CC BY
0Свойства водных растворов белков после воздействия импульсного лазерного излучения.
Е.И. Нагаев, В.И. Пустовой, Р.М. Саримов, А.В. Симакин, И.В. С.В. Гудков
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, 119991 ГСП-1, г. Москва, ул.
Вавилова, д. 38
Водные растворы, в том или ином виде, присутствуют практически во всех живых системах. Даже в простейших растворах часто присутствуют растворенные газы и нанопузыри. Под влиянием разных внешних воздействий могут меняться параметры даже такого, казалось бы, простого объекта [1,2]. Гораздо все сложнее в коллоидных растворах, чаще всего встречающихся в природе. Большинство биологических жидкостей представляют собой коллоидные системы. Поэтому изучение влияния физико-химических факторов на свойства таких растворов является актуальной задачей.
Одним их таких воздействий является лазерное, широко применяемое в современной медицине. Лазеры широко применяются в диагностике, терапии, хирургии и косметологии. Воздействие лазерного излучения на биологические ткани хорошо изучено. Однако элементарные процессы, проходящие в организме при лазерном воздействии, мало изучены. Одним из важнейших биологических объектов являются белки. Влияние лазерного излучения на белки мало изучено. Для исследования свойств белков широко используются водные растворы белков.
Целью данной работы было исследовать влияние лазерного излучения с длиной волны 1064 нм на водные растворы белков. Известно, что излучение на длине волны 1064 хорошо поглощается водой, что делает возможным использование таких лазеров для хирургических вмешательств. Хорошо изучено влияние подобного лазерного скальпеля на биологические ткани, однако, остается слабо изученным вопрос о влиянии импульсного лазерного излучения на структуру и свойства белковых коллоидов, хотя данное изучение позволило бы понять, как хирургический лазер влияет на состояние белков в организме пациента, в том числе и иммунных.
В данной работе проведено изучение влияния продолжительного импульсного лазерного излучения на структуру и свойства водных растворов трех белков: бычьего сывороточного альбумина, лизоцима и IgG. Растворы были приготовлены при pH 7.4. В качестве источника излучения использовался Nd:YAG лазер со следующими характеристиками: длина волны излучения 1064 нм, частота следования импульсов 1 кГц, время импульса 3.6 нс., энергия в импульсе 8 мДж. Растворы облучали в течение 30 минут.
После облучения растворы исследовались с помощью фотонной корреляционной спектроскопии, спектроскопии УФ -видимого диапазонов, флуоресцентной спектроскопии, рефрактометрии. Изменения зависят от типа белка и времени воздействия. Однако, во всех случаях наблюдалось уменьшения диаметра гидродинамической оболочки растворов, что может свидетельствовать о частичной фрагментации белков в растворе. Во всех случаях увеличивалось поглощение белковых растворов в области аминокислотных остатков. Нами зарегистрирован процесс денатурации белка, вызванный локальным нагревом плазмы, его агрегацию, вызванную ударными, акустическими волнами и образованием АФК и частичную фрагментацию белков, вызванную воздействием плазмы. Полученные нами результаты показывают, что 30-минутное воздействие лазером с указанными выше характеристиками оказывает влияние на белковые коллоиды, характер изменений зависит от времени воздействия и типа белка.
1. Gudkov S. V. et al. Effect of mechanical shaking on the physicochemical properties of aqueous solutions //International journal of
molecular sciences. - 2020. - Т. 21. - №. 21. - С. 8033.
2. Gudkov S. V. et al. Physical and chemical changes that occur in water when drops fall on a hard surface (rain, waterfall, shower)
//Journal of Molecular Liquids. - 2024. - Т. 401. - С. 124686.
