Спосіб впливу низькоінтенсивним просторово неоднорідним когерентним лазерним випромінюванням на біологічні об’єкти

Спосіб впливу низькоінтенсивним когерентним лазерним випромінюванням на біологічні об'єкти, який відрізняється тим, що застосовується спеціально сформоване просторово неоднорідне в и со ко контрасти є світлове поле плямистої чи смугастої структури, у якому характерний період чергування темних і світлих ділянок задається співмірним з розмірами клітин чи клітинних органел біологічного об'єкта, що опромінюється, спосіб застосовується самостійно або в сполученні з медикаментозним впливом Винахід відноситься до біологи, мікробіологи, ветеринарії і може бути використай для стимуляції результаті інтерференції прямого і відбитого світла Таким чином, світлове поле, що безпосередньо впливає на біологічні об'єкти, має випадкову просторову структуру Випадковість і неконтрольований характер виникнення просторової неоднорідності розподілу інтенсивності світла є причиною недостатньої ефективності даного методу (до -30%), і низької повторюваності, нестабільності результатів впливу Задачею винаходу є створення способу впливу низькоінтенсивним когерентним лазерним випромінюванням на біологічні об'єкти шляхом застосування спеціально сформованого просторовонеоднорідного в и со ко-контрастного світлового поля плямистої чи смугастої структури, у якому характерний період чергування темних і світлих областей задається сумірним з розмірами клітин чи клітинних органелл біологічного об'єкта, що опромінюється, здійснення впливу самостійно або в сполученні з медикаментозним впливом, що забезпечує підвищення ступеня впливу низькоштенсивного лазерного випромінювання на біологічні об'єкти, досягнення кращої повторюваності результатів впливу, зниження доз супутніх препаратів або придушення ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЖИВИХ організмів Відомий спосіб впливу низькоштенсивного лазерного випромінювання на біологічні об'єкти в сполученні з медичними препаратами з метою придушування ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ патогенних мікроорганізмів ( А с СРСР 1 263 261, Спосіб лікування трофічних виразок, приор 18 11 82, опубл 15 10 86, A61N5/00) Недоліком даного способу є те, що в ньому використовується номінальне однорідне лазерне освітлення, яке в ДІЙСНОСТІ має випадкову просторову структуру Ефективність і стабільність результатів впливу даного методу не зазначені Найбільш близьким є спосіб впливу низькоштенсивного випромінювання гелій-неонового і гелий-кадмиєвого лазерів на бактерії, виділені при гнійно-запальних процесах, що викликає як стимуляцію, так і придушення их ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ (Тка ченкоТЄ Вплив випромінювання гелій-неонового і гелий-кадмиевого лазера на бактерії, виділені при гнійно-запальних процесах Автореф дис к м н -Ростов-на-Дону, 1985) Недоліком даного способу є те, що використовується номінальне однорідне лазерне освітлення Проте, просторова неоднорідність розподілу інтенсивності світла неминуче виникає при проходженні когерентного світла через неоднорідно поглинаюче і заломлююче середовище (спеклкартина, каустики, єффект Тальбота), а також у Опромінення біологічного об'єкта низькоінтенсивним просторово неоднорідним когерентним лазерним випромінюванням спеціально сформованим у вигляді в и со ко контрастного світлового поля плямистої чи смугастої структури, на відміну ю (О 46592 або клітинних органеллах, топологія якого відповівід прототипів де застосовується однорідне поле, дає необхідним умовам для ефективного впливу дозволяє врахувати вплив градієнта і топології Таке поле може бути сформоване при наклаоптичного поля, що в свою чергу підвищує ступінь денні один на одного двох чи більше когерентних впливу на біологічні об'єкти і поліпшує повторювапучків світла під заданими кутами, при пропусканні ність результатів, застосування способу в сполуабо відбитті когерентного світла од ВІДПОВІДНИХ ченні з медикаментозним препаратом дозволяє дифракційних решіток чи голограм, у вигляді підвищити ступінь впливу лазерного опромінення і спекл-картини, яку одержують при пропусканні знизити дозу медикаменту когерентного світла крізь фазовий транспарант ВІДМІННІСТЬ впливу лазера від всіх інших джеабо його дифузному відбитті від екрана с заданирел світла, полягає утому, що когерентне лазерне ми розмірами оптичних неоднорідностей випромінювання здатне формувати просторово неоднорідне світлове поле з дрібнозернистою Вплив здійснюють самостійно або в сполученструктурою (великою просторовою частотою) у ні з іншими факторами, у першу чергу медикамендосить великому об'ємі тозним впливом БІОЛОГІЧНИЙ ВПЛИВ ВИЯВЛЯЄ не саме світло, а Для підтвердження ДІЄВОСТІ запропонованого наявність високого градієнта світлового поля в способу було проведено серію експериментів по місцях чергування темних і світлих ділянок, що вивченню впливу інтерференційного поля, отриприводить до спрямованого дрейфу і дифузії поманого при накладенні 2 лазерних пучків однакодуктів фотолізу і концентрації їх у місцях, що обувої потужності (метод 1 із приведених вище) на мовлені топологією світлового поля Просторова культури мікроорганізмів, які вирощували на твертопологія світлового поля