Экологические аспекты взаимодействия электромагнитных полей миллиметрового диапазона с биологическими объектами

• Автор: Гапочка, Михаил Германович
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 214 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Литературный обзор
Часть 1. Особенности электромагнитных волн миллиметрового диапазона
Часть 2. Взаимодействие КВЧЭМП с биологическими объектами
Часть 3. О механизмах действия КВЧ ЭМП на биологические системы
Глава 2. Объекты и методы исследования
Глава 3. Особенности развития гидробионтов: водорослей, простейших и дафний в условиях облучения и токсических воздействий
Часть 1. Водоросли
Часть 2. Простейшие
§ 1. Влияние КВЧ ЭМП на развитие инфузорий и на их устойчивость к токсическому действию меди
§ 2. Комбинированное действие ЭМП миллиметрового и оптического диапазонов на рост культуры инфузорий
Часть 3. Дафнии
Глава 4. Опосредованное влияние электромагнитных полей на развитие культуры водорослей
Глава 5. Биотестирование эффективности воздействия электромагнитных полей биолюминесцентным методом
Глава 6. Применение КВЧ-излучения для решения некоторых задач биотехнологии и медицины.
Часть 1. Влияние КВЧ-облучения на биомассу углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus erythropolis Е-
Часть 2. Применение КВЧ-излучения для селективного выделения актиномицетов из почвы.
Глава 7. Иммунологическая оценка КВЧ-терапии
Обсуждение
Заключение
Выводы
Список цитируемой литературы
Приложения
Математическое моделирование развития культуры некоторых гидробионтов в условиях КВЧ-воздействия
Спектрофотометрические исследования воды
Изучение влияния ЭМИ на оптические свойства культуры одноклеточной зеленой водоросли Scenedesmus quadricauda
Оценка частот собственных колебаний в кластере из N молекул
К теории акустических солитонов по гидрофильной поверхности биомембран
Метод Нелдера - Мида

«Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны - от волн, длина которых исчисляется десятимиллионными долями миллиметра, до длинных, измеряемых километрами ... Благодаря космическим излучениям биосфера получает во всем своем строении новые, необычные и неизвестные для земного вещества свойства...»
Вернадский В.И. Биосфера. Л., 1926.
Введение.
Актуальность темы. Проблема влияния электромагнитных полей на биологические объекты в настоящее время приобрела особую актуальность, так как за последние пятьдесят лет электромагнитный фон Земли увеличился в тысячи раз, что связано с использованием новых искусственных источников электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов. Это привело к усложнению электромагнитной обстановки, как в непосредственной близости к источникам излучения, так и в местах проживания населения [1]. По терминологии Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) возросший электромагнитный фон Земли называют «электромагнитным загрязнением среды». Поэтому проблема электромагнитного загрязнения включена в перечень приоритетных направлений исследований неионизирующих физических факторов окружающей среды, так как нет полного понимания закономерностей и механизмов действия ЭМП на биологические объекты и, прежде всего, на организм человека.
В связи с электромагнитным загрязнением среды остро встали вопросы комбинированного действия ЭМП с другими факторами среды и, в особенности, с химическим загрязнением. Взаимодействие этих двух факторов представляет собой глобальную экологическую проблему, исследование которой особенно важно для водной среды, подвергающейся
постоянному химическому загрязнению. Однако, несмотря на очевидную необходимость подобных исследований, работ о влиянии ЭМП на гидробионты и, особенно, на качество среды их обитания очень мало и поэтому вопрос биологической безопасности ЭМП для природных водных экосистем остается открытым.
Для исследования влияния ЭМП на биологические объекты в работе использовано электромагнитное излучение миллиметрового диапазона, которое широко применяется для решения научных и практических задач биологии и медицины. Электромагнитные поля в диапазоне частот от 0 ГГц до 300 ГГц (куда входит и КВЧ-диапазон) относят к факторам, потенциально опасным для человека, поэтому мы сочли целесообразным исследовать различные тест-объекты для выявления биологического действия ЭМП КВЧ.
В связи с выше сказанным, исследование экологических последствий облучения биологических объектов и среды их обитания представляется актуальной и современной задачей.
Цель и задачи исследования.
Цель работы - изучение закономерностей биологических эффектов действия электромагнитных полей миллиметрового диапазона на различные тест-объекты и среду обитания и оценка их использования в биотехнологии и медицине.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.
Исследовать:
1. эффекты облучения гидробионтов электромагнитным полем крайне высокой частоты низкой интенсивности в процессе их развития;
2. сходство и отличие ответных реакций гидробионтов на электромагнитное излучение и комбинированного действия облучения и токсического фактора;
3. биологические эффекты облучения водной среды и её компонентов с использованием гидробионтов в качестве тест-объектов;
отделение люминометра пробирки с образцами воды с биосенсором и регистрировали биолюминесцентный сигнал (в относительных единицах -отн. ед), интенсивность свечения контрольного образца - 10, затем -интенсивность свечения опытного образца I, определяя величину индекса токсичности Т = 100х(1о-1)/1о) автоматически по программе люминометра «Биотоке» (Ттах=100).
В анализах с бактериальным люминесцентным тестированием приняты следующие критерии токсичности: 1) Т - равен или менее 20 - образец нетоксичен, Т = 20 - "пороговая" токсичность, 2) Т - от 20 до 50 - образец токсичен, 3) Т - от 50 и более - образец очень токсичен [70, 71].
Бактерии ЮюсЬсоссиз егувтороНз Е-15.
Углеводородокисляющий штамм бактерий был взят из коллекции культур бактерий кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ. В экспериментах использовали трехсуточную культуру этого штамма, выращенную на среде ММС [118, 119]. Для выполнения поставленной в работе задачи, инокулятную культуру бактерий в объеме 20 мл, помещали в тефлоновые стаканы и облучали с донной стороны стаканов немодулированным ЭМП (у=37.5 - 47 ГГц) в течение 15, 30 и 45 минут. Обработанную таким способом культуру бактерий высевали в качалочные колбы, содержащие 100 мл среды ММС и 1 мл стерильного дизтоплива, при этом в каждую колбу помещали по 10 мл суспензии клеток. Засеянные колбы инкубировали на качалке при 22 - 24° С в течение 5-ти суток, до достижения культурой стационарной фазы роста. Затем биомассу культуры отделяли центрифугированием (6000 об/мин, 15 мин), промывали гексаном для удаления остатка углеводородов и сушили до постоянного веса. В качестве контроля использовали необлученный КВЧ ЭМП инокулятную культуру бактерий ШюБососст е1у(ЬгороИ.ч Е-15, который вносили и инкубировали так же, как и облученную инокулятную культуру.