Спосіб вимірювання дози біоактивного ультрафіолетового випромінювання

1. Спосіб вимірювання дози біоактивного ультрафіолетового випромінювання, який полягає в тому, що молекули стероїдів, здатні до фотоперетворень під дією вищевказаного ультрафіолетового випромінювання, опромінюють світлом, біоактивна дія якого підлягає контролю, який відрізняється тим, що молекули стероїдів поміщають в рідкокристалічну матрицю, принаймні один оптичний параметр якої змінюється внаслідок фотоперетворень молекул стероїдов, ініційованих вищевказаним ультрафіолетовим випроміненням, і за зміною цього оптичного параметра рідкокристалічної матриці визначають одержану при опроміненні дозу біоактивного ультрафіолетового випромінювання. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як стероїд використовують ергостерин (провітамін D2). U 2 (19) 1 3 15712 4 молекул ДНК, опромінені зразки далі піддають В основі синтезу вітаміну D лежить фотоізоспеціальній, часто тривалій обробці у лабораторії. меризація стероїду (7-дегідро-холестерину або Тому до недоліків біологічних методів слід зарахуергостерину) при поглинанні ультрафіолетового вати тривалість визначення дози і неможливість випромінення, завдяки чому утворюється безпосеконтролю ультрафіолетового випромінення на редній попередник вітаміну D - провітамін D. Таким місці (in situ). чином, фотосинтез провітаміну D in vitro може бути Відомі способи контролю біоактивного ультвикористаним для контролю вітамін-Dрафіолетового випромінення, засновані на реєстсинтезувальної активності ультрафіолетового вирації фотофізичних або фотохімічних процесів, що промінення. Необхідно зауважити, що термін вітавідбуваються під дією опромінення у середовищі, мін D вживається тут у загальному смислі, хоча чутливому до ультрафіолетової радіації. відомі дві хімічні форми вітаміну D: вітамін D2, або Як приклад можна навести спосіб контролю ергокальциферол (С28Н440/), утворюється із ерультрафіолетового випромінення, заснованний на гостерину (провітаміну D2) під дією ультрафіолевимірюванні ступеня потемніння полімерних пластового опромінення у рйслинах, тоді як синтез вітинок із полісульфону і поліфеніленоксиду внаслітаміну D3, або холекальциферолу (С27Н440) док фотодеградації під дією ультрафіолетового відбувається у шкірі ссавців внаслідок фотохімічвипромінення [A.Davis, G.H.W.Deane, and ної ізомеризації 7-дегідрохолестерину (провітаміну B.L.Diffey, Possible dosimeter for UV radiation, D3). При цьому схеми реакції синтезу цих двох Nature (London) 261(1976) 169-170]. Зміну оптичної вітамінів повністю аналогічні. густини полімерних пластинок реєструють на фікВперше фотосинтез провітаміну D (модель In сованій довжині хвилі за допомогою спектрофотоvitro) було використано для визначення сезонних метра і визначають одержану дозу ультрафіолезмін вітамін-В-синтезувальної активності сонячнотового опромінення з допомогою градуювального го випромінення [A.R. Webb/ L.W. Kline, M.F. графіка. Holick, Influence of season and latitude on the Відомий спосіб візуального контролю дози cutaneous synthesis of vitamin D3; exposure to winter ультрафіолетового опромінення, заснований на sunlight in Boston and Edmonton will not promote зміні кольору фоточутливої плівки/ що викликана vitamin D3 in human skin, J. Clin, Endocnnol. ультрафіолетовим опроміненням [Див., наприклад, Metabol. 67 fl988/) 373-378]. З цією метою етанольA.Mills, S-K. Lee, and M. Sheridan, Development of a ний розчин 7-дегідрохолестерину опромінювався в novel UV indicator and dosimeter film, The Analyst, кварцевій пробірці/ і концентрація накопиченого 130(7) (2005) 1046-1051; I.Horkay, N.Wikonkal, провітаміну D, визначалась з допомогою хроматоJ.Patko, G.Bazsa, M.Beck, A.Ferenczi, Z.Nagy, графічного аналізу, що виключало можливість конM.Racz, T.Shalay, SUNTEST: a chemical UVB тролю ультрафіолетового випромінення In situ. radiation dosimeter, J. PhotocAejn. Photobiol B: Biol. Суттєвого прогресу було досягнуто завдяки 31 (1995) 79-82; Sun Signals Kids UV Sensors розробці оригінального спектрофотометричного (http://www.mexitanproducts.corn/)]. Після належноаналізу, внаслідок чого було запропоновано «Спого калібрування кожному кольору ставлять у відсіб контролю біоактивного ультрафіолетового виповідність певну дозу ультрафіолетового опроміпромінення» [И.