повинна підбиратися і дих живильних середовищах в чашках Петрі формуватися з урахуванням характеру фотостиПриклад 1 мульованих процесів, що проходять в об'єкті Це Для опромінювання використовували чисту дуже важливо при впливі на проходження реакцій культуру Psevdomonas arugmosa (лікарняний на базовому, клітинному рівні, тому що найважлиштам, Грам негативний) і змішана культура, що віші біологічні процеси пов'язані з дифузією і отримана з носоглотки здорової людини Бактерідрейфом молекул усередині клітини, у тому числі альну суспензію готували в розрахунку 103 мікрочерез мембрани як самої клітини, так і її органелл бних тіл у 1мл і розсівали по 0 1мл на 1 чашку Петрі газоном, тобто на 1 чашку висівали ~10 2 Наявність у біологічному середовищі локальмікробних тіл У розведену культуру вводився анних електричних полів, у тому числі індуктованих тибіотик (цефазолін для Psevdomonas arugmosa і просторово неоднорідним світловим полем, вигентоміцин для змішаної культури) у дозі ЗООд у кликає зміну зарядового стану мембран, що може 1мл безпосередньо перед посівом і наступним приводити до великих зрушень у життєвому циклі опроміненням клітин, це також сильно впливає на проникнення крізь мембрани електрично активних молекул біоПісля опромінювання посіви шкубували при логічно активних речовин (токсини, антибіотики, 37°С протягом доби Облік результатів проводили ets) прямим підрахунком вирослих колоній, при неможливості відокремити колонії одну від одної облік Найбільший ефект, пов'язаний з лазерним проводили по площі заросту впливом на клітину, КЛІТИННІ мембрани і мембрани клітинних органелл повинний досягатися, коли Для опромінення використовувалось випроміхарактерний розмір чергування темних і світлих нювання He-Ne лазера ЛГН-222 (фіг 1), Л=632нм, ділянок і розмір клітин або клітинних органелл ЩІЛЬНІСТЬ потужності склала ~2мвт/см2, час опроблизькі мінення - 2 хвилини Просторова частота інтерференційної картини, утвореної накладенням 2 лазеНа фіг 1 показано принципову схему пристрою рних пучків, складала 1000 ЛІНІЙ на міліметр для опромінювання, що має лазер (1), об'єктиврозширювач (2), дільник (3), дзеркало (4) та чашку Опроміненню піддавали половину чашки ПетПетрі (5), на фіг 2 - Порівняльні результати впливу рі, друга (неопромшена) половина використовуваінтерференційного поля на ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ бактелася для контролю рій (ліва половина чашки Петрі освітлювалась, У результаті експериментів було отримано доправа - затемнювалась А - Psevdomonas aragiстовірне посилення дії антибіотиків (гноблення nosa, В - мішана культура), на фіг 3 - Залежність ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ бактерій) при впливі інтерференступеню впливу від просторової частоти інтерфеційним полем (фіг 2) ренційного поля (К - співвідношення числа колоній Приклад 2 у неосвітленій і освтленій частині чашки Петрі) Проводилась серія експериментів для визначення ступеня лазерного впливу від просторової Заропонований спосіб здійснюють таким чичастоти інтерференційної картини ном На біологічні об'єкти впливають низькоштенУ якості культур, що опромінюються, викориссивним просторово неоднорідним когерентним товували чисту культуру Stafilacoccus aureus (лікалазерним випромінюванням, при цьому випромірняний штам, Грам позитивний), антибіотик, що нювання спеціально сформоване у вигляді високо застосовувався - гентоміцин контрастного світлового поля плямистої чи смугасДослід проводився так само, як і в прикладі 1, тої структури, в якому характерний період чергуале просторова частота інтерференційної картини вання темних і світлих областей сумірний з розмізмінювалась при ЗМІНІ кута сходження лазерних рами клітин або клітинних органелл біологічного пучків від 0 (однорідне освітлення) до -6000 ЛІНІЙ об'єкта, який опромінюється, що забезпечує наявна міліметр (зустрічні пучки) ність високого градієнта оптичного поля в клітинах Була показана наявність сильної залежності 46592 біологічні об'єкти, поліпшення повторюваності і ступеня лазерного впливу від просторової частоти стабільності результатів впливу інтерференційної картини Пік впливу було досягВін так само може бути використаний у ДОСЛІнуто при просторових частотах -1000 ЛІНІЙ на міДНИЦЬКІЙ роботі НДІ біологічного і медичного наліметр, що відповідає розмірам даних мікроорганіпрямків змів КІЛЬКІСТЬ КОЛОНІЙ на опроміненій половині чашки Петрі зменшилась більш ніж у 6 разів у поУ випадку успішного проходження КЛІНІЧНИХ ІСрівнянні з неопромшеною ПИТІВ ВІН також може знайти застосування у ветеринари і КЛІНІЧНІЙ практиці для посилення впливу і При низьких просторових частотах -100 ЛІНІЙ досягнення більш стабільних результатів при лана міліметр і менше до однорідного освітлення зеротерапп і зниження доз супутніх препаратів ефект впливу був відсутній (фіг 2) Ці дані є підтвердженням ДІЄВОСТІ запропоноДаний спосіб може бути використаний для ціваного способу леспрямованої модифікації окремо взятої клітини за допомогою спеціально сформованих оптичних Даний спосіб може бути використаний в біолополів ги і мікробіологи для збільшення ступеня впливу низькоінтенсивного лазерного випромінювання на В А Фіг.2 ФІГ.1 Фіг. З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71