Спосіб диференціації полікристалічних мереж тонких шарів амінокислот

Реферат: Спосіб диференціації полікристалічних мереж тонких шарів амінокислот включає проведення лазерної поляриметрії. Для встановлення критерію оцінки формування кластерних полікристалічних мереж амінокислот і розупорядкування напрямів оптичних осей парціальних кристалів визначають статистичний, кореляційний та фрактальний параметри структури дійсної складової джонс-матричних зображень "фазових" елементів. UA 84751 U (54) СПОСІБ ДИФЕРЕНЦІАЦІЇ ПОЛІКРИСТАЛІЧНИХ МЕРЕЖ ТОНКИХ ШАРІВ АМІНОКИСЛОТ UA 84751 U UA 84751 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до медицини, а саме терапії й може бути використана при оцінці параметрів лазерних поляризаційних полікристалічних мереж тонких шарів амінокислот у нормі та при патології крові людини. Відомо, що до оптичних властивостей основних складових більшості біологічних рідин відносяться природні амінокислоти, які містять амінні та карбоксильні групи. З оптичного погляду, більшість амінокислот існує у двох оптично активних формах, маючи L-конфігурацію (основна кількість) і D-конфігурацію (зустрічаються значно рідше). На важливість дослідження амінокислот вказує широке коло фізико-хімічних методів, які застосовуються. Можна виділити такі: хімічні, ферментативні, методи із застосуванням ізотопів, мікробіологічні, хроматографічні й оптичні методи. Оптичні методи визначення амінокислот використовують переважно спектральний аналіз. Важливою особливістю властивостей усіх відомих 22 амінокислот, які входять до складу білків, є наявність кристалічних властивостей, які формують оптичну активність речовини. Це дає можливість використання поляриметричного підходу до аналізу оптичних властивостей амінокислот (Основи лазерної поляриметрії. Біологічні рідини / О.Г. Ушенко, Т.М. Бойчук та ін. Чернівці: Чернівецький нац. ун-т, 2011.-656 с). Аналогом способу є дослідження Геліконова В.М. и др. (Геликонов В.М. Когерентная оптическая томография микронеоднородностей биотканей / В.М. Геликонов, Г.В. Геликонов, Н.Д. Гладкова // Письма ЖЭТФ.-1995. - Т. 61. - С. 149-153), які проводять аналіз діагностичних можливостей застосування когерентного лазерного випромінювання у вивченні структури біологічних тканин. Автори відмічають, що основу сукупності різноманітних (поляризаційних, когерентних, матричних, томографічних та ін.) методів оптичної діагностики біологічних шарів складають властивість прозорих речовин перетворювати площину поляризованого променя світла, його еліптичність і фазу. Недоліком способу-аналога є те, що не проводилися систематичні дослідження можливостей діагностики різноманітних біологічних рідин з використанням поляриметричних методів. Найближчий аналог способу є дослідження J.F. de Boer et al. (Determination of the depthresolved Stokes parameters of light backscattered from turbid media by use of polarization-sensitive optical coherence tomography / J.F. de Boer, Т.Е. Milner, J.S. Nelson // Opt. Lett.-1999. - Vol. 24. - P. 300-302), в якому використовується поляризаційно-чутлива оптична когерентна томографія, досліджується інформація, закладена в станах поляризації лазерного випромінювання для отримання додаткового контрастування зображень досліджуваного зразка. Поляризаційночутлива оптична когерентна томографія забезпечує високу просторову роздільну здатність інформації про стан поляризації, дає можливість отримання розподілу азимутів і еліптичностей поляризації (поляризаційні мапи зображень об'єкта на різних глибинах). Недоліком найближчого аналога є те, що не визначені прямі взаємозв'язки між набором статистичних моментів 1-го - 4-го порядків, функцій автокореляції, фрактальних розмірностей, які характеризують оптико-анізотропну структуру біологічних тканин і поляризаційними параметрами. Задача корисної моделі: встановлення критерію оцінки формування кластерних полікристалічних мереж амінокислот і розупорядкування напрямів оптичних осей парціальних кристалів, які визначають параметри: статистичної, кореляційної та фрактальної структури дійсної складової джонс-матричних зображень "фазових" елементів. Поставлена