СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2008 года по МПК C12N13/00 

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к области средств воздействия на макро- и микроорганизмы, используемые в биотехнологических процессах, и может быть использовано для активации макро- и микроорганизмов как до введения их в биотехнологический процесс, так и при реализации биотехнологического процесса.

В дальнейшем при описании заявленного способа использован термин магнитодоменный пленочный излучатель (МДПИ). В рамках рассматриваемого способа магнитодоменный пленочный излучатель представляет собой подложку, на одну поверхность которой методом эпитаксии нанесена ферритгранатовая пленка, при этом подложка выполнена из оптически прозрачного материала. Подложка может быть выполнена из галлийгадолиниевого граната или из галлийгадолиниевого граната, легированного редкоземельными элементами (так называемых галиантов), а также из любого прозрачного в области видимого оптического излучения, а также ближнего УФ- и ИК-материала, коэффициент термического расширения которого близок к коэффициенту термического расширения пленки ферритграната, а кристаллическая решетка является кубической гранецентрированной. Выполнение этих условий обеспечит нанесение эпитаксиальной пленки ферритграната на подложку с получением монокристаллической структуры гранецентрированной кубической решетки, а также сохранение нанесенной пленки на подложке после стадии охлаждения без возникновения дефектов и напряжений. Использование оптически прозрачной подложки обеспечивает доступ светового потока к поверхности минерального зеркала и его отражение от минерального зеркала, которое может быть использовано в контакте с магнитодоменным пленочным излучателем.

Известен (RU, патент 2142012, С12N 13/00, 1999) способ воздействия на жидкую биологическую среду магнитным полем, включающий воздействие на жидкую биологическую среду магнитным полем, причем для создания магнитного поля используют магнитодоменную пленку, имеющую намагниченность насыщения 5-50 мТл при густоте доменных границ 30-280 обратных миллиметров, расположенную на расстоянии 1-100 мм от образца жидкой биологической среды, помещенной в герметичный контейнер.

Известен (RU, патент 2148646, С12N 13/00, 2000) способ опосредованного воздействия на биологические объекты водой и водными системами, включающий приведение в контакт биологического объекта с предварительно обработанной магнитным полем водой и/или водной системой, причем обработку водой и/или водной системой проводят магнитным полем магнитодоменного пленочного излучателя. Магнитодоменный пленочный излучатель имеет структуру ферритграната. При реализации способа обрабатываемую воду и/или водную систему помещают в контейнере на магнитодоменный пленочный излучатель.

Недостатком обоих известных способов следует признать слабую активацию свойств макро- и микроорганизмов, обработанных водой, прошедшей вышеуказанную обработку.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого способа, состоит в активизации процессов, происходящих с участием макро- и микроорганизмов, в том числе и в области биотехнологии, а также физиологии.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, состоит в повышении активности макро- и микроорганизмов.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ обработки воды и водных растворов, включающий помещение обрабатываемой пробы в зону действия магнитодоменного пленочного излучателя и обработку пробы с использованием магнитодоменного пленочного излучателя, причем пробу размещают в оптически прозрачном контейнере, при этом в процессе обработки дополнительно пробу обрабатывают оптическим излучением, а в процессе обработки под пробу устанавливают отражатель оптического излучения. Желательно использовать минеральные отражатели (минеральные зеркала) - полированные поверхности монокристаллического кремния, арсенида галлия, яшмы и т.д. Магнитодоменный пленочный излучатель и оптический отражатель могут быть установлены по одну сторону контейнера, при этом в некоторых случаях отражатель оптического излучения устанавливают с зазором относительно магнитодоменного пленочного излучателя. Но иногда магнитодоменный пленочный излучатель и оптический отражатель устанавливают по разные стороны контейнера. При реализации способа могут быть использованы контейнеры из кварца или стекла. Форма контейнеров может быть различной. В частности, при реализации способа используют в зависимости от условий проведения процесса прямоугольный или цилиндрический контейнер, контейнер с, по меньшей мере, одной скошенной боковой гранью, контейнер со сферическим дном, контейнер с линзой, в том числе и выполненной из кварца, на дне. Обычно обработку магнитодоменным пленочным излучателем проводят в течение не менее 15 мин. При этом используют оптическое излучение с длиной волны, лежащей в диапазоне от ближнего УФ-излучения до ближнего ИК-излучения.

