Спосіб активації метаболічних процесів і підвищення ефективності синтезу білків в живих організмах “комплексний біофізично-біохімічний наностимулювальний ефект борисевича-каплуненка-косінова”

1. Спосіб активації метаболічних процесів і підвищення ефективності синтезу білків в живих організмах шляхом введення в корм або в живильне середовище регуляторної добавки, який відрізняється тим, що за регуляторну добавку застосовують водний колоїдний розчин наноаквахелатів біогенних металів, стабілізованих карбоновою кислотою. 2. Спосіб активації метаболічних процесів і підвищення ефективності синтезу білків в живих організмах за п.1, який відрізняється тим, що до 100г корму додають приблизно 10 мл водного колоїдного розчину наноаквахелатів біогенних металів з концентрацією наночастинок 0,005-50мг/л. 3. Спосіб активації метаболічних процесів і підвищення ефективності синтезу білків в живих організмах за п.1 і п.2, який відрізняється тим, що застосовують щонайменше два біогенні метали, вибрані з групи, що включає магній, мідь, залізо, цинк, кобальт, марганець молібден, селен, хром, кремній, вісмут. 4. Спосіб активації метаболічних процесів і підвищення ефективності синтезу білків і живих органі U 2 UA 1 3 dida і Torulopsis на середовищах з вуглеводнями, спиртами або органічними кислотами, в якому в якості активатора мікробіологічного процесу використовують культуральну рідину, отриману після культивування мікроорганізмів: представників роду Candida, Torulopsis, Trichosporon, Rhodotorula i Cryptococcus (патент Японії N54-19462, С12С11/08 (36 (3) ВII), 1979). При додаванні 0,1-10,0% культуральної рідині в середовище вирощування мікроорганізмів відмічається приріст біомаси на 7-30% або збільшення виходу біомаси на 5-15%. Недоліком способу є те, що для активного росту мікроорганізмів доводиться використовувати разом з активатором росту (культуральною рідиною) живильне середовище, збагачене такими дорогими препаратами, як вітаміни: біотин, пантотенат кальцію, фолієва кислота, інозит, амінобензойна кислота, піридоксин, рибофлавін, тіамін. Цей факт є основним недоліком даного способу, оскільки застосування дорогих препаратів у складі живильного середовища вирощування мікроорганізмів мало реально при промисловій реалізації способу. Відомий спосіб стимулювання росту посівного міцелія шампіньйона на живильному середовищі, що містить зерно злаків, крейду і гіпс, в якому в живильне середовище в якості стимулятора росту вносять розчин селенату натрію (Патент России №2136141. СПОСОБ СТИМУЛИРОВАНИЯ РОСТА ПОСЕВНОГО МИЦЕЛИЯ ШАМПИНЬОНА. МПК A01G1/04. Опубл.: 10.09.1999). Недоліком цього способу є обмежена область його застосування. Відомий спосіб активації метаболічних процесів, що передбачає введення до складу середовища для вирощування мікроорганізмів активатора, в якості якого використовують суміш трьох хімічних сполук, що відносяться до групи амонійних солей арілоцтових кислот загальної формули C6H4R1.R2C2H2O2.NH.C6H15O3, де R1=Н , СІ, СН3; R2=-О, -S, -SO2, узятих в співвідношенні 1-10:110:1-10 при загальній кількості суміші 1,0.10-10 1,0.10-1г з розрахунку на 1г отримуваної або оброблюваної біомаси (Патент России № 2092547. СПОСОБ АКТИВАЦИИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, РОСТА РАСТЕНИЙ И КЛЕТОК РАСТЕНИЙ. МПК C12N1/00, C12N5/00, A01G1/00. Опубл.: 1997.10.10). Недоліками відомого способу є тривалий термін вирощування і обмежений вихід біомаси, що не сприяє його промисловій реалізації. Відомий спосіб активації дріжджів, що передбачає внесення до живильного середовища для культивування дріжджів металоорганічної сполуки. В якості металоорганічної сполуки використовують аквакомплексну сполуку міді з янтарною кислотою, молекулярна формула якої включає центральний іон міді, 2 лабільних молекули води і 2 ліганда (янтарна кислота), в концентрації 0,02-0,04мг/дм3 (Патент России №2350647. СПОСОБ АКТИВАЦИИ ДРОЖЖЕЙ. МПК C12N1/00. Опубликовано: 2009.03.27). Недоліком цього способу є обмежена область його застосування. 