задача корисної моделі вирішується тим, спосіб диференціації полікристалічних мереж тонких шарів амінокислот шляхом проведення лазерної поляриметрії, згідно з корисною моделлю, для встановлення критерію оцінки формування кластерних полікристалічних мереж амінокислот і розупорядкування напрямів оптичних осей парціальних кристалів визначають статистичний, кореляційний та фрактальний параметри структури дійсної складової джонсматричних зображень "фазових" елементів Спільними ознаками найближчого аналога та способу, що заявляється, є лазерні поляриметричні зображення. Відмінність корисної моделі від найближчого аналога наведена в табл. 1. 1 UA 84751 U Таблиця 1 Порівняння корисної моделі та найближчого аналога за ознаками Ознаки лазерні поляриметричні зображення статистичні параметри джонс-матричних зображень кореляційні параметри джонс-матричних зображень спектральні параметри джонс-матричних зображень 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель використовується Найближчий аналог використовується визначаються не визначаються визначаються не визначаються визначаються не визначаються Визначення термінів, які використовуються при описі корисної моделі: статистичні (М, ς, А, Е), кореляційні (Кі=1;2;3;4), спектральні (Si=1;2;3;4) параметри джонс-матричних зображень Rjk (m x n). Теоретичні передумови здійснення способу, що заявляється. Аналіз результатів комп'ютерного моделювання структури джонс-матричних зображень такої багатошарової z двопроменезаломлюючої полікристалічної мережі показав, координатні розподіли Rik 6 (m  n) залишаються квазірегулярними зі зростаючою кількістю періодів координатної модуляції. Автокореляційні залежності Gjk(x, y) координатних розподілів Rik(m x n) зберігають різночастотні осциляції власних значень. Зазнають трансформації і логарифмічні залежності LgJ(Gik) спектрів потужності Rik(m х n) дійсної складової елементів матриці Джонса - зменшується амплітуда їхньої модуляції, а також подальше формування одного стабільного нахилу. Іншими словами, джонс-матричні зображення набувають самоподібного, фрактального вигляду практично у межах трьох декад зміни геометричних розмірів. Координатні розподіли елементів Rik(m х n) узагальненого матричного оператора Джонса являють собою квазігармонічні залежності з декількома основними частотами флуктуацій та кратними до них. Одержані результати можна пов'язати з зростаючим, багатократним (дев'ятикратним) внеском у величину матричних елементів Rik і "орієнтаційно-фазових" (ρ, δ) складових локальних кристалів. Координатно повторюванні осциляції власних значень дійсної складової джонс-матричних зображень і є причиною формування масштабно подібних кластерів для всього діапазону зміни їхніх геометричних розмірів, що призводить до формування самоподібної, фрактальної структури розподілів Rik(m х n). Така трансформація "детектується" формуванням стабільного нахилу апроксимуючої кривої до логарифмічних залежностей LgJ(Glk) спектрів потужності. Спосіб здійснювався наступним чином. На фіг. 1 показано оптичну схему поляриметра для вимірювання сукупності координатних розподілів дійсної та уявної складової елементів матриці Джонса полікристалічних мереж тонких шарів амінокислот. Позначення: 1-He-Ne лазер; 2 коліматор; 3 - стаціонарна чвертьхвильова пластинка; 5, 8 - механічно рухомі чвертьхвильові пластинки; 4, 9 - поляризатор і аналізатор відповідно; 6 - об'єкт дослідження; 7 - мікрооб'єктив; 10-CCD - камера; 11 - персональний комп'ютер. Поляризаційні зображення полікристалічних мереж тонких шарів амінокислот за допомогою мікрооб'єктива 7 (збільшення 4х) проектувалися на площу світлочутливої площини (800 × 600 пікселів) CCD-камери 10, яка забезпечувала діапазон вимірювання структурних елементів 4 зображення для наступних розмірів 2-2000 мкм. Освітлення проводилося паралельним (=10 мкм) пучком He-Ne лазера (λ = 0.6328 мкм, W=5.0 мВт). Поляризаційний освітлювач складається з 3 - стаціонарної чвертьхвильової пластинки; 5, 8 - механічно рухомих чвертьхвильових пластинок і поляризатора 4, що забезпечує формування лазерного пучка з довільним азимутом 0°  