Способ регистрации дифракции света при исследовании биологических мембран

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ найти применение для разработки диагностических тестов для биологических объектов, имеющих жидкую и жидко-кристаллическую структуру для объективной оценки жизнеспособности клеточных мембран при действии различных физических и химических факторов. Достигаемый технический результат упрощение способа и возможность регистрации изменения структуры клеточной мембраны. В изобретении предлагается регистрация дифракции света при освещении биологических мембран лучом лазера с длиной волны от 430 до 650 нм и под углом от 10 до 45. Предлагаемый метод прост, требует минимума оборудования, позволяет измерить за короткое время большое количество проб и проследить динамику состояния биомембран при действии на них физических и химических факторов, влияющих на функцию клеточной мембраны и клетки в целом.(72) Инюшин Виктор Михайлович Еланцев Александр Борисович(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Научноисследовательский институт проблем экологии Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ДИФРАКЦИИ СВЕТА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН Изобретение относится к области биологии,медицины, криминалистики, экологии и может найти применение для разработки диагностических тестов для биологических объектов, имеющих жидкую и жидко-кристаллическую структуру для объективной оценки жизнеспособности клеточных мембран при действии различных физических и химических факторов. Известен способ оптического исследования пленок и переходных слоев на тонких подложках//./21/30/34/2133956 патент 2133956 РФ МПК 01 21/22), в котором структуры пленок и переходных слоев на тонких подложках исследуют с помощью воздействия на них сколлимированного пучка монохроматического излучения в оптическом диапазоне,с одновременным воздействием такого излучения на стандартную отражающую структуру,не содержащую исследуемую пленку,причем измерение во всех контролируемых точках выполняют одновременно, при этом в отраженном излучении измеряют изменение параметров эллипса поляризации. Для использования этого метода на подложку,представляющую тонкую металлическую пленку,наносят методом напыления или иным способом исследуемое вещество, образующее тонкую пленку. Между излучателем, представляющим собой лазерный источник видимого света, и исследуемым образцом устанавливают дифракционную решетку,а после отражения светового луча или его прохождения через исследуемый образец помещают диафрагму, пропускающую часть светового потока и регистрирующее устройство, одновременно регистрирующее световой луч,отраженный материалом подложки. Тип лазерного источника света и длина световой волны может изменяться в зависимости от исследуемого объекта. Дифракционная картина образуется наложением друг на друга двух световых потоков, отражнных от поверхности исследуемой плнки и границы плнка-подложка. Полученный результат может фиксироваться в зависимости от поставленной задачи либо в виде изображения,либо сканирующим устройством. Данный способ позволяет получить характеристики однородности и изменения строения тонкой пленки. Достоинством метода является высокая чувствительность и возможность многократного повтора измерения, а также возможность анализа изменения структуры тонкой пленки в динамике, при воздействии на нее различных физических факторов. Недостатками способа, ограничивающими его применение, является требование высокой степени однородности исследуемых пленок, что возможно лишь в случае, если пленка образована веществом,не содержащим примеси. Ввиду того, что биологические мембраны образованы молекулами различных веществ(главным образом липидов и белков), они не отвечают принципу однородности. Поэтому 2 использование указанного метода для анализа биологических структур или невозможно в принципе, или же он будет давать результаты очень низкой достоверности. Известен способ Применение дифракции света для исследования некоторых биологических объектов (П.П. Григал, Е.С. Дзабура, М.И. Бородина, А.С. Медведев. Е.Г. Сухов. Лесной вестник, специал. выпуск Физика 3(34), с. 163168, 2004). Способ заключается в пропускании через тонкий срез, приготовленный из ткани растений или насекомых, луча лазера с регистрацией картины дифракции света на экране. Измеряя расстояние между максимумами, рассчитывают периоды регулярных структур или толщины волокон,являющихся составным элементом исследуемого объекта. Способ отличается простотой (используют только лазерный источник и экран), позволяет измерить большое количество образцов за короткое время. Однако при просвечивании образцов можно получить картину дифракции света только если испытуемый образец образован регулярными структурами величиной от десятков микрометров до десятых долей миллиметра, что значительно превышает