Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH
Экспериментально исследовано влияние электромагнитного излучения
 оптического и миллиметрового диапазона на вязкость и коэффициент поверхностного натяжения водного раствора NADH. Измерения параметров
 растворов проводились с помощью измерения и анализа спектров капиллярных волн на...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76812 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние слабого электромагнитного излучения
 на конформационные характеристики молекулы NADH / Ю.М. Барабаш, М.А. Заболотный, Э.Л. Мартынчук, В.Н. Соколов, Л.Н. Киркилевская, О.П. Дмитренко, Н.П. Кулик, Ю.И. Прилуцкий, О.Я. Иванов, М.Ю. Барабаш // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 4. — С. 1061-1073. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860060952014094336 |
|---|---|
| author | Барабаш, Ю.М. Заболотный, М.А. Мартынчук, Э.Л. Соколов, В.Н. Киркилевская, Л.Н. Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Иванов, О.Я. Барабаш, М.Ю. |
| author_facet | Барабаш, Ю.М. Заболотный, М.А. Мартынчук, Э.Л. Соколов, В.Н. Киркилевская, Л.Н. Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Иванов, О.Я. Барабаш, М.Ю. |
| citation_txt | Влияние слабого электромагнитного излучения
 на конформационные характеристики молекулы NADH / Ю.М. Барабаш, М.А. Заболотный, Э.Л. Мартынчук, В.Н. Соколов, Л.Н. Киркилевская, О.П. Дмитренко, Н.П. Кулик, Ю.И. Прилуцкий, О.Я. Иванов, М.Ю. Барабаш // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 4. — С. 1061-1073. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Экспериментально исследовано влияние электромагнитного излучения
оптического и миллиметрового диапазона на вязкость и коэффициент поверхностного натяжения водного раствора NADH. Измерения параметров
растворов проводились с помощью измерения и анализа спектров капиллярных волн на свободной поверхности. Установлено, что в случае воздействия электромагнитного излучения мощностью 10⁻⁴ Вт/см²
, частотой 60
ГГц, длительностью 20 мин на бидистиллят воды наблюдается увеличение
значений вязкости и поверхностного натяжения. При таком же воздействии на водный раствор NADH происходит уменьшение значений вязкости
и поверхностного натяжения. Величина изменений значений вязкости и
поверхностного натяжения растворов зависит от пространственной частоты
капиллярных волн. Делается вывод о возможном изменении конформации
молекул NADH, находящихся в водном растворе, под воздействием излучения слабой интенсивности. В случае 3—5% концентрации NADH изменение вязкости раствора достигало 10—15%.
Експериментально досліджено вплив електромагнетного випроміненняоптичного і міліметрового діяпазону на в’язкість і коефіцієнт поверхневого натягу водного розчину NADH. Міряння параметрів розчинів виконувалося за допомогою міряння й аналізи спектрів капілярних хвиль на вільній поверхні. Встановлено, що у випадку впливу електромагнетного випромінення потужністю 1010⁻⁴ Вт/см², частотою 60 ГГц, тривалістю 20
хв. на бідистилят води спостерігається збільшення значення в’язкости і
поверхневого натягу. За такої ж дії факторів на водний розчин NADH спостерігається зменшення в’язкости і поверхневого натягу. Величина зміни
значень в’язкости і поверхневого натягу розчинів залежить від просторової частоти капілярних хвиль. Робиться висновок про можливі зміни
конформації молекуль NADH, які знаходяться у водному розчині під дією
випромінення слабкої інтенсивности. У випадку 3—5% концентрації
NADH зміни в’язкости розчину сягали 10—15%.
The influence of electromagnetic radiation of optical and millimetre-wave
bands on the viscosity and the coefficient of surface tension of aqueous solution
of NADH is studied experimentally. Measurements of solution parameters
are carried out using the measurement and analysis of spectra of capillary
waves on the free surface. As revealed, under the influence of electromagnetic
radiation with the frequency of 60 GHz and power of 10⁻⁴ W/cm²
during 20 min, viscosity and surface tension of water bidistillate are increased.
