС - аэто^аткгац.::! процесса сравнительный иссйс£сва«;;я ргзпгагкх ДС, сг.ствЕ:аткз&ю;й, иптерприадня к С Т С. Т Г. С Ti Е i Ч С С К л.Ч оЗрйЙСТГ.в ¡.SI.iiHX.

D ЗГЖ-ЧПШ! дигсертаца;: ?&сс'.:йтризептсй со5::сг..юсп: всйользоьаккй киогопарзкетрического оптического вналкза с Р-эзнкх облает?:: са^ки к „ в частности , длс зкскресс-кокгторкигй co.ns. Ь эз<;*»чек;.е аьраваетса сердечная благодарность всей £Ч.'.тел>;.;. но:и.лге.; к соавтора!,, к такке особа« признательность si м.оралышй г. ошшеовда поддерккд сесье, ЕврспеГ.скоиу Г.гилокг.но-хикнческоьн О^естед с EC IS), - Дяордку Соросу. Всртрйяу йелои!;. Европейскому Научному Фонду ( ESF ) ¡: ректорат у СПсГН'.

QCH0BHSS РЕЗУЛЬТАТА й ВКЩК

t. Вперрке получен:; зксперийентальнкс даннке о ;:аеяскг:<'сп: от разиера гг.ы?нкх оптических параметров интегрального к дифференциального "бокового" статического светорассеяние .£яс биологических частиц в интервале средних диаметров 0.03 - 12 ы„:

( удепьаог. ицтности, сиэффициекта ослабления света, относителен»«*! иктенсквяостк светорассеяния в интервале утю 60 - 120 rpcr.-j.-.r , диссичкетрки c?fiopacces>HHa при 60 градус op ). Зксперикеата*ьих Зависимости сравнивались с теоретическими • расчетами upv гипрокекмации частиц г okoiеннкни иараги с кспользоьчниеи клзссйн5с1!ого йлгоритка Кв. данкве поз&олаэт оценить ро.'.ь ьз-ленйний размера, показателе преломлений, форкв и внутренней структур:-' при ичсененки светорассеяния дисперсий биологически): части';.

2. в целя:: развития оптического анализа дисперсных систем разработана следдвкие методики :

- рясрактокстрическая методика определения средней толцккк .¿очки частиц перфториглеродних кровезаменителей (получено Р.С);

- рефрактометрическая методика определения обьемной доли

ОЛНОКСМПОНЕНТ-Ж £С

МЕТОДЫ КзОГйШйОйпШс ДС

Неорганические Органические

Рефрактометрия - Белки - Белки с вирусами.

- Нуклеиновые лкпосзм'гхи. к v г. л си-

Спектры поглощения кислоты ное ими кис ЛОТни

- Нуклеапротеидь- - Плз-ьаа и сыворотка

Спектры флуоресценции - Лкпопротеидн КрС'ЕИ

- Вирусы гриппа - Липоссми с вирусами,

Спектры- ослабления Металлы и их - Кровезаменители плзэкядами. и т.д.

света соединения: - Лилосомы - Ликфоцитерная фрак-

(интегральное светорас- - окись рутения - Мировые эмульсии ция кро=и

сеяние ) - оксихлорид - Жидкие кристаллы - Смеси йидких крис-

висмута - Латексы таллов с поверхност-

Статическое дифференци- - серебро но активными вещест-

альное светорассеяние коллоидное КЛЕТКИ: вами

- малые углы - тромбоциты - Дисперсии ацидофиль-

- прямой угол Минералы: - лимфоциты ной палочки и агре-

- обратное рассеяние - алимосиликаты - эритроциты гатов кгзгича

- матрица рассеяния (цеолиты) - зритроцитаркке - клетки кксечн:?. па-

- каолин диагностикуыы лочки и частииы

Динамическое светорас- - зсцитная карци- глины в разных соот-

сеяние нома Зрлиха ношениях

- ацидофильная

Другие методы: палочка

- цитометрия - кишечная

- оптический анализ палочка

изображений природные вода

- микроскопия и т.д.

Рис. 2. Схема организации в БОДДС собственных данных.

- 24 -

частиц с диаметрами меньше-одного микрометра;

- . методики измерения ослабления света, интегральной и • малоугловой индикатрис светорассеяния на спектрофотометрах типа

СФ-26 (ЛОНО);

- методика анализа распределений частиц по размерам (ПС);

- методика исследования зависимости от размера элементов 'матрицы светорассеяния;

методика анализа оптических признаков агрегации, позволяющая отличить процесс коалесценции от фрактальной агрегации;

многопараметрическая методика контроля процесса агрегации в дисперсиях вируса гриппа, основные принципы которой могут быть применены к другим обьектам;

- многопараметрическая методика определения обьемной доли минеральной компоненты в смешанной биоминеральной ДС.

3. Проведены комплексные исследования оптических характеристик ряда дисперсных систем ;

- сравнительное исследование различных методов определения показателя преломления частиц с использованием теоретических данных для определения погрешностей и областей применимости методов;

сравнение спектров поглощения вируса гриппа и смеси биополимеров, входящих в его состав:

- исследована изменения спектра ослабления света в области полос поглощения фосфолипидов, гемоглобина и каротиноидов при изменении размеров биологических частиц;

- прослевены закономерности изменения оптических параметров препаратов гамма-глобулина, вируса гриппа, липопротеидов, кровезаменителей, липосом, клеток и других дисперсий при изменении физико-химических условий ( хранении, разбавлении, изменении ионной силы и вязкости среды, условий обработки и Фракционирования и т.д. ) ;

получены значения фрактальных размерностей процессов агрегации ряда дисперсных систем;

проведено сравнительное исследование данных флуоресценции, статического и динамического светорассеяния ряда дисперсных систем;'

проведено сравнительное исследование оптических характеристик различных модельных смешанных дисперсных систем оставляющих их компонентов.

4. Впервые для решение обратной задачи многопараметрического оптического анализа применены алгоритмы информационно-статистической теории. Это дает возможность определения компонентного состава слонных ДС при полимодальности распределения частиц по ромерам. Алгоритмы опробованы па модельных системах, состоящих из клеток кишечной палочки й частиц каолина.

5. В результате комплексных исследований биологических дисперсных систем выработана концепция и методология многопараметрического оптического одновременного спектрального и поляризационного анализа ДС (МООСПА ДС), включающая : а) представление характеристики ДС в виде многомерного вектора в бесконечномерном пространстве оптических параметров второго класса, полученных в результате соответствующей обработки экспериментальных данных; б) методологию поиска оптимального набора оптических параметров, характеризующих ДС ; в) создание информационной базы многопараметрическсго оптического анализа ДС - Банка Оптических Данных о Дисперсных Системах (БОДДС), в котором собственный экспериментальный материал дополнился данными мировой литературы по различным научным направлениям .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ . ДИССЕРТАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНО В РАБОТАХ:

- БЕЛКИ И ИХ АГРЕГАТЫ :

1. Безрукова А.Г., Палатов В.А. Изменение поглощения и флуоресценции растворов инсулина и тирозина в УФ-сбласти спектра под действием ионизирующей радиации // Биофизика. -1971.-Т.16. N 3.-с.541-544. .

2. Остаиевский И.Я., Безрукова А.Г, Зависимость параметров флуоресценции химотрипсина, химотрипсиногена, трипсина и лизоцима от величины pH // Молекулярная биология. -1976. -Т 10, N 3. -с.521-529.

3. Bezrukova A. G., Ostashevsky I. Ya. Gamma-irradiated chynotrypsln-like proteins I. Structural changes. //Int. 3. Radiat. Biol, 1377.U. 31. N 1, P.131-144.

4. Безрукова ft.Г., Катуакина H.B., Толочко E.H., Спивак В.В.. Ноликов Б.И. Исследование спектров оптической плотности и светорассеяния при изменении состояния агрегации гс"маглобулина // Тезисы докладов YI Всесоюзной конференции по спектроскопии биополимеров, Харьков, 1988, с. 32-33.

- ЛИПОШК :

5. Безрукова fl.Г.. Розенберг O.A. Определение параметров липосом методов спектра мутности//ьюл. Зксп. биол. к мед. 1981. Т.91. к 4. С. 506-503.

G. Безрукова А. Г. Анализ спектров оптической плотности к Флуоресценции липосом // Тезисы докладов IY Всесоюзной конференция по спектроскопии биополимеров, Харьков, 138', с.18.

