Метод оценки электромагнитного отклика биологической системы при воздействии лазерного излучения Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Физика живого, Т. 16, No2, 2008. С.70-77.

© Колесников В.Г., Древаль Н.В., Каменев Ю.Е., Комарь Г.И., Корж В.Г.

УДК 573.3

МЕТОД ОЦЕНКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ОТКЛИКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Колесников В.Г., Древаль Н.В., Каменев Ю.Е., Комарь Г.И., Корж В.Г.

Институт радиофизики и электроники им. А. Я Усикова НАН Украины ул. Ак. Проскуры, 12, г. Харьков, Украина, 61085 e-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 15.10.2008

Разработан метод анализа электромагнитного отклика клеточной системы на лазерное воздействие в момент облучения. Изучено влияние электромагнитных волн HCN лазера (f = 0,89 ТГц) на суспензию эритроцитов путем одновременной регистрации в области дисперсии свободной воды параметров комплексной диэлектрической проницаемости в миллиметровом диапазоне радиоволн f = 37,7 ГГц). Проведенное исследование дает возможность предложить новый подход к изучению механизмов действия низко- интенсивного лазерного излучения в реальном масштабе времени в системе вода - биообъект, а также экспериментальной оценке биорезонансных частот системы.

Ключевые слова: электромагнитный отклик, терагерцовое излучение, диэлектрическая проницаемость, гидратация, суспензия эритроцитов, биорезонанс.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема физико-биологического взаимодействия низко-интенсивного лазерного и

миллиметрового (мм) излучений с клетками остается открытой в современной молекулярной биологии и биофизике. На сегодняшний день нет общепринятой концепции о механизмах этого взаимодействия, тем не менее экспериментальные и теоретические данные говорят в пользу того, что молекулы воды [1, 2] и водные кластеры [3, 4] являются важными при изучении влияния физических факторов на биологические объекты.

Определенные успехи достигнуты в

исследовании механизмов взаимодействия когерентного лазерного излучения с биологической системой и с её водным окружением, что приобрело особую актуальность после выявления терапевтического эффекта электромагнитных волн оптического диапазона. При этом фотобиологическое действие низко-интенсивного лазерного излучения, помимо влияния на биополимеры, ферменты -антиоксиданты [5] и компоненты цепи транспорта электронов в митохондриях [6], рассматривается с акцентом неспецифического влияния на воду, как первичного фотоакцептора [7].

К настоящему времени в мм диапазоне исследованы диэлектрические параметры, характеризующие эффекты взаимодействия биомолекул и клеточных компонентов с водным растворителем, поскольку вода определяет биологическую активность и высокую

функциональную специфичность макромолекул [8, 9]. Информативность методов мм диапазона показана и на клеточно-тканевом уровне; несмотря на сложность структурно-функциональной организации клеток и тканей, получена информация о состоянии гидратации в области дисперсии свободной воды на спермиях быков-производителей [10, 11], клетках крови [12], одноклеточных водорослях [13] и микроорганизмах [14].

Анализ состояния гидратации в мм диапазоне обуславливается полосами у-дисперсии водных растворов биомолекул [8]. В диапазоне частот 10 ГГц г 50 ГГц находится дисперсия диэлектрической проницаемости свободной воды,

обусловленная релаксационными колебаниями молекулярных диполей свободной воды (макроскопическое время релаксации т = 0,9-10-11с), которые при действии высокочастотного переменного поля не успевают переориентироваться. Связанная вода, представляет собой гидратный слой, состоящий из десятков молекулярных слоев воды, формирующих водородные связи, как с полярными группами белка, так и между собой, при этом молекулы гидратного слоя обладают коллективными свойствами, пониженной подвижностью и большим временем релаксации (т < 10-9с) по сравнению со свободной водой [1].

На сегодняшнее время существует целый ряд традиционных методов диэлектрических измерений, как-то резонансные [15, 16] и волноводные [16, 17], а также новые методы временной спектроскопии и

квазиоптических измерений в терагерцовом

диапазоне [18].