The same impact on the aqueous solution of NADH decreases the
values of viscosity and surface tension. The magnitudes of changes in viscosity
and surface tension of solutions depend on the spatial frequencies of capillary
waves. As concluded, the changes in conformation of molecules of
NADH in aqueous solution under the influence of the radiation of weak intensity
could take place. For the case of 3—5% NADH concentration, change
in solution viscosity reaches 10—15%.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:04:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
1061
PACS numbers: 66.20.Ej, 68.03.Cd, 83.60.Np, 83.85.Jn, 87.15.N-, 87.50.-a, 87.85.gf
Влияние слабого электромагнитного излучения
на конформационные характеристики молекулы NADH
Ю. М. Барабаш, М. А. Заболотный
*, Э. Л. Мартынчук
**,
В. Н. Соколов
***, Л. Н. Киркилевская
****, О. П. Дмитренко
*,
Н. П. Кулиш
*, Ю. И. Прилуцкий
*, О. Я. Иванов
*, М. Ю. Барабаш
**
Институт физики НАН Украины,
просп. Науки, 46,
03650 Киев, Украина
*Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко,
ул. Владимирская, 64,
01601 Киев, Украина
**Технический центр НАН Украины,
ул. Покровская, 13,
04070 Киев, Украина
***Университет «Киево-Могилянская Академия»,
ул. Сковороды, 2,
04070 Киев, Украина
****Киевский мединститут УАНМ,
ул. Толстого, 6,
01601 Киев, Украина
Экспериментально исследовано влияние электромагнитного излучения
оптического и миллиметрового диапазона на вязкость и коэффициент по-
верхностного натяжения водного раствора NADH. Измерения параметров
растворов проводились с помощью измерения и анализа спектров капил-
лярных волн на свободной поверхности. Установлено, что в случае воздей-
ствия электромагнитного излучения мощностью 10−4
Вт/см
2, частотой 60
ГГц, длительностью 20 мин на бидистиллят воды наблюдается увеличение
значений вязкости и поверхностного натяжения. При таком же воздейст-
вии на водный раствор NADH происходит уменьшение значений вязкости
и поверхностного натяжения. Величина изменений значений вязкости и
поверхностного натяжения растворов зависит от пространственной частоты
капиллярных волн. Делается вывод о возможном изменении конформации
молекул NADH, находящихся в водном растворе, под воздействием излу-
чения слабой интенсивности. В случае 3—5% концентрации NADH измене-
ние вязкости раствора достигало 10—15%.
Експериментально досліджено вплив електромагнетного випромінення
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2009, т. 7, № 4, сс. 1061—1073
© 2009 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
1062 Ю. М. БАРАБАШ, М. А. ЗАБОЛОТНЫЙ, Э. Л. МАРТЫНЧУК и др.
оптичного і міліметрового діяпазону на в’язкість і коефіцієнт поверхнево-
го натягу водного розчину NADH. Міряння параметрів розчинів викону-
валося за допомогою міряння й аналізи спектрів капілярних хвиль на ві-
льній поверхні. Встановлено, що у випадку впливу електромагнетного
випромінення потужністю 10−4
Вт/см
2, частотою 60 ГГц, тривалістю 20
хв. на бідистилят води спостерігається збільшення значення в’язкости і
поверхневого натягу. За такої ж дії факторів на водний розчин NADH спо-
стерігається зменшення в’язкости і поверхневого натягу. Величина зміни
значень в’язкости і поверхневого натягу розчинів залежить від просторо-
вої частоти капілярних хвиль. Робиться висновок про можливі зміни
конформації молекуль NADH, які знаходяться у водному розчині під дією
випромінення слабкої інтенсивности. У випадку 3—5% концентрації
NADH зміни в’язкости розчину сягали 10—15%.
The influence of electromagnetic radiation of optical and millimetre-wave
bands on the viscosity and the coefficient of surface tension of aqueous solu-
tion of NADH is studied experimentally. Measurements of solution parame-
ters are carried out using the measurement and analysis of spectra of capil-
lary waves on the free surface. As revealed, under the influence of electro-
magnetic radiation with the frequency of 60 GHz and power of 10−4
W/cm2
during 20 min, viscosity and surface tension of water bidistillate are in-
creased. The same impact on the aqueous solution of NADH decreases the
values of viscosity and surface tension. The magnitudes of changes in viscos-
ity and surface tension of solutions depend on the spatial frequencies of capil-
lary waves. As concluded, the changes in conformation of molecules of
NADH in aqueous solution under the influence of the radiation of weak in-
tensity could take place. For the case of 3—5% NADH concentration, change
in solution viscosity reaches 10—15%.
Ключевые слова: водный раствор NADH, биомолекула, конформация,
электромагнитное излучение, кофермент.
(Получено 27 мая 2009 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Известно, что раннее диагностирование и лечение предраковых за-
болеваний является эффективной мерой для предотвращения инва-
зивного рака. В скандинавских странах была доказана эффектив-
ность использующегося скрининга, основанного на анализе рутин-
ного мазка по Папаниколау. Разработка альтернативных методов
ранней диагностики предраковых заболеваний является актуаль-
ной задачей. Особый интерес представляют экспрессные и инстру-
ментальные методы, на основе которых могут быть созданы высо-
кочувствительные тест-системы. В настоящее время перспектив-
ными зарекомендовали себя методы, использующие флуоресцент-
ные и иммунофлуоресцентные измерения [1]. Создание этих мето-
дов базируется на том, что при некоторых патологиях интенсив-
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЫ NADH 1063
ность флуоресценции в области 440—475 нм связанной, как прави-
ло, с концентрацией и конформацией NADH, оказывается значи-
тельно выше, чем в норме, и отношение интенсивностей флуорес-
ценции на длинах волн 350 и 450 нм может рассматриваться в каче-
стве диагностического критерия [2]. Представляет интерес выяс-
нить вопрос, в какой мере в диагностируемых образцах конформа-
ционные состояния молекул NADH обусловлены патологиями, а в
какой мере лазерным излучением, используемым для стимулиро-
вания флуоресценции. В связи с этим, актуальными являются ис-
следования закономерностей возможных фотостимулированных
конформационных переходов молекул NADH с целью минимиза-
ции влияния электромагнитного излучения на исходное распреде-
ление NADH в образце по конформационным состояниям. Практи-
ческий интерес может представлять также разработка методов уст-
ранения in vivo конформаций NADH, обусловленных патологиче-
скими процессами.
