Способ определения поляризационных характеристик частиц Советский патент 1991 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к способам исследования физических характеристик микрочастиц и может быть использовано в биофизике для оценки величины иммуно- генности биообъектов - микроорганизмов, вирусов и клеток, а также для оценки физиологического состояния клеток любой природы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа при измерении дипольного момента и поляризуемости биочастиц.

Способ реализуется в следующей последовательности операций

Подбирают жидкую среду, обеспечивающую жизнедеятельность для конкретного вида биочастицы и отвечающую условиям

Јср F4 , /Сер k КА

где fcp икСр диэлектрическая проницаемость и электропроводность используемой среды

f 4 и кз - то же для исследуемой частицы,

k 1 - коэффициент превышения электропроводности, выбирается в диапазоне 5-20

Для выбранной среды измеряют динамическую вязкость / и число п молекул жидкости среды в объеме, вытесненном частицей

В среде формируют неоднородное электрическое поле, измеряет его характеристики напряженность Е и градиент напряженности grad E Регистрируют траекторию и временные характеристики движения иастицы и по результзтгм совместных измерений определяют дипольныи момент частицы Р и поляризуемость Lo

ГО W СП

Р gradE +L1

ne0E; (1)

Lo

во Е

(2)

где г - динамическая вязкость жидкости среды;

г- радиус биочастицы;

v - скорость движения частицы;

Е - напряженность электрического поля;

LI - поляризуемость одной молекулы жидкости среды;

п - число молекул жидкости в объеме вытесненном биочастицей;

Ј0 - диэлектрическая проницаемость вакуума.

Траектория частицы регистрируется путем фотографирования. Градиент неоднородного электрического поля рассчитывается на ЭВМ для используемого объема жидкости и формы электродов.

Пример. Способ измерения диполь- ного момента и поляризуемости отдельной клетки Vero.

Клетки Vero в концентрации 4 млн клеток/мл объемом 0,1 мл вводят в кювету с раствором объемом 1 мл (30 г сахарозы на 100 мл дистиллированной воды). Электроды размещают в кювете на расстоянии 0,33 мм. От источника на электроды подают напряжение 12 В с частотой 82 кГц, Под действием неоднородного электрического поля клетки Vero начинают перемещаться от одного электрода к другому. Процесс перемещения клеток под микроскопом фотографируют с частотой 1 кадр за 3 с. Измерение скорости v движения клетки осуществляется последовательным измерением координат положения клетки с по мощью масштабной сетки (1 деление равно 10 мкм) с последующим вычислением пути, пройденного частицей, и делением пути на время измерения (t 24 с) определяется скорость движения клетки v 1 мкм/с -10 м/с Радиус клетки Vero равен г 10 мкм 10ь м. Вязкость раствора сахарозы 7, 0,112 кг/мс. Градиент электрического поля вычисляется с помощью решения уравнения Лапласа в пространстве между электродами численным методом Градиент электрического поля в точке нахождения клетки составляет grad Е 1,2- 10 В/м . Напряженность.Е поля рассчитывают также по распределению потенциала в пространстве между электродами и составляет в точке нахождения клетки Е 6,55- 10 В/м Дипольный момент объема раствора, равного объему клетки, равен: Р п Ц Ј,Е 1,16 .м.

Таким образом, дипольный момент клетки Vero, вычисленный по формуле (1),

равен: Р 0,6- 10 22Кл- м, а поляризуемость клетки Vero вычисляют по формуле (2): L 1,04- .

По величине дипольного момента Р биообъекта можно оценить степень его имму ногенности: чем больше дипольный момент биообъекта, тем больше его иммуноген- ность. Качество иммунизирующего объекта следует рассматривать с позиции чужерод- ности его волновых свойств, определяемых

величиной дипольного момента объекта и вектором его поляризации. Таким образом, измерение дипольного момента микроорганизмов и биочастиц позволяет оценить величину их иммуногенности, проводить

диагностику физиологического состояния клеток, а также осуществлять контроль при целенаправленном изменении физиологического состояния клеточных мембран. Поляризуемость LO обеспечивает заданную

пространственную ориентацию биообъектов относительно друг друга, что характеризует их активность на стадии начального взаимодействия, например при взаимодействии клетки и вируса

Формула изобретения

Способ определения поляризационных характеристик частиц, заключающийся в том, что формируют неоднородное электрическое поле, измеряют его характеристики

и параметры траектории движения в нем частицы и определяют дипольный момент и поляризуемость частиц по результатам совместных измерений, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа при измерении дипольною момента и поляризуемости биочастиц, измерения производят в жидкой среде, обеспечивающей жизнедеятельность биочастицы, причем диэлектрическая

проницаемость среды не равна диэлектрической проницаемости биочастицы, а удельная электропроводность среды меньше удельной электропроводности частицы, дополнительно измеряют динамическую вязкость среды, число молекул жидкости среды в объеме, вытесненном частицей, и определяют дипольный момент Р и поляризуемость (Lo) по формулам

Г V Р -ITFг L1

grad E

п Г0 Е

LO

г-о

где rj - динамическая вязкость жидкостиЦ - поляризуемость одной молекулы

среды;жидкости среды;

г - радиус биочастицы;п - число молекул жидкости в объеме,

v - скорость движения частицы;вытесненном биочастицей;

Е - напряженность электрического по-5 Јо - диэлектрическая проницаемость

ля;вакуума.

Изобретение относится к способам исследования физических характеристик макрочастиц и может быть использовано в биофизике для оценки величины иммуно- генности биообъектов, а также для оценки физиологического состояния клеток любой природы Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа при измерении дипольного момен та и поляризуемости биочастпц Для отого измерение производят в специально подобранной жидком среде в которой создают нестационарное электрическое ПОПР Регистрируют траекторию движения час гицн и рассчитывают дипольнь й момент и гслчри зуемость с учетом динамической вязкости среды и поляризуемости жидкости Р Ч:ЖЕЭ