7. Безрукова А.Г. Спектроскопическое исследование липосон// В сб.: Молекулярная физика и биофизика водных систем, выпуск К 5. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1083, с.37-41.

8. Безрукова А.Г. Спектроскопические методы исследования параметров липосок// Тезисы докладов научной конференции "Направленный транспорт и . иммобилизация биологически активных препаратов для клинической практики". Киев, 1984, С.4.

9. Безрукова П. Г.. Клвбин В.В., Владимирская H.H., Розенберг 0.(1. Исследование данных упругого и квазиупругого светорассеяния липосом при изменении показателя преломления дисперсионной среды/Лезисы докладов YII Конференции по спектроскопии биополимеров. Харьков. 1991. С. 23.

- ЯИПОПРОТЕИДЫ :

10. Агрегация биодисперсий липопротеидов по данным метода оптического сиеиекия/ В.В. Клюбин, Т.Г. Брагинская, Л.С. Кузнецов, й.Г. Безрукова, В.К. Коликов// Коллоидн. кури. -1989.-Т.51. N 2. -С. 376-378.

11. Агрегация биодиспесий липопротеидов по данным светорассеяния/ Т.Г. Брагинская, О,С. Кузнецов, А.Г. Безрукова, В.И. Коликов. Б.С. Мищенко. Л.Р. Пыллумаа/УВ сб.: Исследование воды и водных систем физическими методами, вып.7 -Л.:ЛГУ-1989.-с.196-203.

- ВИРУСЫ И ВИРУССОДЕРВДИЕ СМЕШАННЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ :

12. Безрукова О.Г., Ефимов С.В., Катуикина Н.В.. Коликов В-.М. Характеристика суспензий вируса гриппа методом определения спектра мутности//Вопросы вирусологии.-1983.-N 5. с.630-632.

13. Катушкина Н.В., Безрукова Й.Г., Коликов В.М., Молодкин В.М. Анализ вируссодеркащих суспензий методом гель-хроматографии с использованием спектра оптической плотности// Тезисы докладов I Всесоюзной конференции "Хроматография в биологии

медицине". М.1983. С.162.

14. Безрукова fi.Г.. Ефимов C.B., Катушкина Н.В., Коликов В.М., Мищенко B.C.. Молодкин В.Н. Связь спектральных характеристик вируса гриппа и биополимеров, входящих в его состав//Тезисы докладов Y Всесоюзной конференции по спектроскопии биополимеров. Харьков, 1984, с.14-15.

15. Ефимов C.B.. Казанский А.Д., Безрукова А.Г., Мищенко Б.С. Информативность различных аетодов анализа при хронатографии вируссодерващих суспензий // Тезисн докладов' Яеадународного симпозиума "Хроматография в биологии и медицине", И.1986, С.193-194.

16. Ефииов C.B., Безрукова А.Г., Катупкина Н.В., Коликов В.И. Исследование методой спектра мутности агрегации вируса гриппа, вызванной изменениями pH // Коллоидный зурнал, 1987, Т.49. N2. с*. 345-349.

17. Способ оптического анализа вирусных суспензий/Ефимов C.B., йиценко С.Б., Коликов В.П.. Казанский А.Д.. Безрукова А.Г., Молодкин В.Н., Вострвхина O.A.//А.С. 1467447, Бюлл. изобретений -1989. -NI 1,-с.170-171.

18. Ефимов C.B., Ииченко С.Б., Безрукова А.Г., Коликов В.М. Информативность оптического анализа суспензий вируса гриппа по величинам светорассеяния и поглощения // В сб.: Передовой производственный опыт в недицинской промышленности, рекомендуемый для внедрения, М.:ВНИИСЭНТИ. Ü.,-1989, H 2.-С.28-43.

19. Безрукова А.Г., Катушкина Н.В., Паршин A.B., Ефимов C.B., Мищенко С.Б., Коликов В.И. К вопросу об оптическом контроле агрегации вирусов в разбавленных дисперсиях//8опросн вирусологии. 1992.-Т.37. H З.-c.IU. Деп. ВИНИТИ от 31.01.92. N 338. -12 с.

20. Вострвхина 0. А., Безрукова А.Г., Толочко E.H. Особенности применения метода спектротурбидиметрии для контроля качества вирусных препаратов в технологическом процессе их получения// Тезисы докладов IY Всесоюзной конференции "Научные основы технологии промышленного производств^, ветеринарных биологических препаратов", й.1991. С.205-206.

