Іванівська А. В., Іванченко І. А., Кузьменко В. М., Рудько Б. Ф., Чаяло П. П. Науково-дослідний центр квантової медицини «Відгук» Міністерства охорони здоров’я України України 01033 м. Київ, вул. Володимирська 61-6 Тел.: (044) 244-44-39, fax. (044) 227-44-82, e-mail: sitko@i.kiev.ua

Анотація – В основі атеросклерозу лежить відкладення ліпідів в стінці артерій з подальшим розростанням сполучної тканини інтими і утворенням бляшок. При дослідженні пьезо-і сегнетоелектричних властивостей ліпідів відзначено, що фазові переходи впливають на процес формування атеросклеротичних бляшок. Розроблений нами метод диференціальної рефлектометрії мм-діапазону дозволяє електромагнітним хвилях, які проходять крізь поверхневі шари шкіри і відбиваючись від поверхні судин, нести інформацію про фазових станах ліпідів плазми крові. Так як фізичні властивості холестерика досить сильно залежать від фазового стану рідких кристалів, це дозволяє запропонувати метод управління зазначеними параметрами – впливом зовнішніх полем. Проведення досліджень з впливу зовнішніх полів на стан і властивості ліпідів плазми крові, крім вдосконалення методики діагностики можуть сприяти появі нових методів запобігання розвитку атеросклерозу.

I. Вступ

При проведенні діагностичних та лікувально-профілактичного меропроятій у хворих атеросклерозом необхідно доскональне знання механізмів атерогенезу.

Всі ліпіди плазми крові існують у вигляді ли-попротеідов (ЛП) – складних надмолекулярних комплексів з білками [1]. Обмін ліпідно-білкових сполук пов’язаний з їх участю в більшості фізіологічних процесів, і виникаючі при цьому аномалії в їх структурі і обміні можуть служити метаболічної основою атеросклеротичних уражень судин.

Згідно концептуальним основам фізики живого [2] іманентним живому є електромагнітні хвилі мм-діапазону. Тому динаміку властивостей ліпідів з метою застосування їх в діагностиці слід вивчати за допомогою цих хвиль, максимально використовуючи їх основні характеристики, що і стало метою роботи.

II. Основна частина

Розроблена в НДЦ квантової медицини «Відгук» методика диференціальної рефлектометрії в міліметровому діапазоні електромагнітних хвиль, дозволила вирішити ряд теоретичних і прикладних задач [4]. При допомогою цієї методики визначається коефіцієнт анізотропії (AF), що характеризує показник життєдіяльності організму, чисельне значення якого має зв’язок з функціональним станом організму.

Дослідження [3], показали, що ліпіди інті-бітної оболонки артерій є багатокомпонентні суміші, що складаються з вільного холестерину і вільних жирних кислот. Концентрація компонентів суміші визначають температуру фазового переходу (ФП) ізотропна рідина – рідкокристалічний стан (РК) або ЖК-твердий кристал. У ЖК стані ліпідна суміш має властивості рідини – плинністю і в’язкістю, і властивостями кристала – текстурою, анізотропією, залежністю від зовнішнього електричного або магнітного поля.

Ми розглядаємо ліпіди як деяку середу, що представляє собою водний розчин ЖК, що протікає крізь просвіт кровоносної судини, у складі кровотоку. Ліпіди перебувають в одній з трьох фаз: ізотропної, рідкокристалічної або твердокрісталлічеськая. У живому організмі відбуваються ФП між цими станами, що може сприяти розвитку патологічного процесу.

Розглянемо ліпіди, як Діамагнетик в зовнішньому магнітному полі (МП) [5]. У формулі для щільності вільної енергії, член, що описує взаємодію ліпідів з МП, має вигляд:

/=т = –1/ 2Дх (п-Н)2, Де Н-напруженість МП, п-направ-ня директора, Ь.х = Х \ \ – ^-діамагнітная анізотропія. Умова мінімуму повної енергії вимагає, щоб при А%> 0 орієнтація між векторами була п | | Н; в цьому випадку, Fm <0. Т. е., ориентирующее дію МП змушує при позитивній діамагнітной анізотропії довгі осі молекул орієнтуватися вздовж напрямку поля. Для холестерика вводять середнє значення діамагнітной сприйнятливості Ах *=1/ Гах, тобто знаки Ах і Ах * протилежні. Якщо Ах> 0, середня анізотропія – негативна (Ах * <0), і вигідно розташування осі спіралі перпендикулярно полю. Якщо напрямок поля, прикладеного до текстурі холестерічеського рідкого кристала (ХЖК), не відповідає мінімуму його вільної енергії, то буде спостерігатися перехід в іншу, більш енергетично вигідну структуру. Так, планарна текстура ХЖК з негативною середньої анізотропією в поле, перпендикулярному осі спіралі, трансформується в планарную текстуру нематического ліпіду; при цьому, відбувається розкручування холестеричних спіралі. Орієнтація довгих осей стає паралельної полю.

