16Получена оценка влияния параметров УЗ на просветление кожи человека с помощью ОК. Результаты свидетельствуют о статистически значимом повышении ЭОП при применении сонофореза и ОК. Максимальная ЭОП составила 35 ± 6% спустя 30 минут после нанесения олеиновой кислоты и сонофореза при параметрах облучения 1 МГц, 2 Вт/см в непрерывном режиме. Время достижения 20% ЭОП вдвое меньше при использовании сонофреза с частотой 3 МГц и интенсивностью 1 Вт/см по сравнению со случаем без облучения УЗ.
Библиографический список
1. Costantini I., Cicchi R., Silvestri L., Vanzi F., andPavone F. S. In-vivo and exvivo optical clearing methods for biological tissues: review // Biomed. Opt. Express. 2019. vol. 10. no. 10. P. 5251 5267.
2. Genina E.A., Bashkatov A.N., Sinichkin Yu.P., Yanina I.Yu., Tuchin V.V. Optical Clearing of Tissues: Benefits for Biology, Medical Diagnostics and Phototherapy // Chapter 10 in: Handbook on Optical Biomedical Diagnostics, Vol. 2: Methods, 2nd ed., Valery V. Tuchin, Bellingham, Washington: SPIE Press. 2016. P. 565-937.
3. Polat B. E., Hart D., Langer R., and Blankschtein D. Ultrasound-mediated transdermal drug delivery: mechanisms, scope, and emerging trends // J. Control. Release. 2011. vol. 152. no. 3. P. 330 348.
4. Акопян В.Б. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. // М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана. 2005. 224 с.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ
КЛЕТОЧНОЙ ЛИНИИ ГЛИОМЫ КРЫСЫ (С6) ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА
Н. А. Бабкина1, В.В. Винник1, А.С. Фомин1, А.П. Рытик1, 2 1 А.А. Широков , О.В. Семячкина-Глушковская
1 Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН, г. Саратов
E-mail: ra4csz@yandex.ru
Аннотация: В работе приведены результаты исследований по влиянию сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ) на частотах 60, 129 и 150 ГГц при плотности мощности 4мВт/см2 на жизнеспособность монослойной клеточной линии глиомы крысы С6. Можно заключить, что получены предпосылки и использованию сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ) на частотах 60, 129 и 150 ГГц для разработки физиотерапевтических методов и создании метода физического курирования роста глиомы.
Ключевые слова: глиома, воздействие СВЧ-излучения, жизнеспособность клеточной линии.
Гипоксия характерна для солидных опухолей, а для их лечения применяется, в частности, гипербарическая оксигенация. Изменения
концентрации кислорода влияют на антиоксидантные пути, что ведет к изменению сигнализации о выживаемости клеток [1]. Данные о влиянии гипербарической оксигенации на глиому не однозначны и требуют дополнительных исследований [1]. Можно заключить, что наличие кислорода в опухолевом процессе имеет значение для ее роста.
В настоящее время имеется ряд работ, подтверждающих механизм изменения реакционной способности кислорода путем влияния на него электромагнитного излучения на частотах спектра поглощения [2,3].
В связи с этим целью работы явилось выполнение сравнительного анализа жизнеспособности монослойной клеточной линии глиомы крысы С6, при воздействии сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ) на частотах 60, 129 и 150 ГГц при плотности мощности 4 мВт/см . Выбранные частоты 60 и 129 ГГц входят в спектры поглощения атмосферного кислорода, частота 150 ГГц характерна для спектральной линии поглощения оксида азота [4,5]. Клетки культуры помещали каждый час в течении 6 часов из термостата под рупор СВЧ- генератора на 5 минут непрерывного воздействия (рис.1). Время до начала воздействия излучения от начала посева на питательную среду составляло 24 часа.
В работе приведены результаты исследований по влиянию сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ) на частотах 60, 129 и 150 ГГц при плотности мощности 4 мВт/см2 на жизнеспособность монослойной клеточной линии глиомы крысы С6.
Можно заключить, что в данной работе получены предпосылки к использованию сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ) на частотах 60, 129 и 150 ГГц для разработки физиотерапевтических методов и создании метода физического курирования роста глиомы.
/
5
Рис.1. Блок-схема экспериментальной установки: 1. Генератор сигналов высокочастотный Г4-142; 2. Рупорная металлическая антенна; 3. Колба с питательной средой; 4. Регистрирующее устройство (видеокамера); 5. Термостат (Biosan Thermo
Scientific)
Установка имеет следующие основные элементы: 1. Генератор сигналов высокочастотный Г4-142-предназначены для использования в качестве источников СВЧ колебаний при настройке, регулировке и испытаниях радиотехнических устройств миллиметрового диапазона волн.