- КРОВЕЗАМЕНИТЕЛИ :

21. Кузнецова И.Н., Безрукова Й.Г. Определение размеров частиц гаульсий фтороорганических соединений // Химико-фариацевтический вурнал, 1982, Т.16, H 11, с. 122-126 (с.1492-1496).

22. Кузнецова И.Н., Безрукова А.Г., Лопатин В.Н. Способ определения показателя преломления двухслойных частиц// Открытия. Изобретения, 198? , Билл. N 31.- с.164, A.C. 1332198. Внедренные изобретения. 1988. Т 1. ч.2. С.528.

23. Кузнецова И.Н., Безруковэ А.Г., Лопатин В.Н., Паршин A.B. Об определении показателя преломления и толщины оболочки частиц дисперсного кровезаменителя на основе перфторсоединения. - Биофизика -1988.-Т.33, N 1. -с.126-129,

24. Кузнецова И.Н., Безрукова А.Г. О рефрактометрическом методе исследования особенностей структуры частиц эмульсий перфторуглеродов//Коллоидный журнал. 1990, Т.52, N 1, С.132-136.

25. Кузнецова H.H., Хайруллина А.Я., Безрукова А.Г. Определение физико-химических параметров эмульсий перфторуглеродов методом многократного рассеяния. Журнал физ.химии, 1990. -T.64.-N И. -с 3150-3153.

26. Кузнецова И. Н., Кругляк 3. А., Безрукова А.Г. Характеристические функции светорассеяния для эмульсий перфторуглеродов и некоторых других тонкодисперсных препаратов// Депонированная рукопись, Деп.ВИНИТИ от 28.02.1990, N 1163-В-90, 21 С.

- ЖИРОВЫЕ ЭМУЛЬСИИ :

27. Пеховская Г.В., Безрукова А.Г., Пучкова С.М. Анализ жировых эмульсий оптическими методами. Химико-фармацевтический

. журнал, 1991, T.25.-N 6. -с.77-79.

- ДИСПЕРСИИ КЛЕТОК РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ И РАЗМЕРА :

28. Безрукова А. Г., Владимирская И. К. Информативность, параметров светорассеяния при исследовании клеток. Цитология, 1982, Т.24. N5,с. 507-521 .

29. Александров С. Н., Безрукова А. Г., Еуйков А.Г.. Катушкина Н.В., Коликов В.М. Исследование молекулярных механизмов повышения интенсивности ультрафиолетовой флуоресценции клеток после облучения. Тезисы докладов Первого Всесоюзного Биофизического Съезда, Москва, 1982, Т.2. С.187, N 1321.

30. Карпов Д.А., Безрукова А.Г. Об особенностях определения содержания гемоглобина в разведенных суспензиях эритроцитов по спектру оптической плотности // Тезисы ■/'кладов Ленинградской городской конференции молодых

ученых и специалистов "Механизмы регуляции физиологических Функций". -Л.1988. С.38-39.

31. Анализ процесса культивирования палочек методом спектротурбодиметрии/Й.Г. Безрукова, ft.5. Орешков. В.М. Коликов, Г.М. Симонова, В.А. Бетькенев// Жури. Микробиол., зпидемиол. и иммцинобмал.-19ÖG.-Л 9.с. 11-13.

32. Власова О.Л.. Безрукова А.Г., Коликов В.М. Экспресс-анализ состояния суспензий клеток кишечной палочки// В сб.: Передовой производственный опыт в медицинской промышленности, рекомендованный для внедрения, М.:ВНИИСЭНТИ. -1991.N 2. с. 32-38 .

33. Карпов Д.ft.. Владимирская И.К., Безрукова ft.Г., Коликов В.М. Определение параметров клеток в суспензии по спектру оптической' плотности в области первого максимума коэффициента светорассеяния. Биофизика 1992,-Т.37.N 2. -С. 393. Деп. рукопись, деп. ВИНИТИ от 26.12.91. N 4806-В91.

34. Власова О.Л., Безрукова П.Г., Коликов В.М. Получение распределения частиц по размерам в клеточных дисперсиях с помощью спектротурбидиметрии // Тезисы IY Путинского совещания "Культивирование клеток аивотных и человека. Проблемы цитотехнологии." Пущино, 1994, С. 16.

