1. Введение

Целью настоящей работы являлось исследование влияния слабого потока тепловых нейтронов на сыворотку крови человека. Ранее показано, что малые дозы ионизирующей радиации могут приводить к изменениям в структуре биoлогических объектов. При взаимодействии нейтронов с веществом происходят различные процессы, включая радиационный захват нейтронов ядрами атомов. Помимо этого, имеют место упругие и неупругие рассеяния нейтронов на ядрах атомов. Хорошо известно, что сечение захвата тепловых нейтронов ядрами атомов значительно выше, чем у нейтронов с более высокой энергией. В этом контексте исследование воздействия низких потоков тепловых нейтронов на свойства биологических систем представляет собой интересную научную задачу [1], [2], [3]. Тепловые нейтроны — это нейтроны, энергия которых сравнима с тепловой энергией окружающей среды. В частности, это нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии с окружающей средой, то есть их кинетическая энергия аналогична средней кинетической энергии атомов или молекул в материале, с которым они взаимодействуют. При комнатной температуре средняя кинетическая энергия атомов примерно эквивалентна энергии тепловых нейтронов. Исследование роли тепловых нейтронов при протекании различных процессов, связанных с ядерными реакциями считается важной технологической задачей, включая явлений в ядерных реакторах, в экспериментах по рассеянию нейтронов и нейтронно-активационном анализе [4], [5], [6]. В работе [7] изучены возможные механизмы связи поля тепловых нейтронов с биосферой, выявлено, что концентрации некоторых металлов в образцах живых и мертвых систем, облученных искусственным потоком тепловых нейтронов, не равны. Уровни других элементов (Al, Cr, Ni, Cu, Cd и Pb) не показали существенных различий. Микроэлементный состав систем оценивали методом атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией и зеемановской коррекцией фона. В работах [8], [10], [11] были исследованы воздействие малых потоков тепловых нейтронов на биологические свойства семян технических растений, структурные изменения макромолекул ДНК и выживаемость бактерий Escherichia coli при комнатной температуре. Из-за сложности этих биологических объектов механизм, лежащий в основе эффекта гормезиса, остается недостаточно понятным.

В современной медицине широко используются физико-химические методы для исследования биологических жидкостей [12], [13], что позволяет обнаруживать даже самые тонкие изменения в составе и свойствах изучаемого материала. Одним из таких методов является инфракрасная спектроскопия, которая основана на регистрации изменений частоты поглощения тепловых квантов и интенсивности инфракрасного спектра определенных структурных групп и соединений веществ [14], [15]. Исследование патологических процессов на молекулярном уровне с применением методов молекулярной спектроскопии представляет значительную перспективу, поскольку изменения на молекулярном уровне наблюдаются при множестве заболеваний, впоследствии отражаясь на состоянии макромолекул, клеток, тканей и органов [16]. Благодаря своей простоте и доступности инфракрасная спектроскопия позволяет оценить влияние даже малых потоков тепловых нейтронов на свойства биологических жидкостей [17].

2. Экспериментальная часть

В рамках данной работы исследовали сыворотку крови здорового мужчины 28 лет. Сыворотку отделяли из цельной крови после выделения из организма, по общепринятой методике центрифугирования. После подборки образцы облучались тепловыми нейтронами от Рu-Ве- источника (энергия нейтронов от 0 до 10 Мэв) при различных потоках нейтронов. Для получения тепловых нейтронов между источником и образцом размещали парафиновый слой толщиной 5 см [1]. Следует отметить, что в процессе получения тепловых нейтронов появляются гамма-кванты, но их поток намного ниже порога появления изменений свойств биологических сред под их действием. Поэтому, можно пренебрегать действий этого типа излучения на результаты эксперимента.

В процессе наших экспериментов сыворотка подвергалась действию двух факторов. Выдержки на воздухе и действие тепловых нейтронов. Для отделения влияния выдержки на воздухе, от действия нейтронов, отдельно проводились эксперименты по влиянию выдержки на воздухе на ИК спектры сыворотки крови.

Образцы для регистрации ИК спектров изготовлялись следующим образом. Образцы сыворотку крови высушивали на очищенной чашке Петри при температуре 60С в течение более 2,5 часов. Высушенный образец в количестве 5мг, смешивали с 200 мг KBr и таблетировали по известной технологии [18], [19], [20]. ИК спектры регистрировали на Фурье спектрофотометре IR-Affinity-1S компании Shimadzu (Япония).

3. Результаты и обсуждения

В начале рассмотрим влияние выдержки на воздухе при комнатной температуре на ИК спектры сыворотки крови. На рисунке 1 приведена ИК спектр сыворотки крови мужчины после 1 дневной выдержки в области частот 1000–1500 см-1. Как видно из рисунка на спектре наблюдается асимметричная полоса с максимумом при 1080 см-1 слева от нее наблюдается высокий выступ при 1058 см-1, справа слабо заметная неровность 1001 см-1 и четкая широкая полоса слабой интенсивности при 1156 см-1. Проявляется интенсивная симметричная полоса при 1242 см-1 справа от нее менее интенсивная полоса 1311 см-1. Далее расположены интенсивные полосы 1400 и 1452 см-1.