В настоящей работе был использован метод комбинированного воздействия мм и субмиллиметровых (субмм) радиоволн на биологическую систему с помощью аппаратурного комплекса, в состав которого входила установка диапазона крайне высоких частот (КВЧ) и

цианистоводородный (ИСК) лазер. Выбор КВЧ диапазона обуславливался тем, что физической основой волноводных методов в КВЧ - диапазоне является большое отличие диэлектрической проницаемости связанной в макромолекулах воды от диэлектрической проницаемости свободной воды. Реакция воды на переменное электрическое поле описывается с помощью изменения величины комплексной диэлектрической проницаемости ё* = ё + /ё', где ё - действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости, определяющая поляризацию исследуемого образца в электромагнитном поле, ё' - мнимая часть

диэлектрической проницаемости, определяющая диэлектрические потери, обусловленные релаксацией диполей молекул воды [19]. Целесообразность использования лазера обуславливалась

приближением энергии излучения ИСК лазера, составляющей 0,39х10"2 эВ и 0,78х10"2 эВ (на изотопе дейтерия СБ4), к энергии водородных связей в белковых комплексах, которая находится в пределах

0,9х10-2 - 8,7х10-2 эВ.

Целью настоящей работы является создание методики, объединяющей возможности разных диапазонов электромагнитных волн в одном аппаратурно-регистрирующем комплексе с тем, чтобы показать, что электромагнитные отклики от биологических объектов на лазерное излучение терагерцового диапазона могут быть охарактеризованы в момент облучения параметрами комплексной диэлектрической проницаемости в мм диапазоне.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом исследования служила уплотнённая суспензия эритроцитов венозной крови человека, приготовленная по общей методике [20], с отмывкой клеток в 0,9 % физиологическом растворе и

трехкратным центрифугированием в режиме 3000

об./мин.; гематокрит составил 94 % - 96 %.

Для выполнения задач поставленных в настоящей работе возникла необходимость создания установки для двухчастотного облучения живого биологического образца. Причём установка должна обеспечивать облучение объекта в субмм и в длинноволновой части мм диапазонов длин волн. Такая установка создавалась на базе уже имеющегося диэлектрометра мм волн (КВЧ- диапазона частот) приспособленного для неразрушающего

зондирования живых биологических объектов [12, 13]

и субмм газового ИСК- лазера, обеспечивающего генерацию высокостабильного излучения с рабочей длиной волны Ао = 337 мкм (0,337 мм) [21].

Для создания такого аппаратурного комплекса необходимо было решить несколько частных задач, в частности: а) обеспечить прохождение мм излучения к кювете с образцом с минимальными потерями в том числе на переотражения (с минимальным

коэффициентом стоячей волны напряжения в волноводе); б) не допустить излучения

электромагнитной волны мм диапазона из стандартного волновода в свободное пространство; в) обеспечить прохождение электромагнитной волны субмм диапазона в стандартный волновод и её дальнейшее распространение к измерительной

кювете с минимальными потерями на переотражения. Принципиальная схема окончательной конструкции аппаратурно- регистрационного комплекса для двухчастотного зондирования живых биологических объектов представлена на рис. 1.

Представленный на рисунке 1 комплекс содержит: источники мм (генератор на базе диода Ганна с частотой излучения f = 37,7 ГГц и рабочей длиной волны Ао = 7,96 мм) и субмм (газовый ИСК-лазер с частотой излучения f = 0,89 ТГц и длиной волны Ао = 0,337 мм) излучения;

электромеханический модулятор терагерцового излучения (модулятор представляет собой перфорированный диск, вращающийся в поперечном сечении квазиоптического лучевода; электродвигатель модулятора позволяет плавно изменять частоту модуляции в пределах 0 г 500 Гц); систему точного измерения частоты вращения электромеханического модулятора, содержащую источник инфракрасного излучения 1 и детектор инфракрасного излучения 2; оптический микроскоп; измерительную схему на базе прямоугольного 8-ми мм волновода (в её состав входит стандартная измерительная линия Р1-39); схему на базе квазиоптического лучевода для канализации и управления субмм пучком; систему регистрации (включает в себя плату сопряжения для оцифровки аналоговых сигналов и сопряжения с персональным компьютером ПК); микроволновый фильтр для ввода терагерцового излучения в прямоугольный волновод (фильтр характеризуется близким к единице коэффициентом отражения при f = 37,7 ГГц и так же близким к единице коэффициентом прохождения при f = 0,89 ТГц [22]); измерительную кювету,