43415 4 Відомий спосіб активації метаболічних процесів і підвищення ефективності синтезу білків у сільськогосподарських тварин і птахів шляхом введення в корм тварині регуляторної добавки в кількості 0,3-1,0%, що містить карнитин, інозин, урацил або його похідні, лецитин, каротиноїди або β-каротин, пропан-1,2-діол, янтарну кислоту, пропіонову кислоту, глутамат натрію, вітамін В7, вітамін В12, вітамін В2 в певному співвідношенні (Патент России №2350367. СПОСОБ КОРРЕКЦИИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИНТЕЗА БЕЛКОВ У СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ. МПК А61Р3/02 (2006.01), А23К1/16 (2006.01), А61К31/205 (2006.01). Опубл.: 2009.03.27). Недоліками відомого способу є тривалий термін вирощування і обмежений вихід біомаси, що не сприяє його промисловій реалізації. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб активації метаболічних процесів, прискорення росту і розмноження мікроорганізмів, що включає вирощування мікроорганізмів на живильному середовищі, яке містить мікроелементи, і введення в склад живильного середовища активатора. При цьому в якості активатора використовують водний колоїдний розчин гідратованих наночастинок біогенних металів, або наночастинок оксидів біогенних металів або наночастинок гідроксидів біогенних металів або їх суміш і добавляють до 100г живильного середовища приблизно 10мл водного колоїдного розчину гідратованих наночастинок з концентрацией наночастинок 0,005-5мг/л (див. Заявка на патент України на корисну модель №u200813529. СПОСІБ АКТИВАЦІЇ МІКРОБІОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ, ПРИСКОРЕННЯ РОСТУ І РОЗМНОЖЕННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ «КОМПЛЕКСНИЙ БІОФІЗИЧНО-БІОХІМІЧНИЙ ЕФЕКТ В МІКРОБІОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСАХ; МПК (2006) C12R1/19, C12N1/00, C12N1/16, C12N5/00, A01G1/00, В82В83/00. Заявл. 24.11.2008) Недоліками відомого способу є обмежений вихід біомаси, що не сприяє його промисловій реалізації. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу. Це досягається за рахунок використання водного колоїдного розчину наноаквахелатів біогенних металів, стабілізованих карбоновою кислотою. Запропонований, як і відомий спосіб активації метаболічних процесів і підвищення ефективності синтезу білків в живих організмах здійснюють шляхом введення в корм або в живильне середовище регуляторної добавки і, відповідно до цієї пропозиції, в якості регуляторної добавки застосовують водний колоїдний розчин наноаквахелатів біогенних металів, стабілізованих карбоновою кислотою. При цьому до 100г корму додають приблизно 10мл водного колоїдного розчину наноаквахелатів біогенних металів з концентрацією наночастинок 0,005-50мг/л. Застосовують щонайменше два біогенні метали, вибрані з групи, що включає магній, мідь, залізо, цинк, кобальт, марганець, молібден, селен, хром, кремній, вісмут, а в якості карбонової кислоти використовується хар 5 чова карбонова кислота. Колоїдний розчин наноаквахелатів біогенних металів містить, мг/л: - наноаквахелат магнію, його оксиду, гідроксиду -0,5-20; - наноаквахелат міді, її оксиду, гідроксиду 0,03-3; - наноаквахелат заліза, його оксиду, гідроксиду - 0,1-15; - наноаквахелат цинку, його оксиду, гідроксиду - 0,005-0,5; - наноаквахелат собальта, його оксиду, гідроксиду - 0,001-0,2; - наноаквахелат марганцю, його оксиду, гідроксиду - 0,002-5; - наноаквахелат молібдену, його оксиду, гідроксиду - 0,001-0,3; - наноаквахелат селену, його оксиду, гідроксиду - 0,0005-0,1; - наноаквахелат хрому, його оксиду, гідроксиду - 0,00005-0,05; - наноаквахелат кремнію, його оксиду, гідроксиду - 0,002-0,2; - наноаквахелат вісмуту, його оксиду, гідроксиду - 0,003-0,3; - карбонова кислота - 10 - 1000; - вода - до 1000мл. У запропонованому способі в якості регуляторної добавки застосовують водний колоїдний розчин наноаквахелатів біогенних металів, стабілізованих карбоновою кислотою. Це підвищує ефективність способу. Встановлено, що наноаквахелати біогенних металів сприяють регенерації тканин, стимулюють метаболічні процеси в біологічних об'єктах. Виявлена інтенсифікація регенераційної активності при загоєнні ран у тварин при застосуванні наноаквахелатів металів, тобто посилення здатності до розмноження клітин. Під впливом наноаквахелатів біогенних металів виявлено значне прискорення росту мікобактерій і підвищення інтенсивності накопичення бактерійної маси (див. Нанотехнологія у ветеринарній медицині / В.Б. Борисевич, Б.В. Борисевич, В.Г. Каплуненко, М.В. Косінов та ін. (ред. проф. В.Б. Борисевич, проф. В.Г. Каплуненко). - К.: Ліра, 2009. - 232с). Водний колоїдний розчин наноаквахелатів біогенних металів отримують шляхом електроімпульсного диспергування гранул біогенних металів у воді (див. патент України на корисну модель №29856. СПОСІБ ОТРИМАННЯ АКВАХЕЛАТІВ НАНОМЕТАЛІВ "ЕРОЗІЙНО-ВИБУХОВА НАНОТЕХНОЛОГІЯ ОТРИМАННЯ АКВАХЕЛАТІВ НАНОМЕТАЛІВ". МПК (2006): B01J13/00, В82В3/00. Опубл. 25.01.2008, бюл. №2/2008). Колоїдний розчин наноаквахелатів біогенних металів містить, мг/л: - наноаквахелат магнію, його оксиду, гідроксиду -0,5-20; - наноаквахелат міді, її оксиду, гідроксиду 0,03-3; - наноаквахелат заліза, його оксиду, гідроксиду - 0,1- 15; - наноаквахелат цинку, його оксиду, гідроксиду - 0,005-0,5; 43415 6 - наноаквахелат собальта, його оксиду, гідроксиду - 0,001-0,2; - наноаквахелат марганцю, його оксиду, гідроксиду - 0,002-5; - наноаквахелат молібдену, його оксиду, гідроксиду - 0,001-0,3; - наноаквахелат селену, його оксиду, гідроксиду - 0,0005-0,1; - наноаквахелат хрому, його оксиду, гідроксиду - 0,00005-0,05; - наноаквахелат кремнію, його оксиду, гідроксиду - 0,002-0,2; - наноаквахелат вісмуту, його оксиду, гідроксиду - 0,003-0,3; - карбонова кислота - 10 - 1000; - вода - до 1000мл. Компоненти колоїдного розчину узяті в оптимальних співвідношеннях. При вмісті компонентів менше нижніх меж знижується біологічна активність живильного середовища. Вміст компонентів вище за верхні межі призводить до перевищення кількості мікроелементів, що може призводити до мікроелементозів. До 100г корму додають приблизно 10мл водного колоїдного розчину наноаквахелатів біогенних металів з концентрацією наноаквахелатів 0,005-50мг/л. При концентрації наноаквахелатів менше 0,005мг/л знижується біологічна активність корму і зменшується ефективність способу. Концентрація наноаквахелатів вище 50мг/л призводить до перевищення концентрації мікроелементів, що не стимулює метаболічні процеси і може призводити до микроелементозів. В якості карбонової кислоти використовується харчова карбонова кислота. Це підвищує біосумісність наноаквахелатів біогенних металів. Застосовують щонайменше два біогенні метали, вибрані з групи, що включає магній, мідь, залізо, цинк, кобальт, марганець, молібден, селен, хром, кремній, вісмут. Застосування декількох металів підсилює активацію метаболічних процесів за рахунок синергетичної дії мікроелементів. Метаболічна активність мікроелементів, застосованих у нановеличинах, зумовлена наявністю у наноаквахелатів металів корпускулярного і хвильового ефектів (Г.