CC BY
40
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Метод позитронной аннигиляционной временной спектроскопии в изучении времени жизни позитрония в веществах канцерогенах и антиоксидантах. Данный метод основывается на электрофильной природе канцерогенов и полной противоположности им - антиоксидантах, и чувствительности метода ПАВС - изменение времени жизни позитрония, в зависимости от электронной плотности окружения. Рассматриваются различии аннигиляционных временных характеристик некоторых канцерогенов и антиоксидантов.
Ключевые слова: канцерогены, антиоксиданты, позитроний, позитронная аннигиляционная временная спектроскопия.
Pivtsaev A.A.1, Razov V.I.2
1 Postgraduate student, laboratorian, 2 PhD in Physics and mathematics, associate professor, Far Eastern federal university LIFETIME OF POSITRONIUM IN ANTI-OXIDANTS AND CARCINOGENS
Abstract
The method of positron annihilation lifetime spectroscopy in the study of the lifetime of positronium in the substance is carcinogenic and anti-oxidants. This method is based on the nature of the electrophilic carcinogens and a complete contrast -antioxidants, and the sensitivity of the method PAVS - change in the lifetime ofpositronium, depending on the electron density of the environment.We discuss the differences annihilation temporal characteristics of some carcinogens and antioxidants. Keywords: carcinogens, antioxidants, positronium, positron annihilation lifetime spectroscopy.
Биохимические исследования [1] показали, что канцерогенно-мутагенное действие проникших в организм самых разных химических соединений в первую очередь обусловлено их сильной электрофильностью, т. е. способностью эффективно акцептировать электроны биологически важных молекул - ДНК, ферментов. Как известно, свободные радикалы образуются в организме в результате метаболизма кислорода и представляют собой молекулы с не спаренным электроном на молекулярной или внешней атомной орбите и обладающие высокой реакционной способностью. Благодаря высокой электрофильности, свободные радикалы оказывают повреждающее действие на белки и липиды клетки и клеточных мембран, в частности, могут вызывать модификацию нуклеиновых кислот и ферментов, изменение структур и свойств гормонов и их рецепторов.
Существуют и вещества, останавливающие свободнорадикальные реакции - это вещества антиоксиданты. И нами предположено, что если все канцерогены являются сильно электрофильными, то время жизни позитрония (Ps), в таких веществах, должно быть мало по сравнению с его собственным и со временем жизни в других веществах, не относящихся к канцерогенам. В антиоксидантах время жизни Ps должно быть значительно выше его собственного времени жизни.
В нашей лаборатории была исследована и показана возможность использования метода позитронной аннигиляционной временной спектроскопии (ПАВС) для быстрого и эффективного выявления канцерогенных свойств веществ, по значению долгоживущей временной компоненты т3 атома позитрония [2]. Граничным значением между веществами канцерогены и не канцерогены является т3 = (1,005±0,005) нс. Данное значение было получено при исследовании явных канцерогенов, сильных и слабых электрофилов.
Ряд начинался (слева) с очень сильных канцерогенов [3], первым из которых стоит C21H20BrN3, с т3 = 0,590 нс, а последним из них AlF3, с т3 = 0,990 нс (очень слабый канцероген). Затем располагается группа веществ, которые не являются канцерогенами. Начинается она C2H6OS, с т3 = 1,115 нс, и завершает её - CH2Cl2, с т3 = 1,475 нс. Примерной границей (маркёром) между этими двумя группами - канцерогены и не канцерогены, является значение т3 = (1,005+-0,005) нс.
И в дальнейшем исследовании было предположено, что время жизни позитрония в антиоксидантах должно быть гораздо больше, чем в канцерогенах. Это явление должно быть схоже с предотвращением свободнорадикальных реакций, путём отдачи позитрону своего электрона, для образования позитрония.
В данной работе методом ПАВС исследовались канцерогены и антиоксиданты для того, чтобы: рассмотреть различие временных характеристик позитрония в данных веществах.
Материалы и методы.
Метод позитронной аннигиляционной временной спектроскопии (ПАВС) основан на измерении времени жизни позитрония - время между образованием позитрония и уничтожением позитрония с испусканием двух гамма квантов. Позитроний (Ps) это водородоподобный атом позитрон-электрон, который образует позитрон с электронами окружения при попадании в исследуемое вещество.
120
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Рис. 1 - Схема распада источника 22Na
Для использования метода ПАВС необходим спектрометр быстро-быстрых совпадений PAL «ORTEC», содержащий источник позитронов 22Na, рисунок 1.
