Биотропная магнитная структура

 

Биотропная магнитная структура относится к биофизическим способам воздействия на микро- и макроорганизмы. Структура выполнена в виде ферритгранатовой структуры, нанесенной способом жидкофазной эпитаксии на твердую подложку и обладающей магнитной индукцией 0,0015-0,035 Тл. Использование структуры позволяет усилить эффективность биохимических и биологических процессов. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к области биофизических способов воздействия на микро- и макроорганизмы, и может быть использовано при активировании микроорганизмов, в частности дрожжей, при классификации микроорганизмов, микробиологическом синтезе и т.д.

Влияние магнитных полей на живые организмы известно достаточно давно, при этом были использованы источники как постоянных, так и переменных магнитных полей.

В качестве источников постоянных магнитный полей было предложено использовать магнитотвердые ферриты, в частности феррит бария или феррит кобальта, а также интерметаллиды, в частности, типа самарий - кобальт (Холодов Ю. А. Реакции нервной системы на электромагнитные поля. М., 1975, с.84). Недостатком магнитотвердых ферритов и интерметаллидов следует признать сильный разброс фракционного состава порошков, из которых изготавливают магнитотвердые ферриты, что снижает воспроизводимость получаемых результатов.

Известно использование пульсирующих источников магнитных полей (US, патент 3876373) на биологические объекты. В частности, предложено использовать кольцевые электромагниты или преобразователи переменного тока в пульсирующий. В данном случае объект воздействия помещают между полюсами магнита или внутри катушек индуктивности или сердечников. Недостатком данного метода следует признать невозможность количественного сопоставления биологического воздействия параметров магнитного поля на объект воздействия.

Известно использование воздействия на биообъект (SU, авторское свидетельство 445438) магнитного носителя в виде гибкой полимерной ленты, содержащей порошкообразный магнитный наполнитель (оксид железа, феррит бария, самарий - кобальт). Недостатком данного источника следует признать неоднородность генерируемых магнитных полей и полную невозможность учета их параметров.

Наиболее близким аналогом изобретения можно признать монокристаллическую магнитодоменную пленку (WO 94/10299), используемую для воздействия на микробиологические структуры и представляющую собой ферритгранатовую структуру, полученную методом жидкофазной эпитаксии на подложке. Подобная пленка может быть использована для диагностики инфекционных заболеваний, острых кишечных заболеваний, тестирования клеток крови, а также для культивирования микроорганизмов. Недостатком данного источника магнитного поля следует признать некоторую невоспроизводимость результатов.

Техническая задача, решаемая использованием настоящего изобретения, состоит в разработке усовершенствованной биотропной магнитной структуры.

Технический результат, получаемый при реализации усовершенствованной биотропной магнитной структуры, состоит в повышении воспроизводимости результатов.

Указанный технический результат обеспечен использованием ферритгранатовой структуры, полученной методом жидкофазной эпитаксии на подложке и имеющей магнитную индукцию от 0,0015 до 0,0350 Тл. Структура может быть как монокристаллическая, так и поликристаллическая. Толщина структуры предпочтительно составляет от 0,6 до 400 мкм. Желательно в качестве подложки, на которой выращивают ферритгранатовую структуру, использовать галлийгадолиниевый гранат, хотя могут быть использованы и другие подложки, в частности керамические.

Биотропная магнитная структура согласно изобретению может быть использована следующим образом.

1. Получение сфероидов.

Культуру E.coli выращивают в слабосолевой среде, содержащей 10% сахарозы до достижения оптимальной концентрации культуры. Клетки отделяют центрифугированием, отмывают 0,1 М трис-буфером (pH = 8) и ресуспендируют в том же буфере с добавлением 20% сахарозы.