содержащую исследуемый образец суспензии эритроцитов (оптическое окно измерительной кюветы с одной стороны обеспечивает режим стоячей волны в прямоугольном волноводе, а с другой стороны не препятствует визуальному наблюдению за биологическим образцом при помощи микроскопа); персональный компьютер (ПК) с оригинальным программным обеспечением (ПО).

Микроскоп

Оптическое окно Исследуемый образец Измерительная кювета *

Я

Блок

питания

Прямоугольный волновод

Г енератор Ганна (/'=37,7 ГГц)

I

Плата

сопряжения

Измерительная

схема на базе

8-ми мм

волновода

ПК

Инфракрасный детектор

Электродвигатель

Схема на базе квазиоптического лучевода

по

о

о. ГГ и С Я г га > * с* г °° и 9

Блок

питания т II = ь

Зеркало

лучевода

Квазиолтический лучевод

Механический модулятор (/•=0 + 500 Гц)

Рис. 1. Принципиальная схема аппаратурно-регистрационного комплекса для изучения комплексного воздействия электромагнитных волн мм и субмм диапазонов на биологические объекты.

Цифрами на рисунке обозначены: 1 - источник инфракрасного излучения, 2 - детектор инфракрасного излучения, 3 -комплекс двигателей постоянного тока механического модулятора, 4 - измерительный усилитель.

Изучался электромагнитный отклик суспензии эритроцитов на комбинированное воздействие

модулированного по частоте лазерного терагерцового (несущая частота f = 0,89 ТГц) и мм излучений с одновременной регистрацией

состояния гидратации клеток в области дисперсии свободной воды (несущая частота f = 37,7 ГГц) с помощью аппаратурно-регистрирующего комплекса представленного на рисунке 1.

Волноводная миллиметровая техника и методика измерений.

Измерения диэлектрических параметров

суспензии эритроцитов проводились с использованием экспериментальной установки, в измерительную секцию, которой, входили

измерительная линия Р1-39. На рис 2 показана секция измерительного комплекса содержащая отрезок стандартного волновода шириной а,

измерительную кювету и измерительную линию в зоне отражения исследуемого образца. В зоне отражения падающая волна накладывается на волну, отражённую от кюветы и образует стоячую волну, регистрируемую измерительной линией. Зона взаимодействия образована отрезком прямоугольного волновода шириной а1 . В зоне взаимодействия располагается измерительная кювета, в состав которой входит образец толщиной h исследуемого диэлектрика, характеризующийся комплексной диэлектрической проницаемостью £* =е' +is". Высота рабочего объема кюветы h = 0,05 мм, объем кюветы V < 10 мкл). Поскольку исследуемый образец представляет собой жидкую диэлектрическую суспензию, то он с двух сторон ограничен прозрачными окнами из диэлектрических плоскопараллельных пластин:

радиопрозрачной со стороны волновода оптически прозрачной со стороны микроскопа.

индикатор

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ КЮВЕТА

К

-АЛЛ-

ОТ

"ЕНЕРАТОРА

\ ЗОНД

8-ми

МИЛЛИМЕТРОВЫЙ

ВОЛНОВОД

X

-►

ОПТИЧЕСКОЕ

ИССЛЕДУЕМЫ И ОБРАЗЕЦ

Рис. 2. Измерительная секция экспериментальной установки для измерения в КВЧ диапазоне радиоволн.

На рисунке 2 показаны система координат (Х, Z) и положение зонда по оси 0Х измерительной линии относительного входного окна измерительной кюветы, нормированная на длину волны в волноводе Лё (х/ig), а также k0 - волновое число, характеризующее направление движения волны и периодичность распространения волны в пространстве.