Суть метода в определении времени жизни позитрония - в измерении скорости счета запаздывающих совпадений между ядерным у-квантом с энергией 1,28 МэВ (старт - начало отсчета времени) и одним из у-квантов с энергией 0,511 МэВ, испущенных при аннигиляции позитрония (стоп-сигнал). Получаемый при съеме спектр представляет собой суперпозицию нескольких спектров с различными временами жизни, рис.2. Спектр обрабатывается программой Palsfit. [4]
Для решения поставленной цели были выбраны канцерогены: C2iH20BrN3, CCl4, и антиоксиданты: витамин Е и бета-каротин, и нейтральное вещество H2O, в котором время жизни позитрония близко к собственному.
Измерения проводились на спектрометре быстро-быстрых совпадений PAL «ORTEC», использовался радиоактивного источника 22Na с активностью ~300 кБк, аппаратное разрешение, рассчитанное по временной линии 60Co, составило 187±7 пс.
Результаты
Полученные, после обработки спектров, аннигиляционные временные данные веществ представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Значение времени жизни т3 позитрония
Вещество C21H20BrN3 CCl4 H2O Betta-carrotin Vitamin Е
Т3 (нс) 0,591 0,909 1,230 2,011 2,101
Обсуждения
Исходя из полученных выше данных видно, что метод позитронной аннигиляционной временной спектроскопии эффективно определил все исследованные вещества - канцерогены, нейтральное и антиоксиданты, по значению долгоживущей временной компоненты т3.
Практические данные подтверждают теоретические предположения. При попадания в антиоксидант к позитрону присоединяется электрон окружения (электрон самого вещества) и и более на него практически ничего не воздействует. Таким образом время жизни Ps значительно выше собственного времени жизни и тем более в канцерогенах. При попадании позитрона в канцероген ему самостоятельно необходимо «оторвать» электрон от атома,
121
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
у которого итак их недостает и вследствие чего происходит потеря энергии позитрона. Вследствие этого образованный позитроний имеет маленькую энергию и быстро происходит аннигиляция - уничтожение Ps.
Всё вышесказанное указывает на то, что метод ПАВС «видит» различии электронных плотностей канцерогенов и антиоксидантов, а так же подтверждает процессы, происходящие в свободнорадикальных реакциях за счёт антиоксидантах.
Литература
1. E. C. Miller, Cancer Res. 38, 1479 (1978)
2. Pivtsaev A. A., Razov V. I. A study of chemical carcinogens by the positron annihilation lifetime spectroscopy. Journal of applied spectroscopy. V. 80, № 5, 2013. 806 - 809.
3. U.S.Department of Health and Human Services National Toxicology Program, Report on Carcinogens, Twelfth Edition, 2011Nechaev A. P. and other, Pishevaya himiya, SPB: GIORD, 2007 g.
4. http://www.palsfit.dk
Соколов Г.М.
Профессор доктор технически наук Поволжский государственный технологический университет ТРИГОНОМЕРИЧЕСКОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ЧИСЕЛ. ЭЛЕМЕНТАРНОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ПОСЛЕДНЕЙ (ВЕЛИКОЙ) ТЕОРЕМЫ П. ФЕРМА
Аннотация
Рассмотрено тригонометрическое отображение действительных чисел. На основании этого получено элементарное доказательств последней (великой) теоремы П. Ферма.
Ключевые слова: действительные, числа, теорема, Ферма.
8око1оу G-М.
Professor, PhD in Engineering Volga State University of Technology
TRIGONOMETRICAL REPRESENTATION OF REAL NUMBERS ELEMENTARY LAST (GREAT)
P. FERMAT’S THEOREM PROOF
Abstract
Trigonometrical representation of real numbers has been considered. On the grounds of that the elementary last (Great) P. Fermat’s theorem proof has been achieved.
Keywords: real, numbers, theorem, Ferma.
f f теорема. Если a, b, c n i n , n чл - положительные целые числа, то a + b Ф c при n > 2, где n - целое
Т положительное число.
Напишем выражение
an + bn = cn, (1)
откуда
c = njan + bn (1')
Смысл доказательства теоремы состоит в том, что следует установить, при каких целочисленных значениях n в выражении (1) совмещаются одновременно целые числа a, b, c .
Рассмотрим один из трех равнозначных случаев. Установим, при каких целочисленных значениях n в выражении (1) при целых a, b число c является целым. (В двух других при целых a, c в отношении целостной совместимости аналогично исследуется число b или при целых b, c исследуется a ).
Справедливы неравенства c = Ца" + bn < a + b, c = y/a" + bn > a — b. выражают стороны треугольника (рис.1 -а).
Следовательно, числа a, b, c
Рис. 1. Числа a, b, c как стороны треугольника
В векторной форме (рис. 1 -б)
c = a + b
(2)
122