- ДИСПЕРСИИ ЭРИТРОЦИТАРНЫХ ДИАГНОСТИКУМОВ :

35. Панина Л.К., Марасев В.И.. Яковлева Н.Е., Андреева II.Ю., Безрукова А.Г., Коликов В.М. Характеристика зритроцитарных диагностикумов оптическими методами // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, 1986, К 10. с.76-80.

36. Панина Л,К.. Марасев В.И., Яковлева Н.Е., Андреева Н.Ю., Безрукова А.Г., Коликов В.М, Использование оптических методов для контроля зритроцитарных диагностикумов в иммунном микроанализе // Тезисы докладов III Всесоюзной

■ конференции "Проблемы создания аппаратуры дл"я медицинских лабораторных исследований", Л.1986, С.124.

- МИНЕРАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ :

3?. Ulasova O.L., Bezrukov/a ft.С.. Kolikov U.M. Stability of aineral and organic disperse systems at storage // XI European Conference Chemistry of Interfaces, Berlin, 1990, P.140.

38. Власова О.Л., Безрукова А.Г., Мчедлишвили Б.В., Коликов В.М. Анализ распределения частиц коалиновой дисперсии по размерам// Коллоидный яурнал, 1991 .-Т.53.-Н 5.-е. 826-829.

- 30 -

- ОБРАЗЦЫ ПРИРОДНЫХ .ВОД :

38, Оптический анализ минеральных взвесей природных водоекоп с использованием фильтрации / О.Л. Власова. А.Г. Безрукова, Б.С. Кчедлишвили, В,К. Коликов, Л.И. Нерода, Т.В. Никифорова // Оптика моря и атмосферу. Тез.докл. -Л.-1988.-с.124.

'40. Применение спектротурбидиметрии для анализа минеральных взвесей природных водоемов / О.Л. Власова, А.Г. Безрукова, Б.В. йчедлиавили, B.L'. Коликов, ' ЛЛ'. Нерода, Т.В. Никифорова -Химия и технология воды. -1983. К 3. -с.237-233.

41. Вле.сова 0. Ii., Безрукова А.Г., Коликов В.М. Исследование проб воды Финского залива оптическими кетодами//Оптика поря и атмосферы. Тезисы докл., Красноярск. 1390, с. (52.

. - СМЕШАННЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ :

42. Безрукова ft. Г. Флуоресценция хиыотрипсина в присутствии вирных кислот//Тезисы докладов IY Всесоюзной конференции по спектроскопии биополимеров. Харьков. 1981, с. 18-18,

43. Безрукова ft.Г., Еуйков А.Г., Розенберг O.A. Структурные изменения химотрипсина в присутствии аирных кислот при облучении //Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума "Механизмы действия ионизирующей излучения на структуру и функции белков". Пущино, 1986, С.46.

44. Власова О.Л., Безрукова А.Г., Уолодкина Л.Н., Коликов В.К, Исследование гетерокоагуляции частиц в смешанных биоминеральных дисперсных системах//Тезисы докладов IX Международной конференции по поверхностным силам. Москва, 1990, с.19.

45. Bezrukov 0. F., Bezrukova A.G., Deloche В., HendrikxY., Rault J., Struts A.U. fl study of Mater emulsions of thermotropic liquid crystals by NMR, DSC and other nethodsZ/Extended abstracts of the 27-th Congress AMPERE. Kazan. 1994. U.2. P.585.

- ОБЩИЕ ВОПРОСЫ :

46. Осташевский И. 9., Веллинг В.А., Безрукова А. Г. Применение модели дискретных форм триптофана в методе тушения флуоресценции белков внешними ионами. Молекулярная биология. 1973 , Т. 7, В.З, С.307-317.

4?. Осташевский И. Я.. Сунгуров A.B., Безрукова А.Г.

•Действие 0Н-радикалов на клетки асцитной карциномы

Зрлиха // Материалы Первой Закавказской научной конференции молодых ученых рентгенологов и радиологов, Тбилиси, 1Э75, С.73.

48. Безоукова А. Г., Колобова И. К., 0стааевск?1 И.Я. Роль структурных изменений в инактивации хиыотрипсина при облучении в растворе // Радиобиология, ¡976.-Т.15,

B.8.- С.883-886.