Суспензию в стеклянной колбе емкостью 100 куб. см устанавливают на поверхность биотропной магнитной пленки состава (YSmLu) 3 (FeGa)5 012, выращенной на подложке галлийгадолиниевого граната в диапазоне температур осаждения 910 - 930^oC. Полученная магнитная структура имеет толщину 5 мкм, магнитную индукцию 0,012 Тл при толщине подложки 800 мкм. Длительность выдержки при температуре 37^oC составила 20 мин. Превращение клеток в сфероиды соответствует 99%. Жизнеспособность протопластов сохранялась в течение трех суток.

2. Обработка протопластов.

Реверсию протопластов E. coli осуществляют на твердой агаризованной среде.

Протопласты помещают на твердую среду, залитую в чашки Петри. Чашки Петри со средой предварительно установили на поверхность биотропной магнитной пленки состава (YBiSmLu) 3 (FeGa)5 012, выращенной на подложке галлийгадолиниевого граната в диапазоне температур осаждения 870 - 910^oC. Полученная магнитная структура имела толщину 20 мкм, магнитную индукцию 0,003 Тл при толщине подложки 800 мкм. Длительность выдержки при температуре 37^oC составила 48 часов. Ферментативная активность продукта повышена в четыре раза.

3. Активация пекарских дрожжей.

Водную суспензию пекарских дрожжей с концентрацией 20% в цилиндрическом стеклянном сосуде емкостью 200 куб. см. поместили на поверхность биотропной магнитной пленки состава (YSmLu) 3 (FeGa)5 012, выращенной на подложке галлийгадолиниевого граната в диапазоне температур осаждения 910 - 930^oC. Полученная магнитная структура имела толщину 20 мкм, магнитную индукцию 0,004 Тл при толщине подложки 800 мкм. Длительность выдержки при температуре 40^oC составила 5 часов. Отделение фракции клеточных стенок провели посредством центрифугирования. Сорбцию аминокислот из полученного раствора провели посредством разделительной хроматографии на катионите с последующим вымыванием раствором аммиака. Содержание свободных аминокислот составило 70% против 45% в контрольном эксперименте. Общий выход целевого продукта составил 82% против 66% в контрольном эксперименте.

4. Активирование лецитина.

Водный 20% раствор лецитина заливают слоем толщиной 3 мм в чашку Петри, на дно которой уложена биотропная магнитная пленка состава (YSmLu) 3 (FeGa)5 012, выращенная на подложке галлийгадолиниевого граната в диапазоне температур осаждения 910 - 930^oC. Полученная магнитная структура имеет толщину 5 мкм, магнитную индукцию 0,012 Тл при толщине подложки 600 мкм. Время выдержки раствора при температуре 22 - 25^oC составило 30 мин. При поляризационно-микроскопическом контроле установлено, что лецитин принял ламеллярную структуру.

5. В контейнер, облицованный биотропными магнитными структурами состава (YBiSm) 3 (FeGa)5 012, выращенными на галлийгадолиниевых подложках в диапазоне температур осаждения 870 - 910^oC, и оборудованный набором отверстий для притока воздуха, помещают пчел. При толщине пленки 5,3 мкм величина магнитной индукции составляет 0,002 Тл при толщине подложки 600 мкм. Пчел в контейнере выдержали при комнатной температуре в течение 40 мин. Затем у пчел выделили пчелиный яд. Количество выделенного пчелиного яда у пчел, обработанных в контейнере, в 1,4 - 1,5 раза превышает обычно выделяемое пчелами количество пчелиного яда.

Вышеприведенные примеры свидетельствуют о различных областях эффективного применения биотропной магнитной структуры.

Формула изобретения

1. Биотропная магнитная структура, представляющая собой ферритгранатовую структуру, выполненную методом жидкофазной эпитаксии на подложке, отличающаяся тем, что она имеет магнитную индукцию 0,0015 - 0,0350 Тл.

2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что толщина структуры составляет 0,6 - 400 мкм.

3. Структура по п.1, отличающаяся тем, что в качестве подложки использован галлийгадолиниевый гранат.