Будем строить распределение поля стоячей волны вдоль оси (z = 0) стандартного

прямоугольного волновода в зоне отражения (для x <0) измерительной кюветы. Будем строить (в выбранной системе координат) игрековую компоненту электрического поля Ey основной H01-моды. Поле стоячей волны в зоне отражения (см. рис. 2 и рис. 3) описывается следующим соотношением [23]:

Ey = A cos—exp{zT1 x}+ R cos—exp{- /Г1 x}. (1)

a a

где x - координата, вдоль которой происходит

распространение волны; а - ширина широкой

стенки волновода; i - мнимая единица; А -

амплитуда падающей волны; R - коэффициент

отражения волны от измерительной кюветы.

Постоянная распространения Г1 основной

H01- моды пустого стандартного волновода

определяется соотношением [23]:

Г>=^(k0 a)2-л2 ; (2)

Длина волны в волноводе определяется как Xg = 2п/Г\. Для определённости построим распределение в середине рабочего диапазона основной волны при k0 a =1,5п.

В состав измерительной линии входит точечный кристаллический детектор с квадратичной вольт- амперной характеристикой [23]. Значит, в процессе измерений при помощи измерительной линии мы регистрируем величину пропорциональную интенсивности электромагнитной волны. Поэтому, ниже мы будем обсуждать,

в первую очередь, квадрат модуля компоненты электрического поля \EV\2.

игрековой

ш

*

ш

Кювета с образцом

!Eyd!

2|ЕНтіпГ

АХ,

"Ч

........1

I '

I

I

I

І /

■\|

|Eydl2

■___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________У_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

к. а = 1,5 ж

і Ді і х/Я-а)

Рис. 3. Распределения поля стоячей волны стандартного прямоугольного волновода в зоне отражения (х < 0) и вдали от измерительной кюветы (|х| >10Яя)

пересчитанные по формуле (1).

В ходе эксперимента регистрировалось

распределение электрического поля стоячей волны

в волноводе путём сканирования зонда вдоль щели измерительной волноводной линии, при этом

измеряемыми параметрами были смещение

минимума стоячей волны - Ж, мм и ширина минимума АХ, мм по уровню 0,5 (рис. 3).

Относительная точность измерений составила 1 % по АХ, и 2,5 % по АХ.

На рисунке 3 показано распределение модуля игрековой компоненты электрического поля \Еу1 и её квадрата \ЕУ\2 для двух случаев: случая кюветы без образца \ЕУР\ и случая кюветы с биологическим образцом \ЕУСЦ. Через Ах здесь обозначена ширина минимума распределения квадрата |ЕУ|, выбранная: для Ахр - по уровню |Еур|2 = 2|Epmin|2; для А - по уровню |Еу/ = 2|Edmin|2. Причём, \Ертп\ и \Етп\ это минимальные значения компоненты электрического поля |ЕУ| в случаях пустой и заполненной

и

кюветы соответственно. Величины Хр и Ха обозначают положения этих минимумов на оси 0Х для двух случаев пустой и заполненной кювет. Значение АЬ =хр -ха определяет величину, на которую сдвигается минимум распределения поля после заполнения кюветы образцом.

На рисунке 3 по оси ординат отложена координата положения зонда измерительной линии в относительных единицах, нормированная на длину волны в волноводе А. Отрицательное значение х/Ая обусловлено выбранным направлением распространения волны и взаимного положения измерительной кюветы и зонда (положением зоны отражения). Значения х/А& > -10 единиц для соблюдения одномодового режима. По оси абсцисс отложены амплитуда | Еур | и интенсивность электрического поля вдоль волновода | Еур \2, пропорциональная мощности.

На основе решения задачи рассеяния электромагнитных волн [24], показано, что для образцов, толщиной 100 мкм и менее, измеряемые параметры АЬ и АХ пропорциональны без гистерезиса и разрывов функции изменению действительной Аё и мнимой Аё частям комплексной диэлектрической проницаемости ё*.