Достижение указанного технического результата достигается за счет модулирования светового потока, проходящего через магнитодоменный пленочный излучатель и обрабатываемую воду или водный раствор, что усиливает магнитооптический эффект воздействия.

В дальнейшем сущность и преимущества предлагаемого способа будут раскрыты с использованием следующих примеров реализации.

1. Дистиллированную воду поместили в прозрачный контейнер, изготовленный из кварцевого стекла. Объем воды не превышал 75% объема контейнера. Заливочный штуцер после залива воды оставили открытым. Контейнер установили на поверхность магнитодоменного пленочного излучателя с шириной домена Р₀₂=5,6 мкм и магнитным насыщением 490 Гс, за которым установили минеральное зеркало - полированную пластину кремния p-типа проводимости. Время выдержки контейнера на поверхности магнитодоменного пленочного излучателя (время обработки) составило 15 минут. Одновременно сверху контейнер освещали пучком оптического излучения с длиной волны 630 нм. После удаления магнитодоменного пленочного излучателя на заливочный патрубок надели крышку-державку и на поверхность контейнера установили чашку Петри с лиофилизированной культурой Photobacterium leiognatati В-1719. Длительность экспозиции культуры составила 17 часов. После облучения магнитным полем, генерированным обработанной магнитодоменным излучателем при освещении водой, оптическое излучение бактерий повысилось на 5-7% (измерение проводили с использованием фотоэлектронного умножителя с областью спектральной чувствительности 400-830 нм). Время свечения обработанной указанным способом культуры бактерий превышало время свечения контрольной группы культуры бактерий (здесь и в дальнейшем контрольная группа означает культуру микроорганизмов, прошедших обработку магнитодоменным пленочным излучателем без дополнительной обработки оптическим излучением) в два раза при близком значении увеличения светимости.

2. Для диагностики трудно диагностируемых форм хламидиоза использовали аналогичный контейнер, но выполненный из натрийкальцийсиликатного стекла, также заполненный дистиллятом. Контейнер с дистиллятом поместили на поверхность магнитодоменного пленочного излучателя с шириной домена Р₀₂=23,3 мкм и магнитным насыщением 4πМ_s=280 Гс. Под магнитодоменный пленочный излучатель поместили отражатель, представляющий собой полированную монокристаллическую кремниевую пластину. Время выдержки контейнера на поверхности магнитного излучателя составило 10 мин. Остальные условия проведения эксперимента аналогичны примеру 1. После пятиминутной выдержки контейнер с водой дополнительно облучили ИК-излучением с длиной волны 630 нм в течение 5 минут. Затем удалили магнитодоменный пленочный излучатель и отражатель, а на патрубок-державку надели крышку. На поверхность контейнера с водой, подвергнутой облучению структурированными полями магнитодоменного пленочного излучателя и ИК-источника излучения (ИК-лазера), усиленного действием отражателя, поставили полистироловый планшет с лунками, сорбированными хламидиозным антигеном, содержащим антитела против JgСт человека, конъюгированные с пероксидазой хрена. Время экспозиции определяли по понижению интенсивности голубого цвета конъюгата (до приобретения им цвета «лунного камня»). В связи с обработкой препарата водой, ранее облученной структурированными полями магнитодоменного пленочного излучателя при одновременной обработке магнитодоменного пленочного излучателя оптическим излучением в ИК-диапазоне, усиленным действием отражателя оптического излучения, уровень специфический антигенов увеличился в 2-4 раза, что способствовало повышению точности анализа в случаях слабоположительных титров специфических антигенов или в сомнительных случаях.

3. Аналогичные результаты были получены и в том случае, когда между отражателем и магнитодоменным пленочным излучателем устанавливали кольцо, образующее зазор между отражателем и магнитодоменным пленочным излучателем.