В. Павлов). Це цілком узгоджується із законами квантової фізики по відношенню поводження частинок такого роду безпосередньо в самому організмі. Різноманітні частинки, які знаходяться в розчині або суспензії у формі атомів, електронів і, можливо, інших більш менших за розмірами частинок, проявляють ті ж самі властивості, які характерні електронам у класичному фізичному аспекті. У перебігу фізико-хімічних реакцій наночастинки виступають у якості потужного донора і діють як сильний стимулятор перебігу фізичних і хімічних явищ. Вони сприяють процесам активації реакцій окислювально-відновлюваного типу, відновленню кисню і активації процесу дихання, який починається відразу після введення наноаквахелатів в тваринний організм. Біологічні ефекти карбоксилованих наноаквахелатів полягають у генерації енергії у формі вільних і поверхневих атомів, електронів, іонів, молекулярного кисню 7 і водню. Це узгоджується з поняттям квантової фізики і поведінкою елементарних фізичних частинок у циклі Кребса, що здійснюються за участю електронів, атомів водню і ряду металів. Існує ще один чинник вираженої різниці у стимулювальному впливі наночастинок мікроелементів на інтенсивність обміну речовин. Як відомо, мікроелементний гомеостаз тваринного організму при застосуванні мікроелементів у молекулярній формі багато в чому залежить від рівня концентрації білків-носіїв, металотіонеїнів тощо (лігандів) у крові і тканинній рідині для кожного з мікроелементів, При цьому лігандно-мікроелементний гомеостаз опосередкується через клітинні компоненти імунної системи, а також через збільшення числа вільних рецепторів до цих лігандів (А.П. Авцын, 1991), що робить його залежним від сукупної дії різних факторів не тільки зовнішнього, але і внутрішнього середовища, врахувати які практично дуже важко, а інколи і неможливо. При застосуванні наноаквахелатів мікроелементів, які в силу своєї природи вільно переміщуються (дифузійним, броуновським та іншими механізмами) по всіх компартаментах тваринного організму, потреба в лігандах відпадає, що сприяє більш вираженій дії мікроелементів і зумовлює їх відповідну біохімічну і фізіологічну активність при значно менших концентраціях, ніж при використанні мікроелементів у молекулярному масштабі. Застосування мікроелементів у вигляді наноаквахелатів супроводжується використанням їх у таких незначних кількостях, що це можна розцінювати як переведення металів з розряду звичайних мікроелементів у розряд ультрамікроелементів, без зменшення їх біологічних властивостей. Наноультрамікроелементи помітно впливають на посилення специфічної і неспецифічної резистентності тваринного організму, що дуже важливо в практиці профілактично-лікувальної діяльності, оскільки добитись повного знищення патогенних збудників у зовнішньому і внутрішньому середовищі тваринного організму ні теоретично, ні практично неможливо. Лише поєднання дії нанодезинфектантів з власною мікробо- вірусо- і фунгіцидною активністю тваринного організму, а також зі стимулювальним ефектом посилення резистентності тварин здатне створити необхідні умови надання тваринам високоефективної профілактично-лікувальної допомоги. Таким чином, виявлена інтенсифікація регенераційної активності при загоєнні ран у тварин, висока метаболічна активність наноаквахелатів і отримане значне посилення мікробіологічної продуктивності від застосування наноаквахелатів ( у 2 -3 разу в порівнянні з контролем) (див. Нанотехнологія у ветеринарній медицині / В.Б. Борисевич, Б.В. Борисевич, В.Г. Каплуненко, М.В. Косінов та ін. (ред. проф. В.Б. Борисевич, проф. В.Г. Каплуненко). - К.: Ліра, 2009. - 232с.) вказують на існування невідомого раніше механізму біостимулюючої дії наноаквахелатів на живі організми. Цю нову біостимулюючу дію доповнює відома біохімічна дія. Активація біологічних процесів, висока лікувальна ефективність, прискорення росту і розмно 43415 8 ження мікроорганізмів походить від комплексної дії біогенних металів на мікроорганізми. Стімулювальній і лікувальний вплив наноаквахелатів пов'язаний з унікальними властивостями представників наносвіту. У цьому масштабі розмірів властивості матеріалів - провідність, твердість, точка плавлення тощо поєднується з такими характеристиками світу