Квазиоптическая лазерная терагерцовая техника

Источником внешнего воздействия на суспензию эритроцитов служил ИСК лазер (рис. 4), излучающий на частоте 0,89 ТГц (^ = 337 мкм) [21]. В роли активной среды ИСК лазера служила смесь метана с воздухом, общее давление ~ 1,5 мм рт. ст. Средний и амплитудный разрядный ток были 0,25 А

и 0,6 А, соответственно. Плотность энергии лазера с непрерывной мощностью составила 1,5 мВт/см2.

анизотропным резонатором: 1 - активная среда;

2 - разрядная трубка; 3 - 4 - трёхгранные уголковые отражатели; 5 -механизм для смещения отражателя; 6 - цилиндрические электроды; 7 - осциллятор; 8 - фторопластовая пленка; 9 -окно из фторопласта.

Метод комбинированного воздействия субмиллиметрового и миллиметрового излучений

С помощью разработанного аппаратурно -регистрирующего комплекса (рис. 1) проводили воздействие на суспензию эритроцитов

терагерцового излучения с одновременной оценкой состояния свободной - связанной воды клеток, находящихся в измерительной кювете мм тракта, включающего измерительную линию Р1-39 [25]. Модуляция терагерцового излучения от 0 до 500 Гц осуществлялась электромеханическим модулятором, который размещался на пути лазерного излучения, вводимого в измерительную кювету, помещенную в волноводный тракт. Система инфракрасного источника и инфракрасного детектора служили для точного отсчета частоты модуляции лазера. Используемые частоты модуляции были связаны с выбором “чистых окон” с белым шумом из спектра электромагнитного фона существующего в лаборатории при проведении эксперимента, а также с известными литературными данными биорезонансных частот [26].

В ходе эксперимента, с помощью разработанной компьютерной программы,

проводили непрерывную запись электромагнитных откликов от суспензии эритроцитов до включения лазерного излучения (30 сек.), в процессе облучения (2 мин, 5 мин, 10 мин) и после

отключения (30 сек.). Электромагнитный отклик извлекался из под шумов, оптимизировался с применением программы быстрого Фурье преобразования.

Первоначально при включенном источнике мм излучения при помощи измерителя волноводной линии определяли положение минимума стоячей волны (Ь\, мм) в волноводном тракте в присутствии суспензии эритроцитов в измерительной кювете и не вводимом в кювету лазерном излучении. Затем вводили терагерцовое излучение в кювету с образцом, непрерывно определяя при этом положение минимума стоячей волны (Ь2, мм). Определяли сдвиг минимума стоячей волны АХ, мм; с помощью трансцендентного уравнения производили пересчет измеряемого параметра в S. С целью определения процента связанной со структурами белковых молекул воды были проведены измерения диэлектрической

проницаемости яичного альбумина, значение которой совпало с данными работы [27], и составило 0,3 г Н2О / 1г белка, S = 17,4 ± 0,23, при ^ = 18,5 °С. Показано, что величина диэлектрической проницаемости S уменьшалась на 2,0 ± 0,23 (в системе СГС) при увеличении количества связанной воды на 5 % ± 7 %.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты экспериментов при

комбинированном воздействии субмм и мм излучений представлены на рисунке 5. Частота модуляции мм излучения составила /т\ = 63 Гц, частота модуляции терагерцового излучения составила /т2 = 462 Гц. Время экспозиции под

лазером составило 2 минуты, 5 минут и 10 минут, время записи сигнала от эритроцитов до и после облучения составляло по 0,5 минуты. На рис 5 приведены значения разностного электромаг-

нитного отклика Ли = и - и0 , где и0 -электромагнитный отклик в отсутствие лазерного излучения, а и - измеряемое значение отклика.