4. Фильтрованную обезгаженную стандартным способом воду заливали в чашку Петри диаметром 75 мм на 75% объема чашки, установленную на треножнике на высоте примерно 30 мм от поверхности отражателя оптического излучения, в качестве которого использовали зеркало с многослойным антибликовым покрытием. Затем осуществляли фотосъемку открытой поверхности воды с использованием автоматической кинокамеры марки Nikon F3 с объективом f=105 + линза 2^х. На тубусе кинокамеры предварительно был закреплен фильтродержатель, в котором установили магнитодоменный пленочный излучатель с шириной домена Р₀₂=18,7 мкм. Фотосъемку зеркала водной поверхности проводили при следующих режимах: диафрагма 5,6, выдержка 0,004 с, расстояние поверхности магнитодоменного пленочного излучателя от поверхности воды примерно 100-150 мкм, освещение - от излучения кинокамеры, скорость автоматической съемки - 3 кадра в секунду, количество кадров на одну съемку - 15.

Затем на чашку Петри с обработанной подобным образом водой установили прозрачную круглую емкость (аналогичную чашку Петри) с листовыми эксилантами табака Nicotiana Tabacum L. SRI в агаризованной среде, содержащей в качестве питательных веществ минеральные соли, витамины, сахарозу и фитогормоны. Время экспозиции эксилантов составило 1 час в сутки.

В течение 3 суток биомасса эксилантов увеличилась в два раза по сравнению с результатами контрольного эксперимента.

5. Физиологический раствор залили в кварцевую емкость со скошенным дном, на плоскую (верхнюю) поверхность которой поместили магнитодоменный пленочный излучатель Р₀₂=5,3 мкм, за которым поместили полированную кремниевую пластину p-типа проводимости. Проводили облучение раствора с использованием ИК-лазера. Магнитодоменную и оптическую обработку проводили в течение 15 минут. Далее магнитодоменный пленочный излучатель удалили, а под скошенную сторону контейнера поместили эппендорф с эйякулятом (взвесь сперматозоидов человека в разведении 1:5 физиологическим раствором). Время экспонирования эппендорфа составило 15 минут. Далее проводили исследования подвижности сперматозоидов в камере Горяева по сравнению с контрольным образцом. В результате обработки сперматозоидов по предлагаемому способу наблюдали увеличение подвижности активных и слабо подвижных сперматозоидов и снижение (на 5-7%) содержания неподвижных клеток.

6. Питьевую воду заливали в стеклянный контейнер для магнитодоменной обработки со сферическим дном. На верхнюю плоскую поверхность контейнера поместили магнитодоменный пленочный излучатель с размером (шириной) домена Р₀₂=18,0 мкм, за которым разместили полированный галийгадолиниевый гранат, оптически прозрачный для УФ-излучения. Время обработки пробы воды с использованием УФ-излучения составило 60 минут. После удаления магнитодоменного пленочного излучателя провели дополнительное облучение пробы ультрафиолетовым излучением с использованием УФ-бактерицидной лампы в течение 5 минут. Далее провели обработку кожного покрова с угревой сыпью и гнойничковым поражением в течение 2-3 минут, осуществляя спиральные перемещения контейнера с водой на расстоянии 1,0-1,5 см от поверхности кожного покрова. Удаление угревой сыпи и гнойничков наступало через 4-5 сеансов.

7. При наличии фурункулов в аналогичных условиях используют контейнер с кварцевой линзой на дне. Все операции осуществляют в той же последовательности. Ультрафиолетовую обработку воды проводят в течение 30 минут.

8. На магнитодоменный пленочный излучатель с шириной домена Р₀₂=18 мкм укладывают медицинский компресс, состоящий из вощеной бумаги и льняной ткани, смоченной водой, а под магнитодоменным пленочным излучателем размещают полированное яшмовое зеркало. Магнитодоменный пленочный излучатель, зеркало и компресс накрывают стеклянным контейнером, представляющим собой крышку от чашки Петри. Компресс выдерживают на магнитодоменном пленочном излучателе в течение 30 минут и затем облучают на магнитопленочном излучателе ИК-излучением с длиной волны 630 нм в течение 10 минут. Обработанный компресс прикладывают к гематоме на поверхности кожи и выдерживают на поверхности в течение 15 минут. Гематома купируется за 5-6 сеансов.

В случае назревающих гнойничков компресс обрабатывают ультрафиолетовым излучением при прочих равных условиях в течение 15 минут, предварительно сняв его с поверхности магнитодоменного пленочного излучателя. При этом компресс накрывают кварцевым контейнером - крышкой.

