CC BY
59
УДК 615.478
А.А. Аристов, АХ. Рафальский, Г.С. Евтушенко, Е.В. Жогло
ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕИВАЮЩИХ СВОЙСТВ КАПЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ КРОВИ*
Представлены результаты исследования влияния различных видов агрегации эритроцитов на рассеивающие свойства образцов крови человека, сформированных в форме лежащей кати. Приведены индикатрисы рассеяния капельных образцов и образцов, заключённых в тоскую горизонтальную кювету, с различным уровнем гематокрита и титром антител. Показано преимущество применения капельных образцов, для изучения влияния биофизических процессов на оптические свойства крови.
Кровь; капельный образец; индикатриса рассеяния; агрегация; гемагглютинация.
A.A. Aristov, A.S. Rafalsky, G.S. Evtushenko, E.V. Zhoglo
THE RESEARCH OF SCATTERING PROPERTIES OF DROPLET OF BLOOD
SAMPLES
This paper presents the results of research of the different types effect of red blood cell aggregation on the scattering properties of samples of human blood, formed in the form of sessile drop. We present the scattering droplet samples and the samples contained in a flat, horizontal cuvette, with different levels of hematocrit and antibody titer. The advantage of droplet samples, to research influence of biophysical processes in the optical properties of blood.
Blood; sessile drop sample; scattering indicatrix; aggregation; hemagglutination.
Протекание различных биофизических процессов в пробах крови приводит к изменению её физических свойств. Такие процессы, как агрегация эритроцитов, приводящие к структурным изменениям пробы, находят своё отражение в изменении оптических свойств исследуемого образца. Нами была предложена методика изучения данных процессов с помощью оценки рассеивающих свойств образцов , .
,
.
Если взять за объект каплю цельной крови, то ее оптические свойства будут меняться в зависимости от целого ряда причин. Так процессы агрегации клеточных
,
. ,
межфазной поверхности капля-воздух приводят к изменению поверхностного на, . Это приводит к изменению светового потока, проходящего через каплю, а также сказывается на рассеивающих свойствах капельного образца (индикатрисе рассеяния). Процессы оседания клеток и агрегатов сопровождаются перераспределением компонентов по объему пробы и изменению оптических свойств различных ее .
процесса оседания клеток (а также сама капля при исследовании прозрачных жидкостей) выполняет роль фокусирующей линзы и, следовательно, влияет на свето-, .
Изменение рассеивающих и фокусировующих свойств капельной пробы крови в ходе оседания клеток наблюдалось нами визуально по дифракционной картине, про-
* Работа выполнена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
шедшего через пробу излучения, полученной с помощью видеокамеры, расположенной над каплей, соосно с оптической системой капельной пробы (рис. 1,а).
10 мин 25 мин
б
Рис. 1. Изменение дифракционной картины рассеянного излучения, прошедшего через капельную пробу (а) и плоскую кювету (б) в ходе оседания эритроцитов. Диаметр зондирующего потока 2 мм. Диаметр основания капли 5,3 мм
Сначала происходит увеличение светопропускания вследствие уменьшения рассеивающих свойств пробы (0-10 мин), а также наблюдается уменьшение внешнего кольца рассеянного излучения (15-25 мин), предположительно вследствие
фокусировки. Для плоской кюветы наблюдался только эффект просветления пробы (рис. 1,6).
Нами было разработано устройство, позволяющее более полно изучать рассеивающие свойства капельных образцов [1] и получить данные об интенсивности рассеянного излучения под разными углами (индикатрису рассеяния). Данное устройство состоит из камеры первичного преобразователя, в которой поддерживаются постоянная температура и высокий уровень влажности, источника излучения, кюветы с капельным образцом и приёмника излучения. Источник излучения - полупроводниковый лазер размещен под каплей. Световой поток от источника коллимирован и имеет диаметр 0,8 мм. Приемник излучения перемещается над капельной пробой в плоскости, перпендикулярной основанию капли, по дуге, на угол от 0° до 180°. Расстояние от капли до входной апертуры приемника составляет 1 мм. Угловая апертура приемника равна 3°.
Капельный образец как объект для исследования рассеяния имеет ряд существенных преимуществ перед образцами, заключенными в плоскую кювету. Ввиду естественной сферичности свободной поверхности капли (при малом ее диаметре) в капельном образце излучение проходит практически одинаковое расстояние от точки введения излучения в образец (центр основания капли) до любой точки ее поверхности. В наших исследованиях диаметр капли составлял 3,5 мм. Высота , , видеокамеры, составляла примерно 1,7-1,8 мм. На выходе из капельного образца - .
Исследования, проведённые на капельных образцах крови, показали зависимость индикатрис рассеяния не только от величины гематокрита образца, но и от вида агрегации клеток.
Результаты исследования изначально были получены в абсолютных величинах, что затрудняло проведение сравнительного анализа индикатрис, из-за значительного изменения уровня сигнала в течение исследования. Поэтому для оценки изменения интенсивности рассеянного излучения, было произведено нормирование данных для каждой индикатрисы относительно максимального значения интенсивности в ней, наблюдаемого при детектировании прямопрошедшего излучения (угол 0°). Это позволило определить характер изменения интенсивности излучения при разных углах рассеяния и провести сравнение индикатрис, различных проб.
