CC BY
12
УДК 544.4
Богатов Н.А., Савина А.С., Зоткин А.П., Халаджан Е.А.
ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНЫХ АКСИАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЙОДИНОЛА
Богатов Никита Алексеевич, м.н.с. факультета Фундаментальных наук; e-mail: [email protected]
Савина Анастасия Сергеевна, старший преподаватель кафедры физики*;
Зоткин Александр Павлович, студент 3 курса факультета нефтегазохимии и полимерных материалов*; Халаджан Евгения Арменовна, студентка 3 курса факультета биотехнологии и промышленной экологии*; Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия *Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
Представлены результаты исследования влияния низкочастотных полей на антимикробную активность препарата йодинола. Установлено, что в зависимости от времени воздействия инфразвуковых колебаний, биохимические свойства йодинола претерпевают изменения
Ключевые слова: низкочастотные воздействия, звукохимические процессы, инфразвук, йодинол, антимикробная активность.
INFLUENCE OF LOW-FREQUENCY AXIAL VIBRATIONS ON BIOCHEMICAL PROPERTIES OF IODINOL
Bogatov Nikita Alekseevich, Savina Anastasiya Sergeevna*, Alexander Pavlovich Zotkin*, Evgeniya Armenovna Khaladzhan*
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia
*D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The results of a study of the effect of low-frequency fields on the antimicrobial activity of the iodinol preparation are presented. It was found that, depending on the time of exposure to infrasonic vibrations, the biochemical properties of iodinol undergo changes
Keywords: low-frequency effects, sound-chemical processes, infrasound, iodinol, antimicrobial activity.
Инфразвуковые аксиальные колебания обладают рядом свойств, таких как малая энергетическая емкость воздействия, высокая проникающая способность, малый коэффициент затухания и т.д. Поэтому они не представляли интереса, как объект исследования в области фундаментальной и прикладной химии. Однако в середине 80-х годов прошлого века разными группам отечественных физиков и химиков было установлено, что инфразвуковые аксиальные воздействия могут приводить к протеканию различных химических процессов, таких как диспергирование, эмульгирование, дегазация жидкостей, и др. [1]. В настоящее время появляются работы, которые доказывают, что низкочастотные акустические поля могут оказывать влияние на биохимические активные супрамолекулярные соединения, содержащие в себе йод [2-3]. В частности, был экспериментально обнаружен эффект оптимальной частоты, при которой скорость химического превращения значительно увеличивается. А также, установлено, что в поле низкочастотных аксиальных воздействий хелат, - йод-поливинилпирролидон, - и клатраты - амилоидин, амилопектоиодин и йод-поливиниловый спирт - претерпевают необратимый процесс диссоциации. При этом ни в одной из известных нам работ не акцентировано внимание на изменение биохимических свойств. Поскольку
описанные ранее соединения обладают антибактериальной активностью, актуальным становится вопрос об изменении их биохимических свойств в поле низкочастотных аксиальных воздействий.
Представленная работа посвящена исследованию влияния инфразвуковых аксиальных колебаний частотой 15 гц и амплитудой 2,2 см на антибактериальную активность супрамолекулярного соединения йод-поливиниловый спирт (Йод-ПВС), известного как медицинский препарат йодинол. Экспериментальный стенд представляет собой линейный колебательный контур, генератор низкочастотных сигналов Г3-112, подключенный через усилитель, подающий электрическую мощность 10 Вт на колебательный контур. Подается синусоидальный сигнал, который посредством фторопластового поршня вводится в исследуемую систему йод-ПВС. Реактор, в котором происходит звукохимическая реакция, представляет собой мерный цилиндр (плоскодонный) на 100 мл, который заполнен на половину мерного объема исследуемым раствором. Все характеристики установки, такие как добротность, резонансная частота, полоса пропускания и т.д. описаны достаточно подробно в работах [2,3]. Изменения концентрации раствора йод-ПВС определялись методом абсорбционной спектроскопии (спектрофотометр ЮНИКО-1204).
Исходный раствор готовился из медицинского препарат йодинол путем разбавления его дистиллированной водой в 20 раз. После этого один образец (образец 1) подвергали низкочастотному воздействию в течение 20 минут, другой образец (образец 2) - в течение 60 минут. Производили измерение оптической плотности (X = 590 нм) до и после воздействия. Для большей точности эксперимент повторяли 3 раза, а полученные результаты обрабатывали в соответствии с ГОСТ Р 50779.22-2005 (доверительная вероятность была принята за 0,95). В результате, у образца 1 оптическая плотность уменьшилась на 10,5%, а у образца 2 - на 29,7%.