П.Теренецкая, К.О.Теренецкий, нення. Способ контроля биоактивного ультрафиолетовоЯк правило, спектральна чутливість матеріаго излучения, Патент на изобретение UA №19525 лів, використовуваних у вищезгаданих способах, А (см. Бюлл. №6 от 25.12.1997 года)], який є найвідповідає еритемному спектру дії (СІЕ erythema ближчим аналогом і полягає в наступному. Розчин action spectrum) [Commission Internationale 7-дегідрохолестерину в етанолі опромінюють у d^Eclairage, A reference action spectrum for стандартній кварцевій спектрофотометричній кюultraviolet induced erythema in human skin, C.I.E. J. , веті. Спектр поглинання розчину реєструють спек6 (1987)17-22.], і в переважній більшості відомі трофотометром у діапазоні 230-330 нм до і після способи персонального контролю направлені на опромінення, і з допомогою наступної комп'ютерпопередження надмірних доз ультрафіолетового ної обробки записаних спектрів визначають концеопромінення для запобігання опіків та інших негантрацію утвореного провітаміну D, яка і є мірою тивних наслідків. одержаної антирахітичної ультрафіолетової біодоПроте, широко відомо, що важливим позитивзи. ним наслідком ультрафіолетового опромінення є До недоліків цього способу належать: синтез вітаміну D3 у шкірі людини. Нестача вітамі- використання розчину 7-дегідрохолестерину/ ну D3 приводить до виникнення рахіту у дітей і що утруднює його застосування як персонального остеопорозу у дорослих. Крім того, останнім часом біодозиметра ультрафіолетового випромінення; виявлено, що багато які серйозні захворювання - складність спектрофотометричного аналізу, серця і внутрішніх органів можуть бути обумовлеякий потребує відповідної кваліфікації; ними дефіцитом вітаміну D3. Таким чином, конт- необхідність використання коштовних гермероль специфічної антирахітичної біологічної актитизованих крихких кварцових кювет. вності ультрафіолетового випромінення, а саме, Задачею цієї корисної моделі є усунення вийого вітамін-D-синтезувальної здатності, набирає щевказаних недоліків. Ця задача вирішується особливої ваги, зокрема з огляду на існуючу паншляхом поміщення молекул підхожого стероїду в демію дефіциту вітаміну D [Michael F.Holick, рідкристалічну матрицю, в якій фотоперетворення, Vitamin D: A Millenium Perspective, J. Cell. Blochem., а саме - зміни просторової структури молекул сте88 (2003) 296-307]. роїду, ініційовувані ультрафіолетовим випроміненням, спричиняють зміни просторової структури 5 15712 6 самої матриці, що приводить до зміни її оптичних лись лампою Эл-30 протягом 12 і 30 хвилин (жоввластивостей, за якими і судять про одержану при тий і зелений кольори/ відповідно), опроміненні дозу біоактивного ультрафіолетового Приклад 1. Пристрій виконано у вигляді клиновипромінення. вої комірки, заповненої сумішшю нематичного рідПри цьому рікристалічний зразок поміщають кого кристалу з домішкою 7-дегідрохолестерину, між двома прозорими у видній області пластинкащо є фоточутливим матеріалом 1 (Фіг.1). Комірка ми, причому, принаймні одна з них пропускає вискладена із двох прямокутних пластин 2, виготовмірюване ультрафіолетове випромінення, або ж лених із прозорого матеріалу; при цьому принаймкапсулюють його в полімерному матеріалі, а контні одна із пластин пропускає ультрафіолетове вироль одержаної дози здійснюють за реєстрацією промінення, що має бути виміряне. Для утворення змін оптичних властивостей рідристалічного зразклина з однієї сторони комірки між пластинами ка візуально або апаратно. вміщено прокладку 3 товщиною d=20 60мкм. Для визначення антирахітичної дози як стероЛегування нематичного рідкого кристалу хіраїд використовують 7-дегідрохолестерин (провітальними молекулами 7-дегідрохолестерину індукує мін D3) . в ньому холестеричну макроспіраль, що приводить Для визначення вітамін-D-синтезувальної акдо утворення в клиновій комірці смуг Канотивності як стероїд використовують як 7Гранжана, які добре видно при її поміщенні між дегідрохолестерин (провітамін D3) / так і ергостесхрещеними поляризаторами. Концентрацію 7рин (провітамін D3) . дегідрохолестерину і товщину прокладки d підбиДля визначення здатності ультрафіолетового рають таким чином, щоб кількість No утворюваних випромінення викликати фотодеградацію вітаміну смуг дорівнювала 3-5. D як стероїд використовують ергокальциферол