ди, дБ 4

3 2 1 0 -1 -2 -3

♦ -8*

—=—

-- _

________ 3

1 1 = . г ■

22,6

22.4 22,2

22

21,8

21,6

21.4 21,2

1

□ б/п от - аз

□ п/о 05' - 2^

□ б/п 2,5' - ЗД

2

□ б/п Эу0‘ - 3,5

□ п/о 3£' - 8^5

□ б/п 8£' - 9Д

3

□ б/п 9Д - 9,5

□ п/о 9,5' -19,5

□ б/п 19,5 - 20у0'

Рис. 5. Разностный электромагнитный отклик Ли и диэлектрическая проницаемость ё суспензии эритроцитов при комбинированном воздействии ТГц излучения с частотой модуляции /т2 = 462 Гц и мм излучения с частотой модуляции /т1 = 63 Гц; экспозиция под лазером составила 1) 2 мин., 2) 5 мин., 3) 10 мин (б/л - режим без лазерного облучения, л/о - режим лазерного облучения суспензии).

Рис. 6. Электромагнитный отклик и от суспензии эритроцитов при разных значениях частоты модуляции ИСМ лазера.

Как видно из рис. 5, электромагнитный отклик от суспензии эритроцитов при 2-х минутном выдерживании под источником лазерного излучения составил 3,0 дБ, при 5-ти минутном выдерживании составил 2,5 дБ, при 10-ти минутном - 1 дБ. Одновременная с облучением регистрация состояния водной компоненты биологической системы в миллиметровом диапазоне по параметру ё показала увеличение количества связанной воды во времени.

Измерения электромагнитного отклика и от суспензии эритроцитов при модуляции лазерного терагерцового излучения частотами от /т2 = 77 Гц г

485 Гц (дискретно) без модуляции мм излучения (/т1 = 0) показали (рис. 6), что уровень электромагнитного отклика в среднем составил 0,5 дБ.

Подбор частот модуляции мм и субмм излучений был обусловлен поиском биорезонансных частот в клеточной системе эритроцитов. Существует несколько определений биорезонанса, одно из которых характеризуется как явление усиления информационного торсионно -волнового процесса, воздействующего на биообъект, в тех случаях, когда этот процесс приближается по параметрам к собственному информационному торсионно - волновому процессу биообъекта [28]. В литературных

источниках описаны так называемые биологически активные линии (т.е. биорезонанс) в культуре клеток золотистого стафилококка, возникающие на частоте модуляции 4 кГц лазера на квантовых ямах с длиной волны 860 нм [26]. В настоящей статье под биорезонансом понимается электромагнитный отклик суспензии эритроцитов в миллиметровом диапазоне на воздействие модулированного терагерцового излучения при этом, так как уже указывалось выше, энергия излучения которого (ИСК лазера) приближается к энергии водородных связей клеточных структур, а время релаксация такого большого биообъекта как эритроцит возможно лежит в области долей миллисекунд.

Из представленных результатов видно, что необходимо проведение дальнейших исследований при более высоких частотах модуляции сигнала от источника лазерного излучения, а именно с частотами модуляции /т2 = 500 Гц ^ 2 кГц с одновременным воздействием на макромолеку-лярные структуры клеток волнами мм диапазона частотами модуляции /т1 = 50 Гц ^ 500 Гц.

ВЫВОДЫ

1. Применение комбинированного воздействия на биообъекты миллиметрового и лазерного терагерцового излучений позволяет оценивать в реальном масштабе времени электромагнитный отклик по параметрам действительной части комплексной диэлектрической проницаемости.

2. Биорезонансное взаимодействие электромагнитных волн терагерцового диапазона частотой f =

0.89.ТГц с клеточными структурами эритроцитов находится в области модуляции частот лазера &2 = 500 Гц ^ 2,5 кГц.

Выражаем свою благодарность проф. С.А. Масалову, Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова Национальной академии наук, г. Харьков за проявленный интерес к работе и полезные обсуждения.

Литература

1. Бецкий О. В., Голант М.Б., Девятков Н.Д. Миллиметровые волны в биологии.- М.:Знание, 1988.64 с.

2. Родштат И. В. Новые физиологические подходы к оценке КВЧ - воздействия на биологические объекты // Биомедицинская радиоэлектроника.- 1998. -№ 3.-С. 11-16.