В нейтральных водных растворах NADH образует как минимум
два конформационных состояния. Одна из конформаций молекулы
является открытой, и в этом случае её скелет (рибоза – дифосфат-
рибоза) вытянут, во втором, конформация является закрытой (ске-
лет свернут, а два гетероцикла, адениновый и никотинамидный,
расположены параллельно и взаимодействуют друг с другом) [3]. В
настоящее время остается недостаточно изученным механизм
управления константами скоростей конформационных переходов
молекул, находящихся в водном окружении. Изучению этого во-
проса посвящена настоящая работа, основанная на использовании
зависимости реологических характеристик жидкой среды, содер-
жащей растворенные в ней твердые наночастицы фиксированного
объема, от формы бионаночастиц [4].
Экспериментальная информация об особенностях динамики рео-
логических параметров водных растворов NADH была получена с
помощью исследования зависимости частоты колебаний от значе-
ния волнового вектора капиллярных волн на свободной поверхно-
сти образца. Такой метод дает возможность определять значения
вязкости и поверхностного натяжения при различных величинах
эффективного объема (т.е. области локализации непрерывных ли-
ний тока частиц) [5] деформируемой среды. Частота колебаний ка-
пиллярных волн определялась с помощью метода оптического гете-
родинирования [6].
2. ВЗАИМОСВЯЗЬ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ЖИДКОЙ СРЕДЫ И РЕЗУЛЬТАТОВ СВЕТОРАССЕЯНИЯ
ЕЕ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
Динамика свободной поверхности жидкости определяется флук-
1064 Ю. М. БАРАБАШ, М. А. ЗАБОЛОТНЫЙ, Э. Л. МАРТЫНЧУК и др.
туационно-диссипативными процессами [7]. Они приводят к воз-
никновению тепловых гидродинамических флуктуаций формы
свободной поверхности жидкости, которые зависят от свойств сус-
пензии (в рассматриваемом случае – раствора наночастиц в одно-
родной жидкости). Возникающие флуктуационные деформации
свободной поверхности образца можно рассматривать [8] как ре-
зультат суперпозиции распространяющихся по ней поверхностных
капиллярных волн. Динамика волн достаточно хорошо [4] описы-
вается системой уравнений Навье—Стокса и непрерывности, кото-
рую в случае малых и пологих деформаций свободной поверхности
слоя жидкости (амплитуда деформаций (h) намного меньше про-
странственной длины волны (λ)) в случае двумерного движения,
можно представить в виде:
( ) ( ) ( ), , , ,1
, ,x
x
v x y t p x y t
v x y t
t x
∂ ∂ η= − + Δ
∂ ρ ∂ ρ
, (1)
( ) ( ) ( ), , , ,1
, ,y
y
v x y t p x y t
v x y t
t y
∂ ∂ η= − + Δ
∂ ρ ∂ ρ
, (2)
( ) ( ), ,, ,
0yx v x y tv x y t
x y
∂∂
+ =
∂ ∂
, (3)
где vx(x,y,t), vy(x,y,t) – компоненты вектора скорости частиц жид-
кости в точке с координатами x, y в момент времени t; p(x,y,t) –
гидродинамическое давление; η – динамическая вязкость; ρ –
плотность. Ось ОY направлена по нормали к свободной поверхности
деформируемой среды. В уравнениях (1)—(3) учтено, что размеры
пространственных неоднородностей, определяемые размерами мо-
лекул NADH, намного меньше λ. Это позволяет использовать для
описания особенностей кинетики капиллярных волн усредненную
локальную вязкость. Для решения уравнений (1)—(3) используются
следующие граничные условия:
( ) ( )
( , ) ( , )
, ,, ,
/ / 0yx
y h x t y h x t
v x y tv x y t
y x= =
∂∂
+ =
∂ ∂
, (4)
( ) ( ) 2
( , ) ( , ) 2
, , ( , )
, , / 2 / 0y
y h x t y h x t M
v x y t h x t
P x y t T
y x= =
∂ ∂− η + =
∂ ∂
, (5)
( ) ( )
0
, , 0,
t
yh x t v x y t dt= =∫ ; (6)
здесь ТM – коэффициент поверхностного натяжения.
