Импульсный фотолиз и инактивация спор в водных суспензиях

• Автор: Борденюк, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Действие УФ излучения на живые организмы

2. Фотохимия низкоинтенсивного УФ воздействия на живые организмы и их компоненты

3. Фотофизика и фотохимия пикосекундного воздействия на микроорганизмы и их компоненты
4. Фотофизика и фотохимия высокоинтенсивного воздействия на живые организмы и их компоненты

5. Двухквантовые фото повреждения биоструктур

6. Сравнение инактивирующей эффективности различных режимов

7. Методы исследования фотопроцессов в биоструктурах и люминесценция биоструктур

8. Обоснование выбора объекта исследований

Глава I. Экспериментальная техника
1.1. Спектроскопия
1.2. Импульсная установка для ультрафиолетового облучения
1.3. Фотометрия
1.4. Микробиологический эксперимент и препараты
Глава II. Оптические характеристики объекта исследований и микроусловия облучения в водных суспензиях
2.1. Химический состав и физическая структура спор
2.2. Оптические характеристики компонентов споры
2.3. Микроусловия облучения споры в водной суспензии
Глава III. Спектроскопические исследования люминесценции спор
3.1. Исследования люминесценции при возбуждении излучением с длиной волны Х=21,2 нм

3.2. Исследования люминесценции споровой суспензии в цилиндрических кюветах при возбуждении излучением с длиной волны А.=255,3 нм
3.3. Спектроскопические исследования споровой суспензии в тонких слоях и
сравнение с результатами исследований в цилиндрических кюветах
Глава IV. Фотобиология импульсного неравновесного воздействия и управляемая нелинейная фотохимия
4.1. Зависимость выживаемости спор от длительности импульса облучения .
4.2. Зависимость выживаемости спор от интенсивности УФ облучения..
4.3. Сравнение инактивирующей эффективности импульсного и непрерывного режимов облучения
4.4. Изучение инактивирующей эффективности излучения различных спектральных диапазонов при импульсном облучении
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Обеззараживание различных сред, например воды, воздуха, пищевых и фармацевтических продуктов, а также поверхностей является неотъемлемым процессом для целого ряда производств и процедур. Оно осуществляется с помощью различных физических и химических агентов. В качестве одного из физических факторов применяется ультрафиолетовое (далее УФ) облучение [1]. На практике в качестве источника УФ излучения используются ртутные лампы низкого давления, большая доля мощности излучения которых приходится на линию 253,7 нм, попадающую почти в самый максимум спектра поглощения ДНК и потому обладающую высокой бактерицидной эффективностью [2]. Широкое применение этих ламп в промышленности началось в 30-х годах XX века [1]. Несмотря на постоянные поиски новых источников УФ излучения ртутные лампы продолжают оставаться главным средством УФ обеззараживания. Этому способствуют хорошая отработанность технологии их производства, длительный ресурс службы и высокая бактерицидная эффективность. Главными их недостатками являются ограниченный съем световой УФ энергии (не более 1 Вт с погонного сантиметра длины лампы), что приводит к необходимости длительной (до 8-12 часов) экспозиции при обеззараживании и невозможности экспресс обработки, а также неэкологичность, вызванная содержанием в лампах ртути [3,4]. Поиск в области создания новых источников УФ излучения привел к созданию в конце 80-х - начале 90-х годов XX века новой технологии импульсного УФ обеззараживания [3,4]. В основе новой технологии лежал импульсный источник широкополосного излучения микросекундной длительности. Переход к импульсному режиму позволил получать гораздо более высокие пиковые интенсивности УФ излучения бактерицидного диапазона, что позволило проводить экспресс-обработку, а также осуществлять комплексное воздействие излучением различных спектральных диапазонов широкополосного Планковского спектра ксеноновой лампы. Сравнительные испытания показали гораздо более высокую эффективность нового метода [3]. По данным Отдела

тральной интенсивности люминесценции во времени, но и изучать кинетику изменения во времени формы спектра люминесценции.
Эксперименты проводились с бактериальной суспензией и суспензией ДНК, которые заливались в специальные кварцевые кюветы. Ультрафиолетовое излучение фокусировалось в кварцевую кювету, изготовленную из кварца марки КУ-1, не люминесцирующего в области 200 - 500 нм, в которой проводились спектроскопические измерения. Диаметр перетяжки каустики в исследуемом образце составлял 1 мм. Для настоящих исследований использовались кюветы: плоские с плоскопараллельными окнами и цилиндрические с плоскопараллельными окнами и прозрачной цилиндрической боковой поверхностью. Плоские кюветы использовались при исследовании люминесценции в тонких слоях для суспензии высокой концентрации п=109 клеток/мл (далее кл/мл). Зазор между окнами плоской кюветы составлял 100 мкм. Плоскость окна кюветы составляла 60° с направлением оси конденсора. В исследованиях использовались 2 геометрические схемы закрепления плоской кюветы: в первой - лазерный луч отражался окном кюветы в сторону от монохроматора ( схема 1); во второй - в сторону монохроматора (схема 2). При исследовании люминесценции суспензии в цилиндрических кварцевых кюветах использовалась схема 90-градусного рассеяния (схема 3). При этом возбуждающее излучение проходило через слой суспензии 3 см, а регистрируемая люминесценция - через слой 8 мм. Поскольку суспензия является сильно рассеивающей средой, максимально допустимая концентрация для цилиндрической кюветы оказывается равной п=105 кл/мл. При такой концентрации интенсивность упруго рассеянного возбуждающего излучения в зоне прохождения лазерного луча становилась сравнимой с интенсивностью падающего излучения. Спора при этом оказывается равномерно и изотропно облучена со всех сторон (этот вопрос подробно рассмотрен в Главе II). Для получения более четкой картины спектра использовались плоские слои толщиной 100 мкм. Для такого слоя предельной оказалась концентрация п=107кл/мл при использовании схемы 1 и п=109 - 1010 кл/мл при ис-