Пристрій працює наступним чином: (вітамін D3) або холекальциферол (вітамін D3) . Клинову комірку, заповнену нематичним рідЯк рідкристалічну матрицю використовують ким кристалом з домішкою 7-дегідрохолестерину, нематичний рідкий кристалл або холестериконепоміщають між схрещеними поляризаторами і фікматичну суміш, смуга селективного відбивання сують кількість N0 смуг Кано-Гранжана до опроміякої лежить у видній області спектру. нення (Фіг.2). За необхідності холестериконематичну суміш Клинову комірку експонують протягом часу t, капсулюють у полімерному матеріалі, прозорому в знову поміщають її між схрещеними поляризатоультрафіолетовій і видній області спектру. рами і фіксують кількість смуг Nt, що змінилася при Пропонований спосіб контролю вітамін-Dультрафіолетовому опроміненні внаслідок фотосинтезувальної активності ультрафіолетового виперетворень 7-дегідрохолестерину, оскільки утвопромінення може знайти широке застосування в рювані фотопродукти мають іншу закручувальну екології, медицині, косметології та ін.: здатність. На Фіг.2 подано приклад зміни кількості - для щоденного контролю сонячного ультрасмуг Кано-Гранжана від початкового числа N0=3 до фіолетового випромінення, здатного ініціювати кінцевого Nt=5. синтез вітаміну D; Біодозу ультрафіолетового опромінення ви- для дозиметричного контролю штучних джезначають за зміною числа N=Nt-N0 спостережурел ультрафіолетового випромінення (ламп і лаваних в комірці смуг Кано-Гранжана із попередньо зерів); побудованого калібрувального графіка. - для персонального контролю антирахітичних Приклад2. Пристрій виконано у вигляді плосультрафіолетових доз при епідеміологічних дослікопаралельної комірки, заповненої сумішшю немадженнях; тичного рідкого кристалу з домішкою оптично ак- для контролю одержаної антирахітичної дози тивної добавки, яка викликає його забарвлення, і з ультрафіолетового опромінення в фізіотерапевтидодатком 7-дегідрохолесте-рину/ що є фоточутличних кабінетах і соляріях; вим матеріалом. Комірка складена із двох прямо- в зоології/ біології, океанології, сільскому госкутних пластин, виготовлених із прозорого матеріподарстві і т.д. алу; при цьому принаймні одна із пластин Запропонований спосіб ілюструється наступпропускає ультрафіолетове випромінення/ яке ними прикладами пристроїв, в який він використопідлягає вимірюванню. вується, з посиланнями на такі фігури. Пристрій працює наступним чином: На Фіг.1 схематично показано поперечний пеПеред опроміненням фіксують візуально колір реріз клинової комірки: а) - вигляд зверху, b) - вирідкристалічної суміші або апаратно довжину хвилі гляд збоку, поперечний переріз. смуги селективного відбивання. Опромінюють зраНа Фіг.2 наведено фотографії клинової комірзок випроміненням/ біологична дія ультрафіолетоки, заповненої нематичним рідким кристалом з вої компоненти якого підлягає вимірюванню. Фікдомішкою 7-дегідрохолестерину, поміщеної між сують (візуально чи апаратно) зміну кольору схрещеними поляризаторами, до опромінення рідкристалічної комірки, обумовлену фотоперетлампою Эл-30 і після ультрафіолетового опроміворенням 7-дегідрохолестерину, супроводжуванення протягом 20 хвилин. ним зміною його закручувальної здатності, при На Фіг.3 наведено фотографію рідкокристалічультрафіолетовому опроміненні (Фіг.3). ної комірки з трикомпонентною сумішшю (нематиВимірювання антирахітичної дози ультрафіочний рідинний кристал + оптично активна добавка летового випромінення проводять за зміною дов+ 7-дегідрохолестерин), одну зону якої (червоний жини хвилі смуги селективного відбивання, що колір) було заекрановано, а дві інших опромінювавизначається апаратно, або візуально за зміною 7 15712 8 кольору (аналогічно застосуванню лакмусового рювання біодози ультрафіолетового випромінення папірця для визначення рН розчинів). з використанням заявлюваного способу. Очевидно, що фотоперетворення стероїдів, Таким чином, реалізація заявлюваного спосоініційовані ультрафіолетовим опромінюванням, бу не обмежується вищеописаними прикладами, можуть впливати і на інші оптичні властивості рідякі можуть бути модифікованими в рамках формукористаличної матриці, внаслідок чого можлива ли корисної моделі, наведеної в прикладеній заявреалізація і інших пристроїв, що здійснюють виміці. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601