Данная задача является линейной и поэтому в рамках этой мо-
дели можно считать, что отдельные гармоники поверхностных
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЫ NADH 1065
волн не взаимодействуют друг с другом. Рассматривая поведение
одной из поверхностных гармоник с длиной волны λ, которая
намного меньше толщины образца, а также учитывая, что ком-
поненты скорости vx, vy экспоненциально убывают по мере удале-
ния от свободной поверхности в глубь жидкости, решение систе-
мы (1)—(3) можем выбрать в виде, являющемся действительным
вариантом известных комплексных соотношений [9]:
1 2( , , ) exp( ) exp( ) cos( ) exp( )x
k
v x y t C kz C k z kx t
⎛ ⎞= − + β β α⎜ ⎟ρα⎝ ⎠
, (7)
1 2( , , ) exp( ) exp( ) sin( ) exp( )y
k
v x y t C kz C k z kx t
⎛ ⎞= − + β α⎜ ⎟ρα⎝ ⎠
, (8)
1( , , ) exp( ) sin( ) exp( )p x y t C kz kx t= ρ α , (9)
где k = 2π/λ, α – комплексная величина, мнимая часть которой
определяет частоту колебаний, а действительная – их затухание;
2
1
k
αρβ = +
η
; С2 – константа, связанная с параметром С1 соот-
ношением (4), из которого следует, что
2 12
2
(1 )
k
C C=
ρα + β
. (10)
Неизвестная постоянная С1 не может быть определена, что ма-
тематически обусловлено однородным характером рассматривае-
мой задачи, а физически – некаузальным характером флуктуа-
ционных сил, которые являются причиной возникновения волно-
вых возмущений свободной поверхности жидкости. Учет ранее
неиспользованного граничного условия (5) позволяет получить
дисперсионное уравнение, которое является аналогом известного
соотношения [9], связывающего величины α и k:
2 3 2
2 2
2 1
0
1 1
Mk T kη − βρα + − =
+ β α + β
. (11)
Аналитическое решение уравнения (11) может быть найдено при
использовании теории возмущений. В частности, в случае слабо-
вязкой жидкости [9] его можно представить в виде
iα = Γ + ζ , (12)
3 6
2
3
0
2
2
k
k
⎛ ⎞η ηΓ = − +⎜ ⎟ρ ρ ω⎝ ⎠
, (13)
1066 Ю. М. БАРАБАШ, М. А. ЗАБОЛОТНЫЙ, Э. Л. МАРТЫНЧУК и др.
3 6
0 3
0
2 kηζ = ω −
ρ ω
, (14)
3
2
0
MT k
ω =
ρ
. (15)
При получении соотношений (13) и (14) был учтен вклад двух
первых порядков малости. Необходимость учета второго порядка
малости по сравнению с анализом, приведенным в работе [9], обу-
славливался предполагаемой незначительностью эффектов влия-
ния электромагнитного облучения на реологические параметры
жидкости. (Анализ свидетельствует, что дополнительные слагае-
мые в (13), (14) в исследуемом диапазоне η и ТM составляют ∼ 10%
от величины главных членов.) Измерения показали, что такого же
порядка является и регистрируемый эффект действия электромаг-
нитного излучения.
Соотношения (6), (8), (12) определяют функциональный вид
амплитуды образующегося на свободной поверхности образца
рельефа, которую можно записать следующим образом:
2
12 2
2 (1 )
( , ) sin( ) exp( )
(1 )
k
h x t C kx t i t
− β= Γ + ζ
ρα + β
. (16)
Для определения величины С1 и тем самым амплитуды волн
можно использовать дополнительную информацию о механизме
возбуждения поверхностных волн [9].
При экспериментальном исследовании динамики капиллярных
волн на свободной поверхности жидкости учтем [10], что при ос-
вещении ее лазерным пучком интенсивность света, рассеянного в
телесном угле Ω, определяется величиной среднеквадратичного
смещения 2h элемента колеблющейся поверхности жидкости:
4
2 3
0 2
( , ) cos ( )
(4 )
dI q
I h k
d
= ω θ
Ω π
, (16)
где I0 – интенсивность отраженного излучения, которая определя-
ется для плоской поверхности с помощью формул Френеля; θ – угол
падения света; q – волновое число падающего света; знак K обо-
значает проведение операции усреднения. Здесь величина
2h (ω,k),
которая зависит от α и k является временным преобразованием Фу-
рье автокорреляционной функции ( , ) ( , )h k t h k t + τ [10], которое с
учетом соотношения (15) можно представить в следующем виде:
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЫ NADH 1067
22
2 2
12 2 2 2
(1 ) 1
( , )
(1 ) ( )
k
h k C
⎛ ⎞− βω = ⎜ ⎟ρα + β ω − ζ + Γ⎝ ⎠
. (17)
В дальнейшем для упрощения 2h называется квадратом ам-
плитуды капиллярных волн. Величина 2
1C обуславливается
особенностями флуктуационной генерации капиллярных волн.
