CC BY
12Хиральный дуализм как физический инвариант долгоживущих иерархических квазикристаллических водных
структур
В.А. Твердислов
МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет, 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В.Ломоносова, дом 1, строение 2, Физический
факультет
tverdislov@mail. ги
Общепринятым стало представление о том, что неординарные физико-химические свойства воды как таковой, или как растворителя и как активной среды для проведения множества химических и биологических процессов связаны с гетерогенностью её состава и возможностью спонтанного формирования в ней разнообразных динамических структур. Как известно, в воде присутствуют определенные количества гидроксония и гидроксид-иона, тяжелых изотопов водорода, свободнорадикальных соединений кислорода, перекиси водорода, растворенные газы, а также - другие минорные компоненты. С их участием в воде постоянно формируются относительно стабильные (долгоживущие) динамические неоднородности, различные, в зависимости от особенностей состава воды или концентраций растворенных веществ. Фундаментальная задача состоит в выяснении связи «низких» молекулярных структур и «высоких» биологических функций. По существу, речь идёт о формировании универсальной модели и унификации терминологии при описании водных структур и их свойств. Фактически -о выявлении некоего физического инварианта в интерпретации водных структур.
В сотрудничестве с академическими и медико-фармакологическими организациями показано, что исходное присутствие в воде хиральных молекул сопровождается формированием в ней плотностных неоднородностей, обладающих анизотропными свойствами и способными к cамокопированию и формированию иерархических структур. При этом даже незначительное нарушение ахиральности при введении в среду малого количества хирального мономера приводит к значимой хиральной поляризации, что является известным в химии эффектом «затравки». Этот эффект детально рассмотрен на примере природных и искусственных полимерных систем [1]. Установлено, что исходно гомохиральные дискретные структуры способны спонтанно формировать иерархические фрактальные конструкции с увеличивающимся масштабом и сменой знака хиральности. Как отмечено, идея спонтанного формирования иерархии хирально знакопеременных структур приходит из молекулярной биофизики. Принцип вертикальной самоорганизации квазикристаллических гетероструктур, в данном случае для воды, может лежать в основе структурированности высокоразбавленных водных растворов [2], свойства которых значимо отличаются от свойств воды, не подвергнутой воздействию хиральных ингредиентов и далее при разведении. Для объяснения наличия в высоких водных разведениях особых свойств предложены различные гипотезы, что, естественно, привело к использованию большого количества различных терминов, описывающих неоднородности в воде, водных растворах, в т.ч. в высокоразбавленных водных растворах: хиральные кластерные структуры воды, бабстоны, диссипативные структуры, клатраты, наноассоциаты, нанопузырьки и др. Показано, что внешние воздействия (оптическое, плазменное, механическое, магнитное, СВЧ и др.) способны кардинально изменять физико-химические свойства растворов [3,4]. В медицине, где традиционно существует понятие «доза» препарата, применяются такие термины, как сверхвысокие разведения, сверхнизкие концентрации, разбавленные растворы и т.п. В последние годы при исследовании высоких разведений было обнаружено два принципиальных момента: 1) активность при высоких разведениях проявляется в процессе их приготовления. Показано, что обязательным условием приготовления активных разведений является применение наравне с процессом разведения внешнего воздействия, которое может быть, как механическим, так и электромагнитным. Таким образом, активность высоких разведений обусловлена технологией их получения. 2) Высокие разведения, приготовленные по указанной технологии, способны к излучению в
субмиллиметровом диапазоне и, вследствие этого, способны к дистантным воздействиям. В связи с этим начал применяться термин «релиз-активность», подчеркивающий данные две особенности высоких разведений [5,6]. Физически необходимое принципиальное условие -термодинамическая неравновесность - удаленность системы от состояния термодинамического равновесия. С физической точки зрения существенны два принципиальных положения: система под воздействием внешних факторов существенно неравновесна, удалена от равновесия, и система обладает способностью иметь определенные симметрийные свойства, которые допускают при переходах характеризоваться нарушениями симметрии, сопряженной со сменой формы энергии. Мы полагаем, что происходит смена симметрий при релиз-активационных процессах, создающих устойчивые пространственные и функционально детерминированные структуры.
Многообразие терминов, родившихся в результате большого количества мультидисциплинарных исследований водных структур, требует принятия единой терминологии, упрощающей понимание между специалистами в области физики, химии, биологии и медицины. Кроме того, технология высоких разведений постепенно примыкает к нанотехнологиям. Вероятно, когда появится общепринятая теория природы высоких разведений, то естественным образом появится и научно обоснованная терминология, но уже данный этап развития представлений о высоких разведениях требует выбора приемлемой и понятной для представителей всех дисциплин «рабочей» терминологии, отражающей особенности высоких разведений.
[1] В.А. Твердислов и Е.В. Малышко, О закономерностях спонтанного формирования структурных иерархий в хиральных системах неживой и живой природы // Успехи физических наук. 189, 4, 375-385 (2019).
[2] В.А. Твердислов, О комплексах хиральных структур биомакромолекул и воды, Тезисы докладов конференции «Физика водных растворов», 67-69 (2019).
[3] S.V. Gudkov, N.V. Penkov, I.V. Baimler, G.A. Lyakhov, V.I. Pustovoy, A.V. Simakin, R.M. Sarimov and I.A. Scherbakov, Effect of mechanical shaking on the physicochemical properties of aqueous solutions, International Journal of Molecular Sciences, 21, 8033, (2020).
[4] I.A. Shcherbakov, Influence of External Impacts on the Properties of Aqueous Solutions, Physics of Wave Phenomena, 29, 89-93, (2021).
[5] N. Penkov, Antibodies processed using high dilution technology distantly change structural properties of IFNy aqueous solution, Pharmaceutics, 13, 1864, (2021).
[6] O. Epstein, The spatial homeostasis hypothesis, Symmetry, 10, 103, (2018).