Оценку антимикробной активности проводили с помощью суспензионного метода в соответствии с Р 4.2.2643-10. Оценку ингибирующего эффекта оценивали визуально по наличию или отсутствию роста тест-штаммов микроорганизмов в жидкой и на твердой питательной среде. Сравнение проводили с контролем опыта, которым являлся посев тест-штаммов в жидкой питательной среде без добавления исследуемых растворов. В соответствии с рекомендациями Р 4.2.2643-10 исследования были повторены трижды. В опытах также рассматривался образец йодинола, не подвергнутый воздействую низкочастотных колебаний (образец 3), и образец йодинола, который также подвергался низкочастотному воздействию и не был разбавлен в 20 раз (образец 4).
Как показали исследования, препарат «Йодинол» в отношении спорообразующих бактерий В^иЬй^ не проявил биоцидного действия в условиях эксперимента. При воздействии препарата в течение 5 минут отмечался рост тест-штамма на питательной среде, что соответствует общебиологической закономерности о более высокой устойчивости спорообразующих форм к различным биоцидным добавкам. Более того, не был выявлен спороцидный эффект при воздействии на споробразующие
бактерии B.subtilis всех экспериментальных образцов № 1, 2 и 3 (рис.1)
Рис.1. Рост тест-штамма B.subtilis ВКПМ - В-13183
после воздействия экспериментальных образцов в течение 5 минут
Как показали исследования, разбавление препарата «Йодинол» в 10 раз ( образец №3) привело к потере его фунгицидной активности при 5-минутном воздействии на тест-штамм дрожжей Candida albicans ВКПМ-У-3108. (рис. 2). Однако, при последующем воздействии на рабочий раствор «Йодинола» инфразвуком в отношении дрожжей Candida albicans обнаружена тенденция к снижению количества жизнеспособных клеток при увеличении дозы излучения инфразвука. Подсчет количества выросших клеток дрожжей на плотной питательной среде показал, что величина снижения количества жизнеспособных клеток составила 95%. Однако эта доза обработки препарата ( образец №2) оказалась недостаточной для биоцидного эффекта в отношении дрожжей ( табл. 1, рис. 3).
Таблица 1.
Количество жизнеспособных клеток дрожжей Candida albicans при 5-минутном воздействии на них исследуемых образцов
Показатели Образец №1 Образец №2 Степень снижения количества жизнеспособных клеток,%
Количество жизнеспособных клеток Candida albicans, КОЕ/мл 3,3 х 103 1,7 х 102 95
Рис.2. Результаты посева тест-штаммов микроорганизмов при 5-минутном воздействии рабочего раствора препарата «Йодинол»
Рис.3 Рассев дрожжей С. а11)к;т из образцов №1 и №2 на плотной питательной среде
Главным результатом представленной работы является следующее: экспериментальным путем установлено, что под действием низкочастотных аксиальных воздействий препарат йодинол
претерпевает не только диссоциацию, но и существенно изменяет свои антибактериальные свойства. При этом отметим, что эффективность действия ифразвука на антимикробную активность препарата йод-ПВС определяется особенностями тест-микроорганизма и дозой воздействия инфразвука на препарат.
Список литературы
1. Маргулис М.А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция. - М.: Химия. - 1986. -288с.
2. Болдырев В.С. Действие низкочастотных колебаний на биохимически активные структуры: дис. ... канд. тех. наук. М., 2013. 118 с.
3. Фадеев Г.Н., Болдырев В.С., Ермолаева В.И. Биологически активные клатраты амилоиодин и амилопектоиодин в поле низкочастотных акустических воздействий // Доклады академии наук. - 2012. - Т. 446. - № 4. - С. 446-470.
4. Фадеев Г.Н., Болдырев В.С., Богатов Н.А., Николаев А.Л. Особенности окислительно-востановительного процесса в поле низкочастотного воздействия // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные Науки -2020. - №1. - С.80-90
5. Богатов Н.А. Иод-крахмальный комплекс в поле низкочастотных акустических воздействий // Молодежный научно-технический вестник. Электрон. Журн. - 2014. - № 3. Режим доступа: http://ainsnt.ru/doc/717470.html (дата обращения: 09.10.20.).
6. Болдырев, В. С. Дестабилизация соединения хелатной структуры поливинилпирролидон-йода в поле низкочастноных воздействий / В. С. Болдырев, В. И. Ермолаева, В. В. Синкевич, Г. Н. Фадеев. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. — 2017. — № 4. — С. 90-99.