Объединяя соотношения (16) и (17), получим:
24 2
2 3
0 12 2 2 2 2
(1 ) 1
cos ( )
(4 ) (1 ) ( )
dI q k
I C
d
⎛ ⎞− β= θ⎜ ⎟Ω π ρα + β ω − ζ + Γ⎝ ⎠
. (18)
Из соотношения (18) видно, что величина Г определяет полуши-
рину плотности спектральной мощности капиллярных волн сво-
бодной поверхности жидкости; ζ – положение максимума плот-
ности спектральной мощности капиллярных волн на оси времен-
ных частот. Измеряя Г, ζ и используя соотношения (13) и (14),
определяют вязкость и поверхностное натяжение.
3. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Измерения параметров светорассеивания на свободной поверхности
образца проводили с помощью метода оптического гетеродинирова-
ния [6, 10, 11]. Блок-схема установки для их измерения представле-
на на рис. 1.
1 23 4
5 8
9
6
7
10
11
16
12 13 14
15
Рис. 1. Блок-схема установки для измерения параметров светорассеивания
на свободной поверхности образца: 1 – лазер ЛГ-79; 2, 4 –коллиматор; 3
– диафрагма; 5, 8 – отражающие зеркала; 6 – дифракционная решетка;
7 – ячейка с раствором; 9 – фурье-линза; 10 – диафрагма; 11 – фото-
приемник; 12 – электронный делитель; 13 – спектроанализатор; 14 –
графопостроитель; 15 – осциллограф; 16 – блок питания.
1068 Ю. М. БАРАБАШ, М. А. ЗАБОЛОТНЫЙ, Э. Л. МАРТЫНЧУК и др.
Исходный лазерный пучок разделяется на две части. Одним пуч-
ком освещается свободная поверхность жидкости. При этом проис-
ходит рассеяние лазерного пучка на капиллярных волнах свобод-
ной поверхности. Частота рассеянного света изменяется в соответ-
ствии с эффектом Доплера. Другой пучок света проходит мимо
жидкости. Затем оба пучка света складываются между собой. Наи-
более стабильные результаты сложения пучков света были получе-
ны с использованием дифракционных решеток. При этом простран-
ственная частота решетки автоматически задает пространственную
частоту капиллярных волн. В результате сложения пучков света
образуется динамическая интерференционная картина, которая
определяется разностью частот пучков света, рассеянного и не рас-
сеянного поверхностью жидкости. С помощью данной установки
измеряется амплитуда биений частот пучков света, значение часто-
ты биений и их зависимость от угла рассеяния.
В качестве исследуемых образцов использовались свежий биди-
стиллят воды и водный раствор NADH. Концентрация NADH не пре-
вышала 5 вес.%. Это позволяло считать, что характеристики спек-
тров капиллярных волн не зависят от концентрации NADH. Образцы
предварительно выдерживались в темноте в установке в течение 2
часов. Оптическая схема собрана на голографическом столе с вибро-
защитным основанием. Мощность лазера составляла 7,5 мВт с дли-
ной волны 630 нм, диаметр луча на поверхности жидкости равнялся
3⋅10−3
м (на уровне 0,7 максимальной интенсивности). Фокусирую-
щая линза имела фокус 1,00 м, диаметр луча в области перетяжки
составлял 0,5⋅10−3
м. Область перетяжки находилась на расстоянии
1,5 м от поверхности жидкости. Фотоприемное устройство было соб-
рано на базе фотодиода ФД-256 и микросхемы КР544УД1А с аперту-
рой 0,5⋅10−3
м. Измерительная кювета представляла медный ци-
линдр высотой 15⋅10−3
м, с внешним диаметром 35⋅10−3
м. Схема тер-
мостатирования кюветы обеспечивала измерение абсолютного зна-
чения температуры с точностью ±0,25°С в диапазоне от 4 до 38°С. В
качестве источника электромагнитного излучения (ЭМИ) использо-
вали генератор Г-142 с гибким диэлектрическим волноводом и He—
Ne лазер (ЛГ-79) с мощностью излучения 15 мВт. Мощность излуче-
ния ЭМИ на выходе волновода составляла 1 мВт на частоте 60 ГГц.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследовались спектры капиллярных волн, дистиллята воды и вод-
ного раствора NADH, их динамика под воздействием ЭМИ милли-
метрового и оптического диапазонов. Результаты исследований при-
ведены на рис. 2—7.
На рисунках 2, 3 представлены спектры капиллярных волн об-
разцов дистиллята воды и водного раствора NADH до их облучения.
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЫ NADH 1069
При обработке полученных экспериментальных данных использо-
вались соотношения (13)—(15). Из представленных данных следует,
что на поверхности исследуемых образцов в используемом диапазо-
не температур наибольшую амплитуду имеют капиллярные волны с
пространственными длинами волн в диапазоне 0,25—0,5 мм.