атомів як корпускулярно-хвильовий дуалізм і квантові ефекти. З одного боку, спираючись на принципи нанотехнології, виражений стимулювальний вплив на організми необхідно розглядати з позицій біофізичних законів, а, з іншого, біогенні метали є кофакторами переважної більшості біохімічних процесів в живих системах, у зв'язку з чим є всі підстави стверджувати, що висока стимулювальна активність наноаквахелатів біогенних металів є наслідком комплексного біофізичнобіохімічного наностимулювального ефекту. Комплексний біофізично-біохімічний наностимулювальний ефект проявляє себе, з одного боку, дією на живі організми фізичними полями - електричним і магнітним, носіями яких є заряджені частинки. Така дія має квантову природу і відноситься до біофізики. З іншого боку, комплексний біофізичнобіохімічний наностимулювальний ефект проявляє себе дією на біохімічні процеси, де діючою основою є мікроелементи, і відноситься до біохімії. Сумісна синергетична дія фізичного і хімічного чинників призводить до вираженої активації біологічних процесів. Приклад Перевіряли активацію метаболічних процесів на прикладі продукування бактерійної маси мікобактерій. Готувалі завісь М. bovis штаму «Шахтар» - 1 міліграм культури на 1мл ізотонічного розчину натрію хлориду з проведенням мікроскопії. Готували завісь М. bovis штаму «Шахтар» - 1 мг культури на 1 мл ізотонічного розчину натрію хлориду з проведенням мікроскопії. Посіви проводили у контролі на живильне середовище Мордовського з рН6,5 та середовище для культивування мікобактерій ДП «Ветеринарна медицина» м. Харків з рН7,1, у досліді - на ті ж самі середовища з уведенням до їх складу колоїдного розчину наноаквахелатів Cu, Zn, Mg, Co, стабілізованого карбоновою харчовою кислотою. Облік росту колоній проводили через 2-3 дні протягом перших 10 днів та кожні 5 днів протягом наступних 80, з описом їх кількості та вивчення морфологічних та тинкторіальних властивостей мікобактерій. Розмір колоній визначали за наступними критеріями: а) дрібні колонії (розмір 1-2мм), б) середні колонії (розмір 2-4мм),в) великі колонії (розмір більше 4мм). Проведене дослідження ефективності середовища для виділення збудника із проб патологічного матеріалу з метою виявлення та опису змін, характерних для туберкульозу. Препарували лімфатичні вузли, спостерігаючі зміни характерні для туберкульозу, а саме казіозні та запнені некротичні вогнища. Суспензію патологічного матеріалу висівали на згадані середовища, визначаючі культуральні та морфологічні властивості мікобактерій. Статистичну обробку отриманих даних виконували на персональному комп'ютері із застосуванням 9 43415 програми «Статистика», використовуючі t-критерій Стьюдента. 10 Результати вивчення ростових властивостей мікобактерій на живильних середовищах представлено в таблиці 1. Таблиця 1 Середня кількість Дні появи пеМорфологічні характеколоній в 4-х пробірках на 10рших колоній ристики колоній й день від початку росту Середовище Музейний штам М. bovis : а) середовище Мордовського б) середовище Мордовського з наноаквахелатами Cu, Zn, Mg, Co в) середовище «Ветеринарна медицина» (Харків) г) середовище «Ветеринарна медицина» (Харків) з наноаквахелатами Cu, Zn, Mg, Co Польовий ізолят М. bovis : а) середовище Мордовського б) середовище Мордовського з наноаквахелатами Cu, Zn, Mg, Co в) середовище «Ветеринарна медицина» (Харків) г) середовще «Ветеринарна медицина» (Харків) з наноаквахелатами Cu, Zn, Mg, Co 22 3,0±0,28 R,S-форма, опуклі, матові, вологі 10 7,25±0,42*** S-форма, опуклі, матові, вологі 24 4,0±0,29• R,S-форма, опуклі, матові, вологі 11 7,75±0,21*** S-форма, опуклі, матові, вологі 27 2,25±0,49 R,S-форма, опуклі, матові, вологі 11 6,5±0,28*** S-форма, опуклі, матові, вологі 32 2,0±0,27 R,S-форма, опуклі, матові, вологі 12 6,75±0,42 S-форма, опуклі, матові, вологі Примітка: *** Р