Асаенок І. С., Валенко В. С., Путілін В. Н. Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки П. Бровки, 6, Мінськ – 220013, Білорусь Тел.: + (375) 17 2313978; e-mail: hanms @ bsuir.unibel.by

Анотація – Розглянуто деякі аспекти взаємодії низькоінтенсивних мікрохвильових випромінювань (мм ЕМІ) з біологічними об’єктами, а також експериментальні результати, що дозволяють зробити висновки про фізичні механізми взаємодії слабких електромагнітних хвиль з живими клітинами, а також розробити методику і схему застосування міліметрового ЕМВ. Показана можливість цілеспрямованої бальнеології, відновлювальної природне функціонування живих організмів, порушене різними шкідливими впливами, в тому числі і радіаційними.

I. Введення

В даний час вважається доведеним фактом припущення про можливість специфічної дії низькоінтенсивних електромагнітних випромінювань міліметрового діапазону на біологічні структури і організми. Встановлено [1], що проникнення мм ЕМІ в середу (об’єкт) відбувається на резонансних частотах молекулярних осциляторів середовища, причому резонансна взаємодія трактується як резонансна прозорість середовища для мм-хвиль, а не як відсутність поглинання в середовищі.

Відомо [2], що мм ЕМІ впливають на метаболічні процеси в біологічних системах на клітинному і організмовому рівнях (наприклад, синтез АТФ, транспорт іонів через клітинну мембрану, регуляторні і репаративні процеси і т. д.) і мають терапевтичної ефективністю при деяких захворюваннях.

При цьому практичне застосування міліметрових хвиль в медицині випереджає розуміння фізичних механізмів взаємодії слабких електромагнітних хвиль з живими клітинами. Механізми впливу мм ЕМІ на тваринну клітину не вивчені, так само як і не розроблені методи та біологічні моделі для їх дослідження.

II. Основна частина

В процесі досліджень була використана оригінальна технологія капсулювання досліджуваних рідинних біологічних об’єктів з метою їх приміщення безпосередньо в вимірювальну систему міліметрового діапазону. Використовуючи цю технологію, вперше були проведені експериментальні дослідження взаємодії мм ЕМІ з живими клітинами крові людини [3].

Взаємодія організму з середовищем опосередковується через кровотворну і тісно пов’язану з нею в анатомічному і функціональному відношенні імунну систему. У зв’язку з цим клітини крові розглядаються як індикатори для оцінки стану організму при різних захворюваннях, впливу на організм несприятливих екологічних і професійних чинників.

Тому було запропоновано використовувати як об’єкт дослідження лімфоцити крові, враховуючи їх біологічні властивості і доступність для аналізу, як тест-систему, придатну для розробки методів міліметрової терапії, спрямованих на підвищення резистентності організму. Дослідження спрямовані на вивчення морфологічних особливостей будови біологічних клітин, пояснюють склад, будову та взаємодію фізико-хімічних компонентів клітин в умовах впливу ЕМВ.

В роботі на модельній системі культивованих клітин вперше були досліджені експериментальні результати впливу пошкоджуючих факторів (хімічних сполук, іонізуючої радіації) на фоні дії на ці клітини мм ЕМІ низької інтенсивності.

Біологічні ефекти в роботі реєструвалися за допомогою класичного MTT-тесту, що дозволяє визначати рівень метаболічної активності клітин по їх взаємодії з метилтіо-золтетразоліем. Клітини крові піддавалися впливу ЕМІ в діапазоні хвиль (30-100) ГГц до і після їх пошкодження хімічними і фізичними факторами. Експериментально встановлено можливість впливу мм ЕМІ на живі клітини не тільки відновлюючого характеру, а й значною мірою активізує природне функціонування клітин. Для створення і аналітичного розгляду моделей функціонування живих клітин і їх компонентів в умовах впливу мм ЕМІ запропонований підхід до визначення характеристик і параметрів основних причинно-наслідкових зв’язків у ході обмінних процесів в тваринній клітині і уточнення фізичних механізмів інформаційної взаємодії слабких електромагнітних хвиль міліметрового діапазону з живими клітинами.