Из рисунков 2, 3 и соотношений (13)—(15) также следует, что за-
висимость амплитуды капиллярных волн от частоты их колебаний
(и полуширина соответствующих графиков) определяется про-
странственной длиной колебаний капиллярных волн.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
0
5
10
15
20
25
30
35
40
35 ëèí/ñì
29 ëèí/ñì
21 ëèí/ñì
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à
ê
àï
è
ë
ë
ÿ
ð
í
û
õ
â
îë
í
,
îò
í
.
åä
.
×àñòîòà êîëåáàíèé êàïèëëÿðíûõ âîëí, Ãö
Рис. 2. Спектр капиллярных волн на поверхности дистиллята воды. За-
висимость амплитуды капиллярных волн на поверхности дистиллята
воды от частоты для трёх длин волн.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
0
10
20
30
40
50
Ãö
40 ëèí/ñì
35 ëèí/ñì
29 ëèí/ñì
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à
ê
àï
è
ë
ë
ÿ
ð
í
û
õ
â
îë
í
,
îò
í
.
åä
.
×àñòîòà êîëåáàíèé êàïèëëÿðíûõ âîëí, Ãö
Рис. 3. Зависимость амплитуды капиллярных волн на поверхности вод-
ного раствора NADH от частоты для трёх пространственных частот ка-
пиллярных волн.
1070 Ю. М. БАРАБАШ, М. А. ЗАБОЛОТНЫЙ, Э. Л. МАРТЫНЧУК и др.
Данные, приведенные на рис. 4 и 5, получены после обработки
экспериментальных данных, представленных на рис. 2 и 3, при ис-
пользовании формул (13), (14), (17), (18). Приведенные на них дан-
ные иллюстрируют изменение вязкости и поверхностного натяже-
ния образцов под воздействием лазерного излучения. Образцы вы-
держивались в темноте в течение 2 часов. Затем регистрировались
спектры капиллярных волн до (начальное состояние) и после осве-
щения в течение 20 минут лазером (конечное состояние). Видно, что
под действием лазерного излучения вязкость воды изменяется не-
значительно, а поверхностное натяжение заметно уменьшается.
Вязкость и поверхностное натяжение раствора NADH под действием
лазерного излучения увеличиваются согласованным образом.
Такой характер изменений вязкости и поверхностного натяже-
ния исключает возможность их объяснения тепловым действием
20 25 30 35 40 45 50 55
10
20
30
40
50
60
70
80 Ïîâ. íàò.
Àìïëèòóäà
ÂÿçêîñòüÂ
ÿ
çê
îñ
òü
,
ä
è
í
/ñ
ì
Ï
îâ
.
í
àò
ÿ
æ
åí
è
å,
ï
ó
àç
×
1
0
0
0
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà êàïèëëÿðíûõ âîëí, ëèí/ñì
íà÷. ñîñò.
êîí. ñîñò.
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à
ê
àï
è
ë
ë
ÿ
ð
í
û
õ
â
îë
í
,
îò
í
.
åä
.
Рис. 4. Действие лазерного излучения на параметры дистиллята воды.
20 25 30 35 40 45
10
20
30
40
50
60
70
80
Àìïëèòóäà
Ïîâ. íàò.
Âÿçêîñòü
íà÷. ñîñò.
êîí. ñîñò.
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
Â
ÿ
çê
îñ
òü
,
ä
è
í
/ñ
ì
Ï
îâ
.
í
àò
ÿ
æ
åí
è
å,
ï
ó
àç
×
1
0
0
0
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà êàïèëëÿðíûõ âîëí, ëèí/ñì
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à
,
îò
í
.
åä
.
Рис. 5. Действие лазерного излучения на водный раствор NADH.
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЫ NADH 1071
лазерного излучения. Наличие нетривиальной зависимости вязко-
сти и поверхностного натяжения дистиллята воды от длительности
воздействия и интенсивности лазерного излучения может свиде-
тельствовать либо о влиянии излучения на флуктуационные про-
цессы, определяющие свойства капиллярных волн, либо о возмож-
ном структурировании дистиллята воды, зависящем от свойств ла-
зерного излучения.
Рисунки 6 и 7 иллюстрируют изменение вязкости и поверхност-
ного натяжения образцов под воздействием миллиметрового излу-
чения. Видно, что под действием ЭМИ вязкость воды увеличивает-
ся, а вязкость водного раствора NADH уменьшается. При этом
можно считать, что поверхностное натяжение воды увеличивается,
а у раствора NADH уменьшается. Такое поведение реологических
20 30 40 50 60 70
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Àìïëèòóäà
Ïîâ. íàò.
Âÿçêîñòü
íà÷. ñîñò
êîí. ñîñò.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Â
ÿ
çê
îñ
òü
,
ä
è
í
/ñ
ì
Ï
îâ
.
í
àò
ÿ
æ
åí
è
å,
ï
ó
àç
×
1
0
0
0
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà êàïèëëÿðíûõ âîëí, ëèí/ñì À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à
ê
àï
è
ë
ë
ÿ
ð
í
û
õ
â
îë
í
,
îò
í
.