49. Bezrukova ft. 6.. Ostashevsky I.Ya.. Gaaaa-irradlalted chyuotrypsin-lIke proteins II. Connection between inactivatlon and structural changes. Int. 3. Radlat. Biol. 1977, U.31, N 4, P.349-353.

50. Остаюевский И. Я., Безрукова Й.Г. Исследование корреляции изменения спектров возбуадения и спектров флуоресценции триптофана, белков и клеток // Тезиси докладов III Всесоюзной конференции по спектроскопии биополимеров. Харьков, 1977, с.86-87.

51. Остааевский И. Я., Зуйков Й.Г. , Безрукова А.Г. Механизмы фотоинактивации химотрипсина и трипсине: // В кн."Фотобиология кивой клетки", Л.: Наука. 1979,

C.40-42.

52. Ostashevsky I. Ya., Zhuikov ft.6., Bezrukova ft.6. Êaaaa-irradlaited chyiotrypsln-llke proteins III. Conparison «Ith UU-lnactlvated proteins. Int. 3. Radlat.Biol. 1979, U.36. H 2. P.181-184.

53. Александров С.H., Безрукова Й.Г.. Сунгуров ft.В., Ягунов A.C. Ультрафиолетовая флуоресценция облученных биологических обьектов. Аннотированный библиографический указатель, Л.1981, 47 С.

54. Александров С. Н., Безрукова П.Г:, Вуйков А. Г., Катуикина Н.Э., Коликов B.!ä. Исследование молекулярных механизмов повнвения интенсивности ультрафиолетовой Флуоресценции клеток после облучения // Тезисы докладов Первого Всесоюзного Биофизического Съезда. Москва, 1982, Т.2. С.187, N 1321.

55. Безрукова А.Г., Владимирская И.К. Некоторые экспериментальные вопроса светорассеяния биологических частиц // Труди III ВсесоЕзной конференции по спектроскопии рассеивающих сред, Батуми .1906, С.93.

35. Киликов В. Н., Миценхо Б. С., Безрукова А.Г. Задачи автоматизации кокплехеиего исследования биологических

дисперсных систем // Тезисы докладов Y111 Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях", Л.1986, С.52.

57. Миценко Б.С., Руколайне ft.В., Безрукова А.Г., Ноликов В.И. Автоматическая обработка спектров . оптической плотности для контроля за состоянием биодисперсий// В сб.: Автоматизация научных исследований, Куйбынев, 1988. С.108-111.

58. Коликов В.К., Миценко Б.С., Безрукова ft.Г. Некоторые задачи автоматизации в биотехнологии и. их связь с учебным процессом в вузе // В сб.: Автоматизация научных исследований. Куйбышев. 1988. С.118-120.

59. Лопатин В.Н., Безрукова А.Г., Власова О.Л., Коликов В.М. Экспериментальное определение показателя преломления асферических биологических и минеральных частиц // Оптика моря и атмосферы. Тезисы докладов, Красноярск, 1990, с.122.

60. Безрукова А.Г., Власова О.Л., Коликов В.М., Симонова Г.М., Бетькенев В-.А. Способ анализа дисперсных систем по размерам // ft.С.1718043. Бюл. изобретений. 1992. N 9.

61. Bezrukova A.G. Optical Investigation of disperse systems// Abstracts of YI European Colloid and Interface Society Conference, Graz , 1992 , PI-13.

62. Bezrukova ft.G. Optical investigation of disperse systems// Progr. Colloid Polym.Sci. 1993.- V. 93.-P. 186-187 .

63. Безрукова ft. Г.. Безруков С. Ф., Власова 0. Л., Котельников С.С., Коликов В.М. Перспективы создания "искуственного интеллекта" для исследования дисперсных систем//В сб."Высокие интеллектуальные технологии образования и науки", С.-Петербург. 1994. С.62.

64. Безрукова ft.. Г. Многопараметрический оптический анализ дисперсных систем // Тезисы докладов Российской научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии для России", .Санкт-Петербург, 1995, часть 5, С.119.

65. Bezrukova ft. 6. Bank of Optical Bata for Desperse Systems (B0DDS) as informative base for ecoloey. oceanology . medicine and other sciences // Abstracts of IY International Conference "Regional informatics - 95". St.Petersburg. 1995, Part 2. P.246.