α0  180° або еліптичністю 0°  β0 90° поляризації. Приклад 1 використання способу. На фіг. 2 наведена серія поляризаційних зображень кристалічних шарів основних типів амінокислот організму людини. З аналізу одержаних зображень випливає, що дослідження поляризаційних властивостей таких біологічних об'єктів можна розглядати як: фундаментальний - визначення основних фізичних механізмів формування джонсматричних зображень мереж біологічних кристалів; 2 UA 84751 U 5 10 15 20 25 прикладний - визначення взаємозв'язків між змінами оптико-геометричної структури мереж кристалічних амінокислот і діапазонами зміни статистичних, кореляційних і фрактальних параметрів, які характеризують відповідні дійсні складові джонс-матричних зображень. Приклад 2. На фіг. 3 наведені: координатна (а), імовірнісна (б), кореляційна (в) та самоподібна (г) структура дійсної складової елементу матриці Джонса R11 полікристалічної мережі шару гліцину. На фіг. 4 наведені: координатна (а), імовірнісна (б), кореляційна (в) та самоподібна (г) структура дійсної складової елемента матриці Джонса R12;21 полікристалічної мережі шару гліцину. Одержані результати дослідження дійсної складової джонс-матричних зображень елементів сукупності полікристалічних шарів гліцину показали: 1. Значний вплив справляють особливості орієнтаційної структури напрямів оптичних осей мережі парціальних кристалів амінокислот. На це вказує широкий діапазон зміни (0ΔR111) власних значень матричного елемента R11(m x n) кристалічних шарів основних типів амінокислот (фіг. 3, фрагмент (а)). Причому всі координатні розподіли дійсної складової "орієнтаційних" елементів матриці Джонса індивідуальні для полікристалічних мереж з різною геометричною побудовою (фіг. 3, фрагмент (б)). 2. Автокореляційні функції С11;12;21(Δх) координатних розподілів дійсної складової елементів матриці Джонса кристалічних шарів амінокислот з дендритною та сферолітною геометрією являють собою спадні залежності з яскраво вираженими флуктуціями власних значень (фіг. 3, фіг. 4, фрагменти (в)). 3. Логарифмічні залежності LgJ(G11) характеризуються постійним у межах усього діапазону зміни геометричних розмірів парціальних кристалів кутом нахилу (фіг. 3, фіг. 4, фрагменти (г)). Результати кількісного аналізу значень і діапазонів зміни статистичних, кореляційних і спектральних моментів, які характеризують координатні розподіли Rik (m х n) дійсної складової елементів матриці Джонса полікристалічних шарів основних типів амінокислот наведені в табл. 2. Таблиця 2 Статистичні (М, ς, А, Е), кореляційні (Кі=1;2;3;4), спектральні (Sj=1;2;3;4) параметри джонс-матричних зображень Rik (m x n) полікристалічних шарів амінокислот R11 (m x n) R12;21 (mxn) M ς А Е 0,41 0,21 0,86 0,63 K1 K2 K3 K4 0,44 0,14 1,31 3,16 S1 S2 S3 S4 M ς А Е 0,31 0,15 0,53 0,68 K1 K2 K3 K4 0,52 0,11 0,57 2,12 S1 S2 S3 S4 M ς А Е 0,39 0,28 0,12 0,09 K1 K2 K3 K4 0,45 0,1 0,24 1,38 S1 S2 S3 S4 Гліцин 0,56 М 0,19 ς 0,62 А 0,83 Е Метіонін 0,48 М 0,13 ς 0,47 А 0,39 Е Пролін 0,56 М 0,13 ς 0,48 А 0,27 Е 0,46 0,19 0,24 0,17 K1 K2 K3 K4 0,48 0,14 0,29 1,19 S1 S2 S3 S4 0,53 0,14 0,43 0,37 0,51 0,24 0,18 0,12 K1 K2 K3 K4 0,51 0,11 0,24 0,91 S1 S2 S3 S4 0,5 0,11 0,31 0,27 0,48 0,32 0,12 0,09 K1 K2 K3 K4 0,48 0,07 0,36 1,15 S1 S2 S3 S4 0,52 0,09 0,21 0,18 30 Технічний результат: запропонована оптико-анізотропна модель поляризаційних властивостей тонких шарів амінокислот людини дозволила одержати діапазон змін статистичних, кореляційних і фрактальних параметрів, які характеризують відповідні дійсні складові джонс-матричних зображень. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб диференціації полікристалічних мереж тонких шарів амінокислот шляхом проведення лазерної поляриметрії, який відрізняється тим, що для встановлення критерію оцінки формування кластерних полікристалічних мереж амінокислот і розупорядкування напрямів 3 UA 84751 U оптичних осей парціальних кристалів визначають статистичний, кореляційний та фрактальний параметри структури дійсної складової джонс-матричних зображень "фазових" елементів. 4 UA 84751 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5