åä
.
Рис. 6. Действие ЭМИ мм-диапазона на параметры дистиллята воды.
20 25 30 35 40 45 50
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Àìïëèòóäà êîë.
Ïîâ. íàòÿæåíèå
Âÿçêîñòü
íà÷. ñîñò.
êîí. ñîñò.
20
30
40
50
60
70
80
Â
ÿ
çê
îñ
òü
,
ä
è
í
/ñ
ì
Ï
îâ
.
í
àò
ÿ
æ
åí
è
å,
ï
ó
àç
×
1
0
0
0
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà êàïèëëÿðíûõ âîëí, ëèí/ñì À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à
ê
àï
è
ë
ë
ÿ
ð
í
û
õ
â
îë
í
,
îò
í
.
åä
.
Рис. 7. Действие ЭМИ мм-диапазона на параметры 5% раствора NADH.
1072 Ю. М. БАРАБАШ, М. А. ЗАБОЛОТНЫЙ, Э. Л. МАРТЫНЧУК и др.
параметров образцов исключает возможность его объяснения толь-
ко влиянием нагрева образцов миллиметровым излучением.
Анализ полученных результатов показал, что реологические па-
раметры воды и водного раствора коэнзима NADH подвержены
влиянию низкоинтенсивного ЭМИ оптического и мм-диапазона.
Под действием излучения мм-диапазона вязкость водного раствора
NADH уменьшается, а под действием излучения оптического диа-
пазона возрастает. В качестве возможного объяснения этого факта
можно предположить, что низкоэнергетическое мм-излучение вы-
зывает свёртывание молекул NADH (форма молекулы становится
ближе к сферической). В этом случае вязкость должна уменьшать-
ся. Под действием высокоэнергетического излучения оптического
диапазона происходит отрыв носителя электрического заряда от
молекулы NADH. Носитель заряда переходит на соседние молеку-
лы. Это приводит к образованию связанного кулоновскими силами
ассоциата, геометрические размеры которого превышают размеры
молекулы NADH, что приводит к наблюдаемому увеличению вяз-
кости раствора.
5. ВЫВОДЫ
1. Воздействие ЭМИ (мощность 10−4
Вт/см
2, частота 60 ГГц, длитель-
ность 20 мин) на бидистиллят воды приводит к увеличению значений
вязкости и поверхностного натяжения. Электромагнитное воздейст-
вие с теми же параметрами на водный раствор NADH приводит к
уменьшению значений его вязкости и поверхностного натяжения.
Изменения значений вязкости и поверхностного натяжения раство-
ров зависит от пространственной частоты капиллярных волн. Это
позволяет высказать предположение о возможном структурирова-
нии воды и изменении конформации молекул NADH, находящихся в
водном растворе под воздействием ЭМИ слабой интенсивности. В
случае 3—5% концентрации NADH изменение вязкости раствора
достигало 10—15%.
2. Воздействие светового излучения (λ = 0,63 мкм, интенсивность
∼ 2⋅10−3
Вт/см
2) в течение 20 мин на дистиллят воды приводит к
уменьшению значений вязкости и поверхностного натяжения, а у
водного раствора NADH вызывает увеличение этих реологических
характеристик. Изменения значений вязкости и поверхностного
натяжения растворов зависят от пространственной частоты капил-
лярных волн. Это позволяет допустить возможность структуриро-
вания воды и изменение конформационного состояния молекул
NADH под нетепловым воздействием светового излучения.
3. Зарегистрированная при исследовании реологических характе-
ристик возможность управления конформационным состоянием
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЫ NADH 1073
молекул NADH, находящихся в водной среде, с помощью ЭМИ дает
возможность изменять оптические и биологические характеристи-
ки молекул NADH.
4. В рамках модели слабовязкой несжимаемой ньютоновской жид-
кости с учетом двух порядков малости получены соотношения, оп-
ределяющие связь между частотой капиллярных волн и их длиной
волны.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Х. А. Аршакян, С. В. Пушкарев, Е. С. Половников, Ю. П. Мешалкин, Бюл-
летень СО РАМН, № 1 (2007).
2. R. A Lipson, E. J. Baldes, and A. M. Olsen, J. Nat. Cancer Inst., 26 (1961).
3. А. П. Демченко, Люминесценция и динамика структуры белков (Киев:
Наукова думка: 1988).
4. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Гидродинамика (Москва: Наука: 1986).
5. М. А. Заболотный, А. Г. Загородний, Регистрирующие среды на основе по-
лимерных полупроводников и их применение (Киев: Знание: 1989).
6. А. Л. Дмитриев, Оптические системы передачи информации (Санкт-
Петербург: СПбГУИТМО: 2007).
7. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Физическая кинетика (Москва: Наука: 1979).
8. В. Кляцкин, Д. Гурарий, Успехи физ. наук, 169, № 2 (1999).