Уровень мощности изменяли от 0 до максимальной 4*10" Вт при помощи аттенюатора, проградуированного от 0 до 100дБ.
Погрешность установки частоты: 1%
А) Аппарат КВЧ терапии и миллиметрового диапазона (1-10мм) крайне высокой частоты молекулярных спектров оксида азота (150 ± 0,75 ГГц) и кислорода (129 ±0,75 ГГц).
2. Рупорная металлическая антенна
3. Колба с питательной средой. Клетки глиомы крысы C6 в питательной среде ДМЕМ с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки и антибиотиков пенициллин 105ед/л, стрептомицин 100 мг/л. (Среда во время облучения была открыта)
4. Регистрирующее устройство (Видеокамера)
5. Термостат (Biosan Thermo Scientific, прибор, предназначенный для поддержания постоянной температуры)
Клетки линии глиомы крысы С6 [6] культивировали в питательной среде ДМЕМ с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки и антибиотиков (пенициллин 105ед/л, стрептомицин 100 мг/л). Клетки культивировали в 6-ти луночном планшете, вносили 0,5*105 кл/лунка. По достижении 70-90% монослоя клеток, проводили облучение клеток. Через 24 часа проводили подсчет общего количества живых клеток. Жизнеспособность культур оценивали с помощью окрашивания 4%-ным раствором трипанового синего цвета (BioRad, США), клеточную суспензию смешивали с реактивом, в соотношении 1:1. Через 5 мин проводили подсчет общего количества и доли живых клеток, на автоматическом счетчике клеток TC20 (BioRad, США). Препараты вносились в 3 повторах, эксперимент повторяли 3 раза. Воздействие СВЧ излучения на жизнеспособность клеток оценивали по следующим показателям:
1. общая концентрация клеток; 2) концентрация живых клеток; 3) концентрация мертвых клеток; 4) жизнеспособность клеток (% живых клеток от их общего количества). Статистический анализ данных.
Все исследования проводили в трех технических повторах.
Подсчитывали среднее значение и величину разброса от него в Excel (Microsoft, США). Оценку достоверности различий жизнеспособности клеток при разных условиях хранения проводили с использованием U-критерия Манна-Уитни.
Результаты эксперимента показаны на рисунке 2 и приведены в таблице №1.
Так же жизнеспособность культур оценивали с помощью окрашивания пропидиум иодидом и бисбензимидом (Hoechst 33342) по стандартному методу [7,8]. Суспензию клеток культивировали в питательной среде DMEM с добавлением пропидиум йодида 5 мкг/мл и бисбензимида 5 мкг/мл при 370С с 5% содержанием СО2, в течении 10 мин.
Рис.2. Фотографии клеток С6, контрольной группы (А) и после воздействия СВЧ на частотах 60, 129 и 150 ГГц (B, C, D) при плотности мощности 4 мВт/см2, окрашенные пропидиум иодидом и бисбензимидом.
Из рисунка 2 видно, что гомогенность окрашенной среды при подсчете живых клеток разная, наибольшее отличие наблюдается в случае воздействия излучения на частоте 150 ГГц. Данные по количеству живых клеток представлены в следующей таблице №1.
Таблица 1
Количествожизнеспособных клеток
Исследуемая группа Количество всех клеток, *105 кл/лунка Количество живых клеток, *105 кл/лунка Количество всех клеток, в % Количество живых клеток, в %
Контроль 1,59 ± 0,19 0,94 ± 0,28 100 ± 12% 100 ± 11,8%
150 NO ГГц 2,01 ± 0,35 1,01 ± 0,15 126,2 ± 22,2% 107 ± 6,3%
129 O2 ГГц 1,77 ± 0,08 0,9 ± 0,09 111,3 ± 5,0% 95,8 ± 4,1%
60 ГГц 1,88 ± 0,39 0,91 ± 0,09 118,1 ± 24,8% 96,5 ± 3,9%
Из результатов анализа таблицы можно сделать вывод, что воздействие СВЧ излучения на число живых клеток не значительно и зависит от частоты СВЧ излучения. В частности, наблюдается схожая тенденция для двух линий спектра поглощения кислорода 60 ГГц и 129 ГГц, что говорит об одинаковом механизме влияния этого излучения. На частоте 150 ГГц наблюдается практически противоположный эффект.
По результатам проведенных исследований можно заключить, что воздействии сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ) на частотах 60 ГГц и 129 ГГц при плотности мощности 4 мВт/см2
51
оказывают угнетающее воздействие на клеточную линию С6 [6] , снижая метаболическую активность и количество живых клеток в процентном соотношении, а при воздействии излучения на частоте 150 ГГц активирует клеточный метаболизм клеточной линии С6, при этом повышается процент жизнеспособных клеток, относительно контрольной группы (таблица №23).