3. Синицын Н. И., Петросян В. И., Елкин В. А. и др. Особая роль системы "миллиметровые волны - водная среда" в природе // Биомедицинская радиоэлектроника.- 1998.- № 1.- С. 5-23.

4. Петросян В.И., Синицын Н.И., Ёлкин В.А.

Люминесцентная трактовка «СПЕ-эффекта» //

Биомедицинские технологии и радиоэлектроника.-2002.- №1.- С. 28-38.

5. Девятков Н.Д., Зубкова С.М., Лапрун И.Б., Макеева Н. С. Физико-химические механизмы биологического действия лазерного излучения // Успехи совр. биол. -l987. - Т. l03, № l. - С. 3l—43.

6. Karu T. Primary and secondary mechanisms of action of visible and near infra red radiation on cells // J. Photochem. Photobiol. - l999. - Vol. 49, № l. - P. l-l7.

7. Захаров С.Д., Скопионов С А., Чудновский В.М.

Первичные механизмы воздействия

низкоинтенсивного лазерного излучения в биологических системах: слабо поглощающие

фотоакцепторы и структурное усиление локального фотовоздействия в биологических жидкостях // Лазеры и медицина. - l989. - С. 8l-82.

8. Кашпур В.А., Дубовицкая О.В., Красницкая А.А., Малеев В.Я. КВЧ диэлектрометрический метод для исследования у - облученной ДНК // Радиофизика и электроника.- l997.- Т.2, №2.- С. l53-l55.

9. Кашпур В.А., Хорунжая О.В., Красницька А А., Малєєв

B.Я., Семенов М.О. КВЧ діелектрична проникність і структурні зміни ДНК із печінки пацюків, опромінених у Чорнобильській зоні // Радіофізика та електроніка.-200l.- Т.6, №3.- С.345-349.

10. Осташко Ф.И. Глубокое замораживание и длительное хранение спермы производителей.- Киев: Урожай, l978.- 255с.

11. Зубец М.В., Щеголева Т.Ю., Колесников В.Г. Индивидуальные, генетически детерминированные и породные особенности некоторых молекулярных механизмов управляющих комплексов клетки: эритроцитов и спермиев // Весник аграрной науки.-l997.- №3.- C. 38-42.

12. Древаль Н.В., Щеголева Т.Ю., Колесников В.Г., Будянская Э.Н., Зюбанова Л.Ф. Анализ ключевых механизмов систем регуляции клеток для разработки экспресс-тестов индивидуальных особенностей организма при популяционных исследованиях // Експериментальна і клінічна медицина.- 2004.-№l.-

C. 89-93.

13. Паршикова Т.В., Щеголєва Т.Ю., Колесніков В.Г., Древаль Н.В. Використання КВЧ-діелектрометріЇ для оцінки фізіологічного стану мікроводоростей // Вісник КНУ ім. Т. Шевченка. Сер.біолог.науки.- 2003.- T.4l, №39-- С. 80-82.

14. Древаль Н.В., Щеголева Т.Ю., Колесников В.Г., Белозоров А.П., Милютина Е.И. Использование метода КВЧ диэлектрометрии для изучения фаз роста клеток E.coli // Радиофизика и электроника.- 200l.- Т. 6, № 2-3.- С. 34l-344.

15. Afsar M, Ding H. A novel open-resonator system for precise measurement of permittivity and loss-tangent // IEEE Tmns Inst & Meas.-200l.- Vol.50.- P. 402-405.

16. Хиппель А. Р., Диэлектрики и волны, пер. с англ. под ред. проф. Н.Г. Дроздова.- М.:Иностр.лит., l960.- 438 с.

17. Afsar M., Suwanvisan N., Yong Wang. Permittivity of low and high loss liquids in the frequency range of 8 to 40 GHz using waveguide transmission line technique // Microwave and Optical Technol.Letters.-2005.-Vol. 48.- P. 275 - 28l.

18. Мериакри В. В. Диэлектрическая спектроскопия мм и субмм диапазонов волн и её применения // Радиотехника.- 2005.- №8.- С. 97 - l02.

19. Ахадов Я.Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей.- М.: Издательство стандартов, 1972.-412с.

20. Щеголева Т.Ю., Колесников В.Г., Васильева Е.В., Васильев Ю.М., Алтухов А.Л. Применение

миллиметрового диапазона радиоволн в медицине.-Харьков: ХИМБ, 1999.- 233 с.

21. Каменев Ю.Е. ИСЫ-лазер с полым катодом // Квантовая электроника.-1999.-Том 26, №3.- С.269-270.

22. Шестопалов В.П., Литвиненко Л.Н., Масалов С А., Сологуб В.Г., Дифракция волн на решётках.— Харьков: Изд. Харьковского университета, 1973.- 288 с.

23. Саусворт Д.К. Принципы и применение волноводной передачи / Пер. с англ. В.И.Сушкевича. — М.: Сов. радио, 1955. - 699 с.

24. Щеголева Т. Ю. Измерение электрических параметров тонких образцов, полидисперсных, жидких и твердых диэлектриков с большим поглощением в

микроволновом диапазоне // Радиотехника и электроника.- 1981.- Т.26, №11.- С. 2328-2333.

25. Древаль Н.В., Колесніков В.Г., Камєнєв Ю.Ю., Філімонова А.О. "Спосіб визначення впливу на біологічний об’єкт” Деклараційний патент на корисну модель № 17488 (МПК А6Ш 5/02) від 15.09.2006 р.

26. Кольцов Ю. В., В. Н. Королёв. Комбинированное воздействие на биологические объекты инфракрасного и микроволнового излучения // Радиотехника и электроника.- 1999.- Т. 44, №6. - С. 743 - 745.

27. Привалов П.Л. Вода и её роль в биологических

системах // Биофизика.- 1968.- Т.13, вып.1.-

С. 163 - 177.

28. Павленко А. Р. Компьютер, мобильный... и здоровье? // доступ к электронной книге: http://www.ayus.md/nauchnye-publikatii .

МЕТОД ОЦІНКИ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВІДГУКУ БІОЛОГІЧНОЇ СИСТЕМИ ПРИ ДІЇ ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

Колесніков В.Г., Древаль Н.В., Каменєв Ю.Е., Комарь Г.И., Корж В.Г.

Розроблено метод аналізу електромагнітного відгуку клітинної системи на лазерний вплив в момент опромінення. Вивчено дію електромагнітних хвиль ИСМ лазеру (/" = 0,89 ТГц) на суспензію еритроцитів шляхом одночасної реєстрації в області дисперсії вільної води параметрів діелектричної проникності в міліметровому діапазоні радіохвиль (/" = 37,7 ГГц). Проведене дослідження дає змогу запропонувати новий підхід щодо вивчення механізмів дії низько-інтенсивного лазерного опромінення в реальному масштабі часу в системі вода - біологічний об’єкт, а також експериментальної оцінки біорезонансних частот системи.

Ключові слова: електромагнітний відгук, терагерцове випромінювання, діелектрична проникність, гідратація, суспензія еритроцитів, біорезонанс.

METHOD OF ELECTROMAGNETIC RESPONSE OF BIOLOGICAL SYSTEM TO LASER IRRADIATION Kolesnikov V.G., Dreval N.V., Kamenev Yu.E., Komar G.I., Korzh V.G.

The analysis technique of electromagnetic response of cellular system at direct influence of laser radiation is developed. Influence of electromagnetic waves from HCN laser f = 0,89 THz) on erythrocytes suspension by simultaneous registration in the field of dispersion of free water of parameters of complex dielectric permeability in a millimetric range of radiowaves f= 37,7 GHz) is investigated. It is enables to offer the new approach to study of mechanisms of action of low- intensive laser radiation in real time in system water - bioobject, and also an experimental estimation of bioresonant frequencies of system.

Key words: electromagnetic response, terahertz radiation, permittivity, hydration, erythrocytes suspension, bioresonance.