Розглянемо ліпід в декартовій системі координат, де вісь спіралі гелікоідной структури спрямована вздовж осі х-l, а зовнішнє поле Н докладено перпендикулярно осі спіралі. Директор заданий компонентами пр= (Ni, пг, пз), де п-| = 0, n2 = cos 9, пз = sin 9. Визначимо, як змінюється крок спіралі р в залежності від прикладеного поля Н. Щільність вільної енергії деформації ліпіду, що знаходиться в МП, описується виразом:

де / Сг – модуль Франка для деформації кручення, а до-хвильової вектор спіралі за відсутності МП. Між кроком і хвильовим вектором є зв’язок: pq = ж .. Щоб знайти 9 (xi), треба вирішити варіаційну задачу для функціонала F: 5 (Fn) = 0. Звідки отримуємо критичне значення МП:

Повільне зростання кроку спіралі холестерика при Н «Нз змінюється різким зростанням при підході до критичної точки Н = Не, що призводить до розкручування спіралі гелікоїдального структури, і перетворенню її в ниткоподібну структуру, тобто до фазового переходу холестерика – Нематик.

Аналогічно критичне значення зовнішнього електричного поля, розкручує холестеричних спіраль [5]:

де ро-крок спіралі, As – анізотропія діелектричної проникності.

III. Висновок

В роботі [4] досліджувалась інформація, що переноситься електромагнітною хвилею мм-діапазону, при відображенні її від поверхні шкіри пацієнтів з церебральним атеросклерозом. Існує кореляція між виміряним коефіцієнтом анізотропії в мм-діапазоні і даними клінічного обстеження. Вимірювання AF в певних ділянках на поверхні шкіри дозволяє визначити фазовий стан ліпідів в підшкірному шарі і плазмі крові. Все вищесказане дає підставу припустити, що проведення експериментальних досліджень з впливу зовнішніх полів на стан і властивості ліпідів може сприяти вдосконаленню діагностики і появи нових методів запобігання атеросклерозу.

IV. Список літератури

[1] П. П. Чаяло. Порушення обміну ліпопротеїдів. К.: »Здоров’я», 1990, С.184.

[2] Сітько С. П. Фундаментальні проблеми біології з позицій квантової фізики живого. / / Physics of the Alive. – Vol.9., № 2., 2001., P.5-17.

[3] A. E. Поляков. Ліпіди, атеросклероз і тромбоз. Одеса. ІРЕНТТ. 1997, С.160.

[4] І. А. Іванченко, В. М. Кузьменко, А. В. Іванівська,

Б. Ф. Рудько. Теоретичні та прикладні аспекти використання диференціальної КВЧ-рефлектометрії при діагностиці атеросклерозу. Фізика живого., 2002., Т.10., № 1., С.107-114.

[5] А. С. Сонін. Введення в фізику рідких кристалів. М.: 1983.

DYNAMICS OF LIPID PROPERTIES AS A POSSIBLE FACTOR IN IMPROVING MM-WAVE DIAGNOSTICS OF ATHEROSCLEROSIS

Ivanovska A. V., Ivanchenko I. A., Kuzmenko V. М., Rud’ko B. F., Chayalo P. P.

‘Vidguk’ Research & Development Centre for Quantum Medicine, Ministry of Public Health of Ukraine 61-b Volodymyrska Str., Kyiv, Ukraine, 01033 phone: (044) 2444439, fax: (044) 2274482, e-mail: sitko@i.kiev.ua

I.  Introduction

Atherosclerosis usually results from lipid deposition on artery walls with subsequent enlargement of intima connective tissue and atherosclerotic plaque formation. Investigations into piezo- and ferroelectric properties of the lipids have revealed the impact of phase transformations on the process of atherosclerotic plaque formation.

The conceptual framework of the physics of living organisms considers the EM mm waves to be immanent to all the living things. In view of this, the dynamics of the lipid properties (bearing in mind their diagnostic applications) should be studied with the aid of these waves, making the most of their principal properties, including polarization and its effects.

II.  Main part

The mm-range differential reflectometry technique developed at ‘Vidguk’ enables EM waves penetrating skin integuments and reflecting from vessel surfaces to provide data on the phase states of lipids in blood plasma.

We regard the blood plasma lipids as a medium constituting a liquid-crystal water solution flowing through a blood vessel lumen within the blood flow. Depending on the concentration of components in the lipid mix and the intravascular temperature, lipids may appear in one of the following three phases: isotropic, liquid-crystalline, or solid-crystalline. In a living organism, phase transformations may occur between these three states contributing to the development of pathologic processes.

Since physical properties of cholesterics quite strongly depend on the phase state of liquid crystals, this allows for a technique of controlling the above parameters to be suggested, i. e. the external field action.

We have investigated the information carried by the EM mm waves reflected from skin integuments of patients suffering from myocardial ischemia and cerebral atherosclerosis. We have observed a correlation between the measured mm-wave anisotropy factor and the clinical observation findings. Measuring the anisotropy factor over certain areas of skin integuments allows for the phase state of the lipids in subcutaneous layer and blood plasma to be determined.

III.  Conclusion

Since the blood plasma lipids may appear in different phases of liquid-crystal state, a technique may be suggested that uses the EM waves penetrating skin integuments and reflecting from vessel surfaces to provide data on the phase states of lipids in blood plasma. In view of the fact that physical properties of cholesterics depend on the phase state of liquid crystals, means of controlling these parameters may be proposed which involve the application of external EHF EM fields.

Continuation of research into the influence of external fields on blood plasma may prompt the emergence of new techniques for preventing atherosclerosis, as well as improve the available diagnostic methods.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»