Таблица 2
М м
контр. 100,0 10,5
60 ГГц 83,1 8,1
129 ГГц 113,3 9,4
150 ГГц 102,2 5,9
Таблица 3
Общее количество клеток, в % от контрольной группы
М м
контр. 100,0 12,5
60 ГГц 88,4 12,3
129 ГГц 112,7 11,8
150ГГц 119,7 10,5
Полученные данные по воздействию сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ) на частотах 60, 129 и 150 ГГц при плотности мощности 4 мВт/см могут быть использованы для разработки физиотерапевтических методов и создании метода физического курирования роста глиомы.
Библиографический список
1. Моэн И., Стур Л. Гипербарическая оксигенация и рак - обзор (перевод с англ. Митрохина А.А.) // Исследования и практика в медицине. 2015. Т. 2. №1. С.84-94.
2. Бецкий О.В., Майбородин А.В., Креницкий А.П., Киричук В.Ф., Тупикин, В.Д., Рытик А.П., Кириязи А.С. Молекулярные HITRAN-спектры газов метаболитов в терагерцовом и ИК- диапазонах частот и их применение в биомедицинских технологиях // Биомедицинская радиоэлектроника. 2007. № 8-9. С. 89-94.
3. Девятков Н. Д., Голант М. Б., Бецкий О. В. Миллиметровые волны и их Роль в процессах жизнедеятельности. — М.: Радио и связь, 1991.
4. Адамсон А. Физическая химия поверхностей: перевод с англ. М.: Мир. 1979. 568 с.
5. Затухание в атмосферных газах. Серия P. Распространение радиоволн Рекомендация Международного союза электросвязи МСЭ-R. P.676-9 (02/2012). 22 с
6. Мамаева С.Е. Атлас хромосом постоянных линий человека и животных. -М. Научный мир. 2002. Science 1968. 161: 370; Fed.Proc. 1968. №27. С. 720.
7. Böhmer, R.-M. Flow cytometric cell cycle analysis using the quenching of 33258 Hoechst fluorescence by bromodeoxyuridine incorporation. Cell Tissue Kinet., 12: 101-110, 1979.
8. Loken, M.M. 1980. Simultaneous quantitation of Hoechst 33342 and immunofluorescence on vi-able cells using a fluorescence activated cell sorter. Cytometry 1:136-142.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОЛЕИНОВОЙ И ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТ НА ОПТИЧЕСКОЕ ПРОСВЕТЛЕНИЕ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА
IN VIVO
В.Чарыкова1, М. Юсупова1, С.М. Зайцев1,2, А.Н.Башкатов1,3, В.В.Тучин13'4, Э.А.Генина1,3 Саратовский национальный исследовательский
государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
2
Университет Лотарингии, г. Нанси, Франция
3Национальный исследовательский Томский государственный университет 4Институт проблем точной механики и управления, РАН, г. Саратов E-mail: vsteklyanova@mail.ru
Аннотация: В статье описаны исследования, направленные на разработку эффективного метода повышения оптического просветления кожи человека in vivo с помощью полиэтиленгликоля-400 (ПЭГ-400) с добавлением олеиновой кислоты (ОК) или водного раствора гиалуроновой кислоты (ГК) в качестве агентов, усиливающих проницаемость эпидермиса. Также для ускорения диффузии иммерсионных жидкостей использовались микродермабразия и сонофорез. Для визуализации кожи использовался оптический когерентный томограф с центральной длиной волны источника излучения 930±5 нм. Максимальное увеличение оптической глубины зондирования кожи (~ 1.38 раза) наблюдалось при использовании смеси ОК/ПЭГ-400 через 25 мин после начала эксперимента.
Ключевые слова: визуализация кожи, олеиновая кислота, гиалуроновая кислота, полиэтиленгликоль-400, оптическая глубина зондирования, оптическая когерентная томография.
Преодоление эпидермального барьера для повышения эффективности оптического просветления кожи человека in vivo является достаточно сложной задачей и привлекает большое колическтво исследователей [1-3].
В качестве объекта исследования в данной работе была использована область кожи тыльной стороны кисти руки четырёх добровольцев (двое мужчин и две женщины в возрасте от 19 до 24 лет).
В качестве компонентов иммерсионных агентов были использованы полиэтиленгликоль-400(ПЭГ-400) (Sigma-Aldrich, США), олеиновая кислота (ОК) (Radiacid® 0212, Oleon, Бельгия) и водный раствор гиалуроновой кислоты (ГК) с концентрацией 36 г/л (Эвалар, Россия). Использование олеиновой и гиалуроновой кислот обусловлено тем, что они способствуют увеличению проницаемости рогового слоя эпидермиса и являются безопасными для организма.