На рис. 2 приведен ИК спектр сыворотки, выдержанной 3 суток. Как видно из рисунка 2, слева от полосы 1080 см-1 четко проявляется плато около 1058 см-1, справа от полосы 1080 см-1 проявляется четкое плато около 1100 см-1, слабо заметный выступ 1124 см-1 и широкая слабая полоса 1158 см-1, далее четкая полоса 1242 см-1, справа от нее слабая широкая полоса 1311 см-1, далее две полосы 1400 и 1452 см-1.

На рис. 3 приведена ИК спектр сыворотки крови, выдержанный 7 суток. Сравнение рис. 2 и 3 показывает практический неизменность Ик спектров при 3 и 7 суточной выдержки.

На рис. 4 приведена ИК спектр сыворотки кровы выдержанный 30 суток. Как видно из рис. 4 интенсивность полосы при 1124 см-1 возрастая становится практический равным интенсивности полосы 1080 см . Интенсивность группы полос в области 1000 и 1200 см-1 становится ниже чем интенсивность полосы 1242 см-1.

В таблице 1 приведены отнесение ИК полос поглощения сыворотки крови согласно [21], [22].

3.1. Обсуждение полученных результатов по влиянию выдержки на воздухе при комнатной температуре

В сыворотке крови содержатся белки (глобулинов, альбуминов, фибриногена) питательные вещества (глюкоза, липиды), гормоны, витамины, неорганические вещества [23], [24], [25] и др.

Рост интенсивности полос поглощения 1058 см-1 и 1101 см-1 при выдержке до 3 суток (рис. 2) можно связать с ростом группировок (-С-О-) и (-С-О-С) в углеводах и 5,6 членных сахарах под действием кислорода в этом периоде. При дальнейшей выдержке до 7 семи суток (рис. 3) содержание изложенных групп существенно не меняется.

При выдержке до 30 суток (рис. 4) существенно увеличивается содержание метильных группировок (-СН3) в ароматических частях. Содержание группировок (-С-О-), (-С-Р=О) и (-С-О-С-) заметно уменьшается по сравнение с гидроксильными группами в ацетатах.

Далее рассмотрим влияние слабого потока тепловых нейтронов на ИК спектры сыворотки крови. На рис.5 приведен ИК спектр сыворотки крови, облученной 3 суток малым потоком тепловых нейтронов. Сравнение рис. 2 и 5 показывает, что в спектре облученных образцов в течение 3 суток по сравнении со спектром образцов выдержанных 3 суток существенно возрастает интенсивность 1058 см-1 и она проявляется в виде четкой полосы. Соотношение интенсивность полос 1080 см-1 и 1242 см-1 почти неизменны.

На рисунке 6 приведен ИК спектр сыворотки крови, облученной 7 суток. Сравнение рис. 3 и 6 показывает, что при дальнейшем увеличении времени облучения до 7 суток интенсивность полосы 1058 см-1 уменьшается по сравнении с интенсивностью полосы 1080 см-1. Интенсивность выступа при 1124 см-1 возрастая проявляется в виде отдельной полосы. Заметно снижение интенсивности группы полос около 1080 см-1 по сравнению с интенсивностью полосы 1242 см-1.

На рисунке 7 приведен ИК спектр сыворотки крови, облученной 30 суток. Сравнение рис. 4 и 7 показывает, что они практически идентичны.3.2. Обсуждение результатов экспериментов по влиянию нейтронного облучения на сыворотку крови

При облучении с потоком тепловых нейтронов 1,3∙108 Флюенс (рис. 5) существенно увеличивается содержание группировок (-С-О-). Дальнейшее увеличение облучения до тепловых нейтронов 3∙108 Флюенс (рис. 6) приводит к уменьшению групп (-С-О-) и возрастанию метильных групп (-СН3) в ароматических частях. Содержание группировок (-С-О-), (-С-Р=О) и (-С-О-С-) заметно уменьшается по сравнению с гидроксильными группами в ацетатах. Действие облучения и действие выдержки (рис. 4 и 7) на изменение соотношения исследованных группировок при временах до 30 суток идентичны.

4. Заключение

1. Исследовано влияние малого потока тепловых нейтронов и выдержки на воздухе, на ИК спектры сыворотки крови человека.

2. Обнаружено, что при выдержке сыворотки крови на воздухе до 3 суток возрастает содержание группировок (-С-О-) и (-С-О-С) в углеводах и 5,6 членных сахарах, при возрастании выдержки до 7 суток рост этих групп практически не наблюдается, далее при выдержке до 30 суток они уменьшаются.

3. При облучении потоком тепловых нейтронов 1,3∙108 Флюенс существенно возрастает содержание групп (-С-О-) и уменьшается при облучении потоком 3∙108

4. Облучение потоком тепловых нейтронов с 1,3∙

108

5. Выдержка на воздухе до 30 суток, а также облучение потоком тепловых нейтронов 1,3∙109 Флюенс на сыворотку действуют идентично.

The additional file for this article can be found as follows: