Спосіб визначення біологічного ефекту досліджуваного поля

1. Спосіб визначення біологічного ефекту досліджуваного поля, що полягає у порівнянні біологічних показників життєздатності дрозофіли, який відрізняється тим, що вимірюють та порівнюють показники кількості імаго дрозофіли, що розвинулись відповідно у контрольних та дослідних ємностях з однієї синхронної кладки яєць дрозофіли на 9-14 добу після впливу досліджуваного поля на вміщені у дослідних ємностях яйця дрозофіл, для чого спочатку, для отримання синхронної кладки яєць дрозофіли, до контрольних та дослідних ємностей зі свіжим поживним середовищем вміщують на 3 години у достатній кількості, наприклад по 30 особин до кожної ємності, запліднених самок дрозофіли, узятих на 3-4 добу після вильоту з пу U 2 46586 1 3 [2]. Недоліком цього способу є складність та необхідність використання коштовного обладнання. Відомий спосіб визначення впливу магнітного поля на клітину за активністю гену теплового шоку hsp 70, оснований на тому, що під впливом магнітного поля транскрипційна активність гену hsp 70 підвищується [3]. Недоліком цього способу також є складність та необхідність використання коштовного обладнання при його здійснені. Відомий спосіб визначення біологічного ефекту магнітного поля за підвищенням антиоксидантної ферментної активності клітин та пероксидазної активності у мишачих клітинах лінії 3T3-L1 [4]. Цей спосіб також незручний для використання у більшості лабораторій, тому що він потребує культивування клітин та проведення досить складних біохімічних аналізів. У аналогічному способі визначення біологічної дії вихрового магнітного поля [1] як критерій біологічної активності поля застосують зміни ферментативної активності, що є досить незручним, тому що потребує обладнання для кількісного визначення активності ферментів та коштовних реагентів. Другим недоліком зазначеного способу є необхідність створення складної та коштовної установки для обробки клітин магнітним полем. Найближчим за сукупністю ознак до корисної моделі, що заявляється, є спосіб визначення біологічного ефекту електромагнітного поля [5], який полягає у порівнянні біологічних показників життєздатності дрозофіли. Недоліком цього способу є те, що він дає змогу визначати біологічний ефект від впливу тільки лінійно поляризованого електромагнітного поля в залежності від його інтенсивності, а саме дозволяє відрізнити біологічний ефект більшої за інтенсивністю дії від менш інтенсивної дії під впливом мікрохвильового випромінювання, за допомогою визначення кількості нащадків дрозофіли. Дія зазначеного поля викликає зменшення кількості нащадків у мух, які були опромінені на стадії яйця. Технічною задачею корисної моделі є створення способу, який би з достатньою чутливістю до якісних характеристик, зокрема, напрямку циркулярної поляризації електромагнітного поля або напрямку обертання вихрового магнітного поля, чи потужності мікрохвильового випромінювання давав би змогу визначати біологічний ефект від впливу кожного, окремо узятого, досліджуваного поля. Для вирішення поставленої задачі у відомому способі, який полягає у порівнянні біологічних показників життєздатності дрозофіли, згідно з пропонованою корисною моделлю, вимірюють та порівнюють показники кількості імаго дрозофіли, що розвинулись відповідно у контрольних та дослідних ємностях з однієї синхронної кладки яєць дрозофіли на 9 - 14 добу після впливу досліджуваного поля на вміщені у дослідних ємностях яйця дрозофіл, для чого спочатку, для отримання синхронної кладки яєць дрозофіли, до контрольних та дослідних ємностей зі свіжим поживним 46586 4 середовищем вміщують на 3 години достатню кількість, наприклад по 30 особин до кожної ємності, запліднених самок дрозофіли, узятих на 3 - 4 добу після вильоту з пупаріумів, потім, після вилучення самок, яйця, що відкладені у дослідних ємностях, експонують у досліджуванім полі, після чого контрольні та дослідні ємності з яйцями дрозофіли уміщують у термостат та зберігають при температурі 24°С до проведення вимірювань. Також визначають біологічний ефект циркулярне поляризованих електромагнітних полів, коли тривалість експонування яєць дрозофіли в полі становить, наприклад, 