9. В. Г. Левич, Физико-химическая гидродинамика (Москва: Изд. АН СССР:
1952).
10. L. B. Shih, Rev. Sei. Instrum., 55, No. 5 (1984).
11. Ю. М. Барабаш, М. А. Заболотный, Т. Г. Заболотная, Электроника и связь,
8, № 1 (2000).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76812 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:04:37Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Барабаш, Ю.М. Заболотный, М.А. Мартынчук, Э.Л. Соколов, В.Н. Киркилевская, Л.Н. Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Иванов, О.Я. Барабаш, М.Ю. 2015-02-12T17:46:02Z 2015-02-12T17:46:02Z 2009 Влияние слабого электромагнитного излучения
 на конформационные характеристики молекулы NADH / Ю.М. Барабаш, М.А. Заболотный, Э.Л. Мартынчук, В.Н. Соколов, Л.Н. Киркилевская, О.П. Дмитренко, Н.П. Кулик, Ю.И. Прилуцкий, О.Я. Иванов, М.Ю. Барабаш // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 4. — С. 1061-1073. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 66.20.Ej,68.03.Cd,83.60.Np,83.85.Jn,87.15.N-,87.50.-a,87.85.gf https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76812 Экспериментально исследовано влияние электромагнитного излучения
 оптического и миллиметрового диапазона на вязкость и коэффициент поверхностного натяжения водного раствора NADH. Измерения параметров
 растворов проводились с помощью измерения и анализа спектров капиллярных волн на свободной поверхности. Установлено, что в случае воздействия электромагнитного излучения мощностью 10⁻⁴ Вт/см²
 , частотой 60
 ГГц, длительностью 20 мин на бидистиллят воды наблюдается увеличение
 значений вязкости и поверхностного натяжения. При таком же воздействии на водный раствор NADH происходит уменьшение значений вязкости
 и поверхностного натяжения. Величина изменений значений вязкости и
 поверхностного натяжения растворов зависит от пространственной частоты
 капиллярных волн. Делается вывод о возможном изменении конформации
 молекул NADH, находящихся в водном растворе, под воздействием излучения слабой интенсивности. В случае 3—5% концентрации NADH изменение вязкости раствора достигало 10—15%. Експериментально досліджено вплив електромагнетного випроміненняоптичного і міліметрового діяпазону на в’язкість і коефіцієнт поверхневого натягу водного розчину NADH. Міряння параметрів розчинів виконувалося за допомогою міряння й аналізи спектрів капілярних хвиль на вільній поверхні. Встановлено, що у випадку впливу електромагнетного випромінення потужністю 1010⁻⁴ Вт/см², частотою 60 ГГц, тривалістю 20
 хв. на бідистилят води спостерігається збільшення значення в’язкости і
 поверхневого натягу. За такої ж дії факторів на водний розчин NADH спостерігається зменшення в’язкости і поверхневого натягу. Величина зміни
 значень в’язкости і поверхневого натягу розчинів залежить від просторової частоти капілярних хвиль. Робиться висновок про можливі зміни
 конформації молекуль NADH, які знаходяться у водному розчині під дією
 випромінення слабкої інтенсивности. У випадку 3—5% концентрації
 NADH зміни в’язкости розчину сягали 10—15%. The influence of electromagnetic radiation of optical and millimetre-wave
 bands on the viscosity and the coefficient of surface tension of aqueous solution
 of NADH is studied experimentally. Measurements of solution parameters
 are carried out using the measurement and analysis of spectra of capillary
 waves on the free surface. As revealed, under the influence of electromagnetic
 radiation with the frequency of 60 GHz and power of 10⁻⁴ W/cm²
 during 20 min, viscosity and surface tension of water bidistillate are increased.
 The same impact on the aqueous solution of NADH decreases the
 values of viscosity and surface tension. The magnitudes of changes in viscosity
 and surface tension of solutions depend on the spatial frequencies of capillary
 waves. As concluded, the changes in conformation of molecules of
 NADH in aqueous solution under the influence of the radiation of weak intensity
 could take place. For the case of 3—5% NADH concentration, change
 in solution viscosity reaches 10—15%. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH Барабаш, Ю.М. Заболотный, М.А. Мартынчук, Э.Л. Соколов, В.Н. Киркилевская, Л.Н. Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Иванов, О.Я. Барабаш, М.Ю. |
| title | Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH |
| title_full | Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH |
| title_fullStr | Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH |
| title_full_unstemmed | Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH |
| title_short | Влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы NADH |
| title_sort | влияние слабого электромагнитного излучения на конформационные характеристики молекулы nadh |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76812 |
| work_keys_str_mv | AT barabašûm vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT zabolotnyima vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT martynčukél vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT sokolovvn vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT kirkilevskaâln vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT dmitrenkoop vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT kulišnp vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT priluckiiûi vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT ivanovoâ vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh AT barabašmû vliânieslabogoélektromagnitnogoizlučeniânakonformacionnyeharakteristikimolekulynadh |