На рис. 2 представлены полученные нами индикатрисы для образцов крови с ,
(рис. 2,а) и через 2 минуты (рис. 2,6). Для проведения исследований использовалась цельная кровь с добавлением антикоагулянта (Трилон Б). Путём разведения цельной крови аутологичной плазмой были получены образцы с гематокритом 30 20.
анализатора Мтёгау ВС2300.
До начала агрегации (начадьный момент после формирования капель) значительное влияние на характер рассеяния оказывает уровень гематокрита. При высо-, -
тов, наблюдается значительное рассеяние излучения на большие углы (50°-60°). При последующей агрегации клеток (через 2 мин) качественные различия индикатрис сводятся к минимуму.
Были проведены исследования по изучению рассеивающих свойств на образцах крови, в которых протекали различные виды агрегации и, соответственно, об-
разовывались агрегаты различной структуры. Так, в пробах крови, в которые добавлен только антикоагулянт, протекает естественная спонтанная агрегация эритроцитов. При данном виде агрегации образуются агрегаты, имеющие структуру ( . 3, ). -
щей сыворотки (использовали кровь III группы и стандартную сыворотку II группы, содержащую антитела к III группе крови.), происходит специфическая гемагг-, , имеющих чёткой структуры (рис. 3,6).
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Углы
б
Рис. 2. Индикатрисы рассеяния оптического излучения капельными образцами крови с гематокритом 20 и 30, до начала агрегации (а) и после агрегации (б)
. 3. ,
спонтанной агрегации (а) (фото авторов), и клеточный конгломерат, образовавшийся в ходе специфичной гемагглютинации (б) [2]
Как видно из представленных на рис. 4 графиков, для проб крови с одинаковым гематокритом, но разными видами агрегации наибольшее различие в форме индикатрис наблюдается по прошествии некоторого времени. Данный факт можно , -, , .
0.3
: 0.6
0.4
0.2
Спонтанная агрегация Специфичная гем агглютинация
/„ // у NN \Ч \
Л л/ // г/ Г ЧЛ
// // \
/ у/ У/ V». \\ ЛЛ
у/ \\ \ \ч
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
Углы
а
70 ао 90
0.4
1 1 Спонтанная агрегация -
\ Специфик гемагглют ная инац ИЯ
/ ' / У/ —ч ч Ч >. \ ч \ ч \ ч
✓ г ' / \ ч \ ч \ \ \ ч \ \
/ / / / \ ч V ч \ ч \ ч \
✓ / > / / ч ч \ ч
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 60
Углы
б
Рис. 4. Индикатрисы рассеяния оптического излучения капельными образцами крови (Ш-30) со спонтанной агрегацией и специфичной гемагглютинацией: а - до начала агрегации; б - после агрегации
Результаты проведённых исследований показали, что на оптические свойства капельных образцов оказывает влияние не только количество частиц, но и характер их агрегации. Дальнейшее изучение рассеивающих свойств образцов позволит разработать математическую модель рассеяния оптического излучения капельным , -.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Аристов А.А., Евтушенко ГС., Рафальский А.С. Биотехническая система для фотометрического исследования капельных проб биожидкостей // Фотоника. - 2009. - № 6. - С. 32-35.
2. Nishi K., Rand S., Nakagawa T., Yamamoto A., Yamasaki S., Yamamoto Y. et.al. - ABO Blood Typing from Forensic Materials - Merits and demerits of detection methods utilized in our laboratories, and biological significance of the antigens. Режим доступа: http://www.geradts.com/anil/ij/vol_006_no_002/papers/paper001.html. - Загл. с экрана.
Аристов Александр Александрович
Национальный исследовательский Томский политехнический университет.
E-mail: aristov@tpu.ru.
634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.
Тел.: 83822419605.
Рафальский Андрей Сергеевич
E-mail: rafalskiy_andrey@sibmail.com.
Евтушенко Геннадий Сергеевич
E-mail: ime@tpu.ru.
Жогло Екатерина Владимировна E-mail: zhoglo@sibmail.com.
Aristov Alexander Alexandrovich
National Research Tomsk Polytechnic University.
E-mail:aristov @tpu.ru.
30, Lenina av., Tomsk, 634050, Russia.
Phone: +73822419605.
Rafalsky Andrei Sergeevich
E-mail: rafalskiy_andrey@sibmail.com.
Evtushenko Gennady Sergeevich
E-mail: ime@tpu.ru.
Zhoglo Ekaterina Vladimirovna
E-mail:zhoglo@sibmail.com.
УДК 615.478
Е.В. Жогло, АЛ. Аристов, А.С. Рафальский, Г.С. Евтушенко
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА
ФОТОМЕТРИРОВАНИЯ КАПЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ РЕАКЦИИ ГЕМАГГЛЮТИНАЦИИ*
Рассмотрено применение метода фотометрирования пробы биологической жидкости, имеющей форму лежащей кати, для оценки реакции гемагглютинации. Представлено теоретическое обоснование и приведены результаты экспериментальных исследований использования предлагаемого подхода. Показана эффективность метода в тане минимизации используемых реагентов, повышения чувствительности анализа и устранения субъ-.
Гемагглютинация; антиген; антитело; капельный образец; кровь.
* Работа выполнена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