10с. Також визначають біологічний ефект постійних магнітних полів з індукцією в межах 15-30мТл та магнітних полів вихрового типу, які обертаються за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки, коли експонування яєць дрозофіли в полі становить, наприклад, 10 хвилин, при температурі 20 - 25°С. Також визначають біологічний ефект мікрохвильових електромагнітних полів, які відрізняються за потужністю, коли тривалість експонування яєць дрозофіли в полі становить, наприклад, 10с. Сукупність суттєвих ознак способу, що заявляється, дозволяє забезпечити достовірне визначення біологічного ефекту електромагнітних та магнітних полів штучного походження, що відрізняються за якісними характеристиками. Приклади використання корисної моделі, що заявляється. Приклад 1 Визначення біологічного ефекту циркулярне поляризованих мікрохвильових електромагнітних полів. Для виконання експерименту брали запліднені самки дрозофіли лінії Canton-S на 3 добу після вильоту з пупаріуму. Відомо, що запліднені самки починають яйцекладку на. 2-3 добу після вильоту та продовжують її впродовж всього імагінального життя. Область максимуму кладки припадає на вік 4-5 діб. Для синхронізованої кладки 3 добові самки в кількості 30 особин поміщали до трьох контрольних та трьох дослідних ємностей зі свіжим поживним середовищем на 3 години. Потім ємності з відкладеними яйцями поміщали під апаратом, що генерує мікрохвильове випромінювання з частотою 36,64ГГц, на відстані 35см (потужність поля на 2 поверхні об'єкту складала 30мкВт/см ) та проводили експонування протягом 10с. Правостороннє та лівостороннє циркулярне поляризоване поле отримували за допомогою ґратчастого поляризатора. Після впливу дослідні та контрольні ємності знаходилися у термостаті при температурі 24°С. Вихід імаго оцінювали на 11 добу після впливу досліджуваного поля на яйця дрозофіли лінії Canton-S, що були відкладені у дослідні ємності. Досліди проводили у сухому приміщенні при температурі 20-21°С. У таблиці 1 та таблиці 2 наведені результати експериментів, проведених в узимку та улітку відповідно. 5 46586 6 Таблиця 1 Вид впливу на яйця дрозофіли лінії Canton-S контроль права поляризація ліва поляризація лінійна поляризація Показник кількості імаго дрозофіли, що розвинулось з однієї синхронної кладки самки самці 17±1,73 16,3±3,76 15,7±5,81 14,7±5,49 16,7±4,1 18±3,06 12,7±0,667 16,3±1,76 Таблиця 2 Вид впливу на яйця дрозофіли лінії Canton-S контроль права поляризація ліва поляризація лінійна поляризація Показник кількості імаго дрозофіли, що розвинулось з однієї синхронної кладки самки самці 38,7±4,37 30±3,61 16,7±2,85 12,3±3,18 21,7±8,41 22,7±8,57 20,7±4,41 14±3,61 Всі варіанти впливу мікрохвильового випромінювання мали негативний ефект на кількість імаго дрозофіли, що розвинулись з експонованих у досліджуваному полі кладок. Мікрохвильове випромінювання правої поляризації має більш виражений негативний ефект, ніж мікрохвильове випромінювання з лівою поляризацією. Приклад 2 Визначення біологічного ефекту постійних магнітних полів та магнітних полів вихрового типу. Для виконання експерименту брали запліднені самки дрозофіли лінії Oregon на 3 добу після вильоту з пупаріуму. Пробірки з відкладеними яйцями поміщали над апаратом, що генерує магнітне поле напруженістю 15мТ, на відстані 0,1см протягом 10 хвилин. Експеримент проводили за послідовністю, описаною у попередньому прикладі. У таблиці 3 та таблиці 4 наведені результати експериментів, проведених в узимку та улітку відповідно. Таблиця 3 Вид впливу на яйця дрозофіли лінії Oregon контроль Проти годинникової стрілки За годинниковою стрілкою Постійне поле Показник кількості імаго дрозофіли, що розвинулось з однієї синхронної кладки самки самці 45,3±1,2 42,0±1,73 25,0±2,85 23,0±2,52 47,7±4,26 39,3±5,78 30,7±4,48 30,7±2,1 З наведених даних видно, що під впливом магнітного поля кількість мух, що розвинулись з однієї синхронної кладки зменшувалася. При дії поля, яке обертається проти годинникової стрілки та постійного поля ефект є найбільшим, магнітне поле, яке обертається за годинниковою стрілкою, викликає менший ефект, ще менший ефект викликає постійне магнітне поле. Таким чином, магнітне поле