Використовуючи сформульовану ідею, пропонується обгрунтування структурної моделі функціонування живої клітини та її компонентів, необхідне для чисельного моделювання життєдіяльності клітини в умовах шкідливих впливів, що є принципово новим і в науковій літературі не зустрічається. На основі отриманих результатів пропонуються деякі підходи до підвищення резистентності клітини.

III. Висновок

За результатами досліджень на модельної клітинної системі вироблені рекомендації до стимулювання або інгібування деяких функцій клітин при різних порушеннях їх діяльності (імунодефіцитні і аутоімунні захворювання, можливо, пухлинні захворювання лімфоїдної системи тощо), а також показана можливість створення принципово нового методу мікрохвильової діагностики з метою підвищення резистентності біологічних клітин. Цілеспрямоване інформаційний вплив ЕМВ на живі клітини дозволить нормалізувати порушені регуляторні механізми – гормональні, нервові, імунні, і, відповідно – відновити функції окремих тканин, систем, органів і адаптаційно-компенсаторних систем організму при різних порушеннях за рахунок шкідливих зовнішніх впливів.

[1] Девя/7жов Н. Д., Голант М. Б., Бецко О. В. Міліметрові хвилі і їх роль у процесах життєдіяльності

М., Радіо і зв’язок, 1991169с.

[2] Валенко В. С., Свірновскій А. І., Ковальова О. В. Вплив мікрохвильового випромінювання на функціональний стан лімфоцитів периферичної крові – матеріали II Міжнародної науково-методичної конференції «Проблеми проектування і виробництва радіоелектронних засобів», м. Новополоцьк, Білорусь, 2002.

INVESTIGATION INTO THE INTERACTION OF MICROWAVE RADIATION WITH LIVE BLOOD CELLS

Asayenok I. S., Valenko V. S., Putilin V. N.

Belarussian State University of Informatics and Radio Electronics

4               P. Brovki St., Minsk – 220013, Belarus phone: +375 17 2398610 e-mail: hanms@bsuir. unibel. by

I.  Introduction

Mm waves are known to influence metabolic processes in biological systems (for example, ATP synthesis, ion transport through cell membranes, regulatory processes, etc.) and to have therapeutic effect on certain diseases. At the same time, the understanding of physical mechanisms behind the interaction of weak electromagnetic waves with live cells falls behind practical applications of mm waves in medicine. The mechanisms behind the effect of mm waves on animal cells remain uninvestigated, while techniques and biological models for their research are still to be developed.

The research involved a proprietary technology of encapsulating liquid biological objects under study with the purpose of placing them directly into a mm-wave measuring system. Using this technology, experimental research into the interaction of mm waves with live human blood cells has been carried out for the first time.

In this investigation blood cells are regarded as indicators for assessing the state of human organism affected by various diseases and the impact of adverse environmental and occupational factors.

Using blood lymphocytes as a matter for scientific enquiry has been suggested for the first time with regard to their biological properties and accessibility for analysis within a test system suitable for the development of mm-wave therapy techniques aimed at increasing body resistance. The investigations have been focused on studying morphological features of biological cell structures that would provide an insight into their make-up and composition, as well as into the interaction between cell chemical components under the influence of mm waves.

Blood cells were exposed to mm-waves in a 30-100GHz range before and after being damaged by chemical and physical factors. A possibility has been established of mm-wave influence on live cells that, apart from regenerative functions, considerably boosts natural functioning of cells. An approach to the definition of characteristics and parameters of basic cause- and-effect relations has been suggested for metabolic processes in animal cells; physical mechanisms behind the information interaction of weak EM mm waves with live cells have been clarified with the purpose of developing and analytically investigating the models of functioning of live cells and their components under the impact of EM mm waves.

I.    Conclusions

Investigations into a model cell system have allowed for the recommendations to be developed for stimulation or inhibition of certain cell functions occurring in various impairments. A possibility of developing a conceptually new microwave diagnostics technique with the goal of increasing the resistance of biological cells has been shown.

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