При образовании гематом на лице после косметологических операций и офтальмологического лечения уколами компресс обрабатывают, при прочих тех же условиях, с использованием ультрафиолетового излучения, проводя предварительно его фотографирование аналогично примеру №4. Длительность обработки компресса в этом случае составляет примерно 10 минут.

9. Опаловые полированные плашки, выполненные из натурального (природного) опала, содержащего до 30% связанной воды, уложили на поверхность магнитодоменного пленочного излучателя с Р₀₂=18 мкм и выдерживали на нем от 5 до 8 часов с последующим освещением галогеновой лампой в течение 30 минут. Затем плашки закрепили в держателе, фиксирующем края плашек, и провели обработку кожного покрова спины перед сеансом массажа у пациента с хрупкими стенками сосудов во избежание образования постмассажных глубоких гематом.

Вместо плашек из натурального опала могут быть использованы плашки из искусственных опалов толщиной от 1,0 до 5 мм, предварительно выдержав их в воде в течение 10-12 часов. Дальнейшая последовательность операций сохраняется.

Также могут быть использованы плашки из натуральных или искусственных бериллов (гелиодора, воробьевита, морганита и т.д.). Как и опалы, бериллы содержат в своей структуре связанную воду, количество которой составляет 15-20%.

Обработанные подобным образом бериллы прикладывают к глазам, что способствует купированию конъюнктивита различного генеза, а также регенерацию хрусталика.

Опаловые плашки могут быть укреплены с использованием оптически прозрачного клея (бальзамин, канадский бальзам) на диэлектрической пластине из стекла, кварца (пьезокварца), галийгадолиниевого граната или сапфира. Сформированную подобным образом опаловую обойму при обработке укладывают на полупроводниковый оптический отражатель (в частности, полированную кремниевую пластину).

10. В ряде случаев при массаже необходимо использовать приспособления неплоских форм: сферу, спираль, эллипсоид с шипами и т.д. Изделия подобной формы, наполненные водой, невозможно уложить на плоскую поверхность магнитодоменного пленочного излучателя. В аналогичных ситуациях первоначально проводят обработку воды, например, аналогично примеру 1 с использованием ИК- или УФ-лазеров с экспозицией примерно 1 час. Затем в обработанную воду помещают сосуд вышеуказанных форм, заполненный водой или водным раствором. Вторичная обработка воды в сосудах указанных форм происходит за счет воздействия первично обработанной на магнитодоменном пленочном держателе воды. Время вторичной экспозиции составляет примерно 1 час. Вторично обработанная вода может быть использована во всех тех же случаях, что и первично обработанная вода.

Применение предлагаемого способа позволяет активировать макро- и микроорганизмы, что проявляется в улучшении их практических характеристик.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для активации макро- и микроорганизмов как до введения их в биотехнологический процесс, так и при реализации биотехнологического процесса. Способ включает помещение обрабатываемой пробы в зону действия магнитодоменного пленочного излучателя и экспозицию пробы. При этом пробу размещают в оптически прозрачном контейнере, а в процессе экспозиции дополнительно пробу обрабатывают оптическим излучением, при этом под пробу устанавливают отражатель оптического излучения. Способ позволяет повысить активность макро- и микроорганизмов. 8 з.п. ф-лы.

1. Способ обработки воды и водных растворов, включающий помещение обрабатываемой пробы в зону действия магнитодоменного пленочного излучателя и обработку пробы магнитодоменным пленочным излучателем, отличающийся тем, что пробу размещают в оптически прозрачном контейнере, при этом в процессе обработки дополнительно пробу обрабатывают оптическим излучением, причем в процессе обработки под пробу устанавливают отражатель оптического излучения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что магнитодоменный пленочный излучатель и оптический отражатель устанавливают по одну сторону контейнера.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отражатель оптического излучения устанавливают с зазором относительно магнитодоменного пленочного излучателя.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что магнитодоменный пленочный излучатель и оптический отражатель устанавливают по разные стороны контейнера.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют контейнер с, по меньшей мере, одной скошенной боковой гранью.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют контейнер со сферическим дном.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют контейнер с кварцевой линзой на дне.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку магнитодоменным пленочным излучателем проводят в течение не менее 15 мин.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют оптическое излучение с длиной волны, лежащей в диапазоне от ближнего УФ-излучения до ближнего ИК-излучения.