низької інтенсивності (15мТ) має негативний ефект на плодючість дрозофіли, ступень впливу магнітного поля залежить від напрямку обертання поля. Таблиця 4 Вид впливу на яйця дрозофіли лінії Oregon контроль Проти годинникової стрілки За годинниковою стрілкою Постійне поле Показник кількості імаго дрозофіли, що розвинулось з однієї синхронної кладки самки самці 62,3±5,81 58±5,86 31,3±4,18 22,0±1,73 52,7±4,91 4б,3±5,21 25,3±1,2 25,3±2,19 Приклад 3 Визначення біологічного ефекту мікрохвильового випромінювання (частота 36,65ГГц) при тривалості експонування протягом 10 секунд за показниками життєздатності дрозофіли лінії Canton-S. Експеримент відбувався за послідовністю, описаною у прикладі 1. Обробку яєць мікрохвильовим полем здійснювали таким, чином. Пробірки з відкладеними яйцями уміщували під рупором антени, що випромі 7 46586 нювала сигнал, потужність сигналу змінювали за допомогою різної відстані від рупору антени (10см - 180мкВт/см2, 7см - 265мкВт/см2). Після впливу досліджуваного поля дослідні і контрольні ємності знаходилися у термостаті. Вихід імаго оцінювали на 12 добу. 8 У таблицях 5, 6 та 7 наведені результати експериментів, проведених в улітку, восени та узимку відповідно. Як можна побачити, мікрохвильове випромінювання викликає зменшення кількості імаго дрозофіли. Вплив більш інтенсивного випромінювання викликає більший ефект. Таблиця 5 Потужність мікрохвильового випромі- Показник кількості імаго дрозофіли, що розвинулось з однієї синхронної кладки нювання, яке впливало на яйця дрозофіли лінії Canton-S самки самці контроль 21.5±9.17 18±6.36 2 180мкВт/см 26±1.53 21±3.06 2 265мкВт/см 14.3±2.33 15.3±3.18 Таблиця 6 Потужність мікрохвильового випромі- Показник кількості імаго дрозофіли, що розвинулось з однієї синхронної кладки нювання, яке впливало на яйця дрозофіли лінії Canton-S самки самці контроль 23±9.07 17.3±6.64 180мкВт/см2 14±4.51 13.7±2.33 265мкВт/см2 15±5.03 12.7±6.12 Таблиця 7 Потужність мікрохвильового випромінювання, яке впливало на яйця дрозофіли лінії Canton-S контроль 180мкВт/см2 2 265мкВт/см Показник кількості імаго дрозофіли, що розвинулось з однієї синхронної кладки самки самці 18.7±0.333 14.3±1.2 14.3±0.667 9.67±2.4 7.67±2.85 10±3.06 Сукупність суттєвих ознак способу, що заявляється, дозволяє підвищити достовірність і експресність біотестування. Використання засобу, що пропонується, дає змогу підвищити чутливість експериментів з реєстрації біологічної ДІЇ слабких електромагнітних полів та дає змогу реєструвати не тільки відмінності електромагнітних полів, які пов'язані з різницею у їх потужності, але й якісні відмінності полів, що не пов'язані з потужністю полів. Все це дозволяє більш повно та достовірно досліджувати біологічну дію штучних електромагнітних та магнітних полів на живі істоти та здоров'я людини. Таким чином, запропонований метод дозволяє оцінити різницю біологічної дії полів, що відрізняються за якісними характеристиками, зокрема напрямком циркулярної поляризації електромагнітного поля або напрямком обертання магнітного поля. Джерела інформації: 1. Житник Н.Е., Новицки Я.В. и др. Вихревые магнитные поля в медицине и биологии // Вестник Комп’ютерна верстка О. Рябко новых медицинских технологий - 2000 - Т.7, №1 С.46-57 2. Tenuzzo В, Chionna A, Panzarini E, Lanubile R, Tarantino P, Di Jeso B, Dwikat M, Dini L. Biological effects of 6 mT static magnetic fields: a comparative study in different cell types. Bioelectromagnetics. 2006 Oct;27(7):560-77. 3. Goodman R., Blank M. Magnetic field stress induces expression ofhsp 70 // Cell Stress and Chaperones 1998.- 3, No21.- P.79-88. 4. Zwirska-Korczala К, Jochem J, AdamczykSowa M, Sowa P, Polaniak R, Birkner E, Latocha M, Pile K, Suchanek R.Effect of extremely low frequency electromagnetic fields on cell proliferation, antioxidative enzyme activities and lipid peroxidation in 3T3-L1 preadipocytes - an in vitro study. J Physiol Pharmacol. 2005.- V.56.- Suppi 6:101-108. 5. Atli E, Unlu H. The effects of microwave frequency electromagnetic fields on the development of Drosophila melanogaster. Int J Radiat Biol. 2006; 82(6): 435-441. Підписне Тираж 28 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