размеры молекул,образующих биологические мембраны. Следовательно, способ не дает достоверной информации о структурном состоянии биологических мембран. Задача изобретения - разработка способа регистрации дифракции света при исследовании биологических мембран. Технический результат - упрощение способа и возможность регистрации изменения структуры клеточной мембраны. Технический результат достигается предлагаемым способом регистрации дифракции света при исследовании биологических мембран,включающим облучение образца биоткани лучом лазера и регистрацию картины дифракции света, но в отличие от известного облучение осуществляют с длиной волны от 430 до 650 нм и под углом от 10 до 45. В данном способе предлагается регистрация дифракции света при освещении биологических мембран лучом лазера(монохроматический световой поток). Как известно, молекулы биомембраны образуют кластеры (рафт), которые в определенных условиях имеют упорядоченный характер расположения. Для получения картины дифракции исследуемый образец помещают на светоотражающую пленку напылнного металла и направляют на него луч лазера под углом от 10 до 45. Полученную дифракционную картину фиксируют с помощью регистрирующего устройства. В результате падения на тонкую поверхность такой структуры монохроматический световой поток дает при отражении картину интерференционного распределения, зависимого от величины кластеров и характера их расположения в мембранной пленке. Картина распределения дифракционных полос зависит не только от структуры исследуемого образца, но и от характеристики и угла наклона падения света. Направление лазерного луча на исследуемый образец под углом от 10 до 45 позволяет получить картину дифракции с наилучшим разделением полос. Это связано с тем, что при таком наклоне луча объемные размеры кластеров мембраны представляют структуры, соизмеримые с длиной волны используемого светового источника (от 430 до 650 нм). Применение способа регистрации дифракции света при исследовании биологических мембран позволяет оценить изменение их структуры, а,следовательно, и функциональное состояние клетки при воздействии различных факторов физического и химического происхождения. Поскольку характер и размеры рафтов изменяются при действии на клетку различных физико-химических факторов, то это приводит к изменению характера дифракционной решетки,образуемой структурой клеточной мембраны. Таким образом, при использовании данного способа исследования оптических свойств мембраны нет необходимости применения дифракционных решеток или другого оптического инструментария, так как роль дифракционной решетки играют молекулярные кластеры,распределенные в биомембране и изменяющие ее структуру в связи с изменением ее функционального состояния. Способ иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Оболочки эритроцитов, полученные в результате осмотического разрушения клеток,наносят на покровное стекло с напылнным слоем металла. На перенесенный образец направляют луч лазера (монохроматический поток с длиной волны от 430 до 650 нм) под углом 10. Для фиксации картины дифракции устанавливают экран на расстоянии не менее 100 см от образца для лучшего определения рисунка дифракции, фиксируют размер светового пятна и распределение дифракционных полос. Пример 2. Оболочки эритроцитов, полученные в результате осмотического разрушения клеток,наносят на покровное стекло. На нанесенный образец направляют луч лазера (монохроматический световой поток) с длиной волны от 430 до 650 нм и под углом 45. Для фиксации картины дифракции устанавливают экран за образцом на расстоянии не менее 100 см, фиксируют размер светового пятна и распределение дифракционных полос. Пример 3. Образец оболочек эритроцитов,полученный в результате осмотического разрушения клеток, наносят на покровное стекло и обрабатывают 0,1 М раствором сернокислого свинца. На образец направляют луч лазера(монохроматический световой поток) с длиной волны от 430 до 650 нм и под углом) с углом наклона 10. Дифракционную картину фиксируют на экране, расположенном в 100 см от освещаемого образца. Расположение дифракционных полос и расстояние между ними отличается от картины,полученной в примере 1, в связи с изменением структуры биомембраны под действием применнного препарата. Предлагаемый метод прост и требует минимума оборудования, он позволяет измерить за короткое время большое количество проб и проследить динамику состояния биомембран при действии на них физических и химических факторов, влияющих на функцию клеточной мембраны и клетки в целом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ регистрации дифракции света при исследовании биологических мембран,включающий облучение образца биоткани лучом лазера и регистрацию картины дифракции света,отличающийся тем, что облучение осуществляют с длиной волны от 430 